射频识别技术,主要是一种非接触式的自动识别技术,在其应用的过程当中,需要在电磁原理的基础上利用射频信号来对目标对象进行信息的获取,由于其应用的广泛,可以实现在不同区域内的应用,因此被广泛的应用在了各种环境的作业当中。在射频识别系统当中,射频读卡器的输出数据需要严格遵守 Wieggand 格式当中对其作出的规定,也就是利用两根传输分别为 0 和 1 的数据线进行传输。

基于单片机和射频识别技术的门禁系统是基于单片机 STC89C52 和 IC 射频卡设计的射频识别锁系统,可用于实验室、机房、办公楼、档案室、财务室等安全性要求较高的场所.


1、系统设计方案

此门禁系统由安装在门上的客户端和对新卡进行授权写入的授权端两部分组成.客户端由电源模块、单片机最小系统、串行通信模块、刷卡模块、蜂鸣器模块和电磁锁模块组成,如图 1。在客户端,当用户需要开门的时候,需要把 IC 射频卡放在读卡器的感应区对卡内信息进行读取,当读取出来的信息验证成功时,则在蜂鸣器“嘀”一声的同时,门锁打开,延迟一秒后重新上锁;若信息验证失败,则蜂鸣器会发出四声连续短促的鸣叫.授权端用于对每一张 IC 卡进行授权信息写入.整个系统使用单台刷卡机就能工作,操作方便。

 

图 1  硬件系统模块框图

 

2、系统硬件设计

2.1、电源模块电路设计

电源模块的作用为整个系统供电.在系统中,刷卡模块要用到 3.3V 的供电电压,电磁锁模块需要用 12V 的电压,而单片机最小系统部分则需要用到 5V 的电压,因此,电源模块需要提供的电源种类有 12V、5V 和 3.3V 三种.该模块通过 LM7805 和 AMS1117 两个芯片分别实现 12V 向 5V 和 5V 向 3.3V 电压的转换.如图 2 为系统电源模块电路设计.

 

图 2  电源模块电路

 

2.2、刷卡模块电路设计

射频读写芯片 MFRC522 是 NXP 推出的一款低功耗、封装小、高度集成的非接触式(13.56MHz)读写卡芯片,它利用调制和解调的原理,完全集成了在 13.56MHz 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议.支持 ISO14443A 的多层应用.其内部发送器部分可驱动读写器天线与 ISO14443A/MIFARE 卡和应答机的通信,无需其他的电路.接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路,用于处理 ISO14443A 兼容的应答器信号.数字电路部分处理 ISO14443A 帧和错误检测(奇偶&CRC).此外,它还支持快速 CRYPTO1 加密算法,用于验证 MIFARE 系列产品.MFRC522 支持 MIFARE 系列更高速的非接触式通信,双向数据传输速率高达 424kbit/s.它与主机间的通信采用连线较少的串行通信,且可根据用户的不同需求,选取 SPI、I2C 或串行 UART(类似RS232)模式之一,有利于减少电路连接,缩小电路板体积,降低生产成本.MFRC522 在刷卡模块中的应用电路如图 3.

 

图 3  刷卡模块电路

 

2.3、蜂鸣器模块电路设计

当用户刷卡时,如果信息验证成功,则单片机的 P2.0 引脚被赋予低电平(软件设置),三极管 Q2(PNP 型)导通,蜂鸣器发出一声蜂鸣.当信息验证不成功,蜂鸣器发出四声连续短促的鸣叫.该模块电路设计如图 4.

 

图 4  蜂鸣器模块电路