RC智能门禁控制系统研究报告.docx

1、RC智能门禁控制系统研究报告 个人资料整理_仅限学习使用_基于RC500的智能门禁控制系统研究来源：一通世界 作者：袁万锦 张革 2018-10-9 11:16:52 评论0条摘要：介绍了基于 RC500的智能门禁控制系统的设计与开发，门禁控制器主要由射频天线、读卡 模块、单片机控制系统及 RS485通信接口组成，由 RS500接口与PC机组成通信网络系统，并给出 了 AT89C52与MF RC500的接口原理图，对读卡程序进行了说明，最后给出了主要程序设计的流程 图。关键词：射频识别； Mifare智能IC卡；门禁；MF RC500 ； RS485网络智能门禁系统是指采用现代电子与信息技术，

2、在建筑物内外的出人口对人 （或物的进、出实施放行、拒绝、记录和报警等操作的一种电子自动化控制系统。本系统的前端设备为基于 MF RC500的Mifare非接触式IC卡读卡器，识读距离可达到 1OCIB，具有抗恶劣环境、保密性强、准确性高、安全性高、识别号唯一无法伪造、可同时识别多个识别对象的优点。本系统由若干台门禁控制器组成，由 RS485网络相互连接，通过 RS485/ 232转换器与计算机相连，并通过管理计算机对各门进行控制。只有经过本系统授权的非接触式 IC卡在被授权的有效时段内，控制器才向电控门锁发出开锁指令，允许持卡人进门。无效卡或没有经过授权的卡，以及授权 卡在非有效时段内，控制系

3、统则不会向电控门锁发出开锁指令，不允许进门。根据需要，管理者可 以随时增加、修改或取消授权卡的通行时段。每次读卡的信息，无论是否向电控门锁发出开锁指 令，系统都自动记录下来，管理者通过调阅出入口的读卡记录，可以方便地查询持卡人进门的情 况，通过管理计算机上的软件还可以提取出考勤信息，作为考勤机使用。1系统组成由图1可以看出，系统主要由 AT89C52单片机为核心，辅以射频卡读卡模块、存储器、键盘、LCD显示器、实时时钟、I/O接口、RS485通信模块、看门狗外围电路而构成智能门禁控制器。MCU（微控制器 采用AT89C52（其开发简单，运行稳定 ;存储器采用 AT24C512（用于存储系统参数

4、 及数据，AT24C512是基于I C总线的串口操作方式，是性价比较高的存储芯片 ;液晶屏采用TC1602A ;时钟芯片采用 PHILIPS公司的PCF8563（也是基于I C总线的串口操作方式，可以很方便 地记录时间 ;键盘采用4X4矩阵键盘；防止系统死机采用 MAX813L（作为看门狗 。与上位机的通信采用RS485通信模式，通信距离可以达到 1 200 m左右。图1门禁控制器结构框图由图2可以看出读卡模块由 MCU , RC500，天线组成，其中，非接触式 IC卡读写模块 MF RC500是整个读卡器的核心，它将完成读写非接触式 IC卡的所有必需功能，包括 RF信号的产生、调制、解调、安

5、全认证和防重叠等。 MCU是通过对读写模块 RC500内核特殊的内存寄存器的读写来控制RC500的。读取RC500 一般是指向 Mifare卡请求。RC500实际上是 MCU与射频卡之间进行信息交 换的媒介，任何卡片上的数据读写均须通过 RC500来传递。传送不同类型的指令给 RC500，就能实现对RC500的控制。RC500与非接触式IC卡之间能量的传递和数据双向传输的过程是初级和次级 2个线圈之间的耦合过程，从读卡器发射给卡的数据信息在调制前采用的是 M勒编码，而从卡到读卡器的数据信息采用的是曼彻斯特编码。生MCUMCIRC5D0天蜒电路|图2读卡模块结构图 个人资料整理_仅限学习使用_读

6、卡模块通过P2 口及2根握手线与主 MCU进行双机并行通信，由于数据的收发使用同一 I/O接口，故每次通信前必须约定通信是由主 MCU发起还是由读卡模块发起。本系统用8255扩展了一部分I/O接口，键盘采用44矩阵式键盘，分别连接于 8255的PCO PC7端。将8255的PC 口低4位设成输出模式，扫描键盘的行线； PC 口的高4位设成输入模式，读取键盘的列线。门禁控制器通过8255扩展的PA 口和PB 口来直接对出人口进行控制。系统需要管理指示灯、蜂 鸣器、门状态输入、电控锁、出门按钮、红外报警、防拆开关等输入输出的控制，系统选用的红外 报警探头是P2288型热释电传感器。在一个门禁系统中

7、，每个门禁控制器都有一个唯一的地址号， 控制中心计算机由此可以区分不同的门禁控制器。门禁控制器启用前，首先由管理计算机经由通信 接口向其输入各项运行参数，主要是硬件设备的连接情况及控制模式、人员信息、允许的时间和出 入门方式等参数。门禁控制器经过初始化以后就能独立脱机运行，当有人读卡时，控制器将卡号与 内存中预设信息进行比较，进行相应的控制开门与否的操作，并将事件记录下来。2 AT89C52 与 MF RC500 接口电路MF RC500射频模块的DO D7(数据端口 和单片机数据端口 P0 口直接连接进行数据传送，中断 请求口 IRQ和单片机的中断1(INT1连接，即单片机利用 MF RC5

