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1、信息识别技术期末考试题 目 基于RFID技术的 门禁管理系统的设计 学 名 专业班级 电子信息工程11-01 学 号 院 （系） 电气信息工程学院 完成时间 2014/4/10 基于RFID技术的门禁管理系统的设计1系统简介1.1系统总体概述通过RFID技术，验证电子钥匙（RFID标签）的合法性，控制电子门锁的开启；对RFID标签信息进行管理；对用户信息进行管理。同时记录进出信息作为考勤管理。实现自动，安全的智能门禁管理目标。该门禁系统的设计目的是实现人员进出控制、考勤数据采集、数据统计和信息查询过程的自动化；方便人员进出开锁与报到，方便管理人员统计、考核实验室人员出勤情况。1.2系统功能设计
2、门禁控制器卡片使用的模式：采用非接触式RFID卡；门禁控制器的刷卡开门：门禁采用的是白名单模式，例如某个用户想要进入某个门禁控制的门，需在此门的白名单中事先将其加入白名单，用户进入门禁管制区域的时侯需刷卡，读卡器读取用户的信息后，将用户的信息传输到工作站，工作站首先判断该信息是否合法，如合法则发出开门指令，如不合法则发出报警；2系统硬件的设计2.1硬件系统的设计系统采用分层次的分布式集中控制方案，将所有门禁读卡器组成一个分布式的网络。整个系统包括管理中心服务器、门禁工作站、门禁读卡器三个层次的结构1。门禁中心服务器是整个门禁系统的管理和控制的心脏，并且同时运行所有门禁管理系统的程序和数据库。数
3、据库采用的是支持网络通讯数据库结构，方便功能扩展。为了达到对所有出入口进行统一管理的目的，使所有出入口的学生要用学生一卡通在管理中心通过出入口管理系统登记，并将学生个人信息存入数据库。以便考勤及查询。通过管理系统程序可以清楚的查询每个出入口使用状态、进出记录等。门禁工作站上运行门禁控制服务程序，门禁控制服务程序实现数据的转发功能，它是门禁读卡器和管理中心服务器沟通的桥梁。实现RS485和TCP/IP通讯协议的转换，门禁工作站本身并不直接控制门禁读卡器的动作。向下它是通过RS485总线通过轮寻的方式与门禁读卡器进行信息交互。记录从门禁读卡器采集数据的时间，如果门禁读卡器长时间不能和管理中心服务器
4、通讯，长时间以后一定会丢弃掉过时的读卡数据。向上它是通过局域网以TCP/IP协议与管理中心服务器进行的通讯，传递门禁读卡器的刷卡请求及管理中心服务器的各种控制命令。向下它是通过RS485总线通过轮寻的方式与门禁读卡器进行信息交互。记录从门禁读卡器数据的采集时间，如果门禁读卡器长时间不能和管理中心服务器通讯，长时间以后一定会丢弃掉过时的用户读卡数据。门禁控制服务仅具有进行后台数据交换及转发的功能，除了进程启动和停止外，并没有和用户交互信息，所以只需要设计作为Windows系统的服务进程运行，仅产生运行日志文件即可，并不需要设计和用户信息交互的界面。2.2 RFID基本工作原理RFID又称为电子标
5、签、远距离射频卡、远距离IC卡、射频标签、数据载体；RFID读写器又称为电子标签读写器、远距离读卡器。电子标签与读写器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。基于RFID系统的特性，其在集装箱自动识别、仓库管理、停车收费、车辆进出管理、人员定位，资产监控等领域中正日益得到广泛重视和大面积推广应用3。 依据射频标签工作所需能量的供给方式，可以将RFID系统分为：有源（卡片内有锂电池，主动上传ID号）、无源（通过读卡器发出的感应电流工作）和半有源系统（低频唤醒、高频传输）。依据RFID的工作频率可以分为低频段射频标签：典型工作频率：
6、125K，134K；低频标签典型的应用有：容器识别、工具识别、动物识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器汽车的钥匙）等。与低频电子标签相关的国际标准有：ISO11784/11785（用于动物识别）、ISO18000-2（125-135KHz）。低频电子标签有多种的外观形式，应用于动物识别的低频电子标签。读卡距离应在10厘米之内，最远的不超过一米4。主要优势：采用的CMOS工艺，“具有省电、廉价的特点”工作频率不受无线电频率的管制约束；可以穿透水、木材、有机组织等；适合距离较近的、速度较低的、数据量要求较少的识别（例如：动物识别）等。劣势主要体现在：只能适合低速、标签存贮数据量少、近距离识别；比较容
7、易复制，安全性能较差。高频率电子标签：典型的工作频率为：13.56MHz ，可以方便做成卡状。典型应用包括：电子车票、电子身份证 。国际标准有：ISO14443、ISO15693、ISO18000-3（13.56MHz）等。工作频率的提高，可选用较高数据传输速率。射频标签天线的设计相对简单，标签一般制成标准卡片形状。读卡距离一般情况小于10CM。超高频与微波标签：典型工作频率为：433.92MHz，862(902)928MHz，2.45GHz，5.8GHz。3系统的软件的设计3.1门禁管理系统开发平台RFID门禁管理系统分为软件和硬件两部分，软件部分基于Visual C+6.0，系统后台采用了