8、00提供中断信息对其进行控制。其他则是ALE , NRD , NWR , RST, NCS等单片机和射频芯片的通信、控制等接口。 AT89C52与MFRC500接口电路图见图 3。图 3 AT89C52 与 MF RC500 接 口电路3读卡模块软件设计本系统中读卡模块的主要任务就是读取卡号，然后将卡号送给主 MCU。读卡过程是一个很复杂的程序执行过程，要按固定的顺序执行一系列的操作指令。微处理器对卡的所有操作都是通过 RC500来完成的。RC500内部有64个工作寄存器，按功能的不同分为 8个寄存器页，每页有 8个寄存器。通过对相关寄存器写入不同的值，就可实现不同的工作配置，执行不同卡的操作

9、命令。 RC500每接收到一次操作指令，执行一次对卡的操作，而卡也会返回相应的值。读卡模块程序说明如下。1密钥装载 char Mf500PcdLoadKeyE2(un_signed char key_type ， unsigned char sector， un_signed char *uncoded_keys。密钥装载的作用就是将指定的密钥装入 RC500中指定的密钥区内。装载密码是为后续的验证密码做准备，以检验进入射频区内的卡是否为本系统的卡。2询卡 M500PiccCommonRequest(unsignedchar req_ code， unsigned char atq。MF1 卡

10、是一种以被动方式工作的卡，刚进入射频区内的卡得电进入 IDLE状态，读卡器必须不断发出请求信号，符合条件的卡才会响应，这一指令将分别与 MF1卡进行通信读取卡上的 2个字节的卡片类型号。req code是请求模式，共有 Request all和Request std两种模式。Request all指令是非连续性的读卡指令，只读一次。但有个例外，当某一次 Request all指令读卡片失败时，Request all指令将连续地读卡，直到读卡成功才进入非连续性的读卡模式。 Request std指令的使用和 Request all指令刚巧相反。Request std指令是连续性的读卡指令，当某一

11、张卡片在天线的有效工作范围内， Requeststd指令在成功地读取这一张卡片之后，进入对卡片的其他操作。如果其他操作完成之后，又进入 Request std指令操作，则Request std指令将连续地进行读卡操作，而不管这张卡片是否被拿走。只要有一张卡片进入天线的 有效工作范围内，Requeststd指令将始终连续地进行读卡操作。本系统采用 Request std模式询卡，读卡后将卡挂起，这样在天线范围内卡只会被读一次，卡不离开天线范围不会被重复读卡。3 防冲突 char M500PiccCascAnticoll(tin_signed char bent ， unsigned char *

12、snr。防冲突就是从多张卡中选出一张卡来操作，又叫反碰撞、防重叠。 AntiCollision指令事实上仅仅是读取 MF1卡片上的序列号SN，值存入snr中。如果知道卡的序列号，则可跳过这一步，执行下一步选卡操作。4选卡 char M5O0PiccCascSelect(unsignedchar snr， unsigned char *sak。选中 snr 指定的卡，经过这一步才真正选中了一张卡，并同时返回卡的容量代码 size，值存人sak中。以后的操作都是针对这歸信息图4卡号处理程序流程图5验证密码 char M500PiccAuthKey(un_signed char auth_mode

13、, unsigned char snr, un_signed char keys, unsigned char block。这是三轮认证函数，整个过程包括：先将所要访问的区密码加密，再将 加密后的密码通过 Loadkey存入MF RCS00的Key缓存中，接着进行认证。如果密码相同，则认证 成功，卡准许进行读写操作。6读卡 char M50OPiccRead(unsigned charaddr， unsigned char*data 读到的卡号数据存入 data 中。7卡挂起char MfSOOPiccHalt(void，卡挂起后，即使不拿走，也不会再重复读卡。获得卡号后， 读卡模块和主 MC

14、U通过P2 口及2根握手线交换数据。4卡号处理软件设计主MCU获得读卡模块送来的卡号后，检索存储器中有无此卡，没有则为无效卡，若有此卡则根据 群组表、时段表中的授权情况来执行命令，并将读卡事件存到存储器中 (卡号处理流程图见图 4。5结论笔者主要介绍一种基于 RCSOO的智能门禁控制系统，通过应用证明系统运行稳定。本系统通用性强，适用面广，在现有硬件的基础上，只要将软件作适当的修改就可以将其设计成其他方面的应用，如一卡通、停车场自动收费系统、公交自动收费系统等。参考文献：1KLAVS F z .射频识别(RFID技术一一无线电感应的应答器和非接触 IC卡的原理与应用M.第2版.陈大才，王卓人译.北京；电子工业出版社， 2001.2王汝琳.智能门禁控制系统 M.北京；电子工业出版社， 2004.3何将三，陈国栋基于 MF RC500的射频识别读写器设计J 单片机与嵌入式系统应用，2004, (11: 52-54.4谢悦平，王新川计算机系统可靠性问题的研究 J 河北科技大学学报，2001, 22(3: 10 13.5孙玉杰，李雪丽，马献果提高电路可靠性的几项技术 J 河北科技大学学报，2002, 23(I : 41-44.