8、MySQL对一卡通数据进行管理，应用MFC进行界面设计，以先施提拱串口通信API软件开发组件，完成读标签和写标签等功能操作。硬件采用明华科技开发的超高频一体式读写器（TW-RC70SIM）、天线以及射频卡。3.2系统软体总体设计用户将持有的 RFID 卡接近读卡器时， 读卡器识别卡片用户信息并通过串口将卡片用户信息传送给单片机控制器。单片机控制器将卡信与外部 EEPROM中存储的信息比较， 验证用户权限，进而控制门状态。单片机可以通过另一个串口通信经由 RS485 收发器与中央控制器进行通信，将卡片的信息、各时刻的操作信息、键盘的信息等传送到总线上，中央控制器可以通过总线对这些信息进行文件和数
9、据库的存储；同时，中央控制器对各用户的卡片、密码和个人信息的注册或者注销等形式进行数据库的管理，方便于查询。门禁管理系统软件功能结构图如图3.4所示：图3.4 门禁管理系统软件结构图3.3系统主要功能模块设计系统开发的总体任务是实现各种信息的系统化、规范化和自动化。系统功能分析是在系统开发的总体任务的基础上完成8。基于RFID的校园一卡通管理系统，是建立在Visual Basic 6.0开发平台和Microsoft Acces数据库基础上。能够对于校园内学生及教工的学习、工作及生活进行现代化的管理，极大的方便了学生及教工的生活。该校园一卡通管理系统主要包括身卡片查询、实验室管理、卡片维护、卡片
10、管理和系统管理五大功能，其结构设计图如图3.1所示：图3.1 校园一卡通系统结构设计图4系统功能设计4.1登陆模块设计在数据库存放一张管理员表，字段字户名和密码，在登陆界面中，提取文本框数据与数据库表中内容进行匹配，若数据库表中存在用户信息，且密码正确，则进入系统主界面，否则提示错误并回到重新登陆。4.2天线连接模块设计本模块采用的函数结构如图4.2所示图4.2 天线连接主要流程图主要函数介绍：1) 打开COM口调用此函数用于根据串口号打开串口。apiStatus WINAPI rfidapi03_open(OUT HANDLE &hCom, char *com_port);参数：hCom:
11、输出的COM口句柄。Com_port: 需要打开的COM口，如：COM1、COM2、COM3。返回值：返回状态标识，请参照附录，状态标识说明。2) 关闭COM口调用此函数用于关闭已打开串口句柄。apiStatus WINAPI rfidapi03_close(IN HANDLE hCom);参数hCom: 传入读写器的串口句柄。返回值：返回状态标识，请参照附录，状态标识说明。3）获取读写器的功率调用此函数用于获取读写器当前功率。apiStatus WINAPI rfidapi03_getrfpower( HANDLE hCom, unsigned short& rf_power, int* m
12、s_count);参数：hCom: 传入读写器的串口句柄。rf_power: 返回读写器的当前功率。ms_count: 返回执行此函数所耗费的时间（毫秒）。返回值：返回状态标识，请参照附录，状态标识说明。4) 设置读写器的功率调用此函数用于设置读写器RF功率。apiStatus WINAPI rfidapi03_setrfpower( HANDLE hCom, unsigned short rf_power, int* ms_count);参数:hCom: 传入读写器的串口句柄。rf_power: 设置读写器RF功率值（0300），以0.1dBm为单位，即280为28dBm。ms_count:
13、 返回执行此函数所耗费的时间（毫秒）。返回值：返回状态标识，请参照附录，状态标识说明。5) 查询读写器的当前工作频率调用此函数用于获取读写器的当前工作频道索引值。apiStatus WINAPI rfidapi03_getfreq( HANDLE hCom, unsigned char* channel, int* ms_count);参数:hCom: 传入读写器的串口句柄。channel: 返回读写器当前工作频率的索引值，如FCC频段（0、1、2、，其中索引0对应 Frequency Hopping，1对应902.750 MHz，2对应903.250 MHz）,ms_count : 返回执行
14、此函数所耗费的时间（毫秒）。返回值：返回状态标识，请参照附录。6) 设置读写器工作频率调用此函数用于设置读写器的工作频道索引值。apiStatus WINAPI rfidapi03_setfreq( HANDLE hCom, unsigned char channel, int* ms_count )；参数：hCom: 传入读写器的串口句柄。channel: 指定传入读写器的工作频道索引值，如FCC频段（0、1、2、，其中索引0对应 Frequency Hopping，1对应902.750 MHz，2对应903.250 MHz）；ms_count: 返回执行此函数所耗费的时间（毫秒）。返回值：
15、返回状态标识，请参照附录，状态标识说明。4.3读标签模块设计在系统初始化，首先连接读写器，完读卡器的配置，包括对天线端口。比特率，天线功率参数进行初始化。 在完成之后，天线开始处于就绪态，当系统向读写器发送读命令时，读写器先接收读取命令，并通过控制器向天线发送一定频率的射频信号，当此时标签进入磁场感应电流从而获得能量，向读写器发送自身的编码区数据。 读写器接到发来的数剧后，进行解码压缩，并转换数据格式等操作。最终将标准的数据或信息传到到计算机程序，在系统的主界面显示出来.通过直观的界面，用户可以看到标签里的信息， 4.4写标签模块设计第一阶段：1）提取：从存储器或高速缓冲存储器中检索指令（为数值或一系列数值）。由程序计数器（Program Counter）指定存储器
