王纪

摘要：该设计是基于STC89C52单片机与射频卡的无线门禁系统。通过对已注册的射频卡进行识别，并与之建立通信，实现门禁的控制。经实验检测，该系统能够提供较高的实时性和安全性。

关键词：RFID；单片机；门禁系统

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）17-0243-03

在信息网络时代飞速发展的今天，门禁技术已经超越了传统单纯的以门和钥匙的管理模式，可以通过嵌入式系统与物联网技术相结合，运用电子、机械、光学、通信及计算机等多种技术，实现重要场所的出入管理。以单片机技术为核心，配以RFID技术所实现的门禁系统，不仅能够有效快速地实现门禁管理，安全技术也优于传统方式，已逐渐成为一套完整的管理系统，在银行、宾馆、档案室、办公间，智能化小区等多种场所发挥着巨大的作用[1]。

1 门禁系统整体设计

本设计的门禁系统主要由单片机最小系统控制电路，FM1702读卡电路，继电控制电路，存储电路与蜂鸣器报警等组成。系统结构成图如图1所示，通过单片机系统与外围电路对读卡电路进行控制，读卡电路将RFID射频卡信息读取进系统中，通过继电控制电路实现对门的开启或者报警[2]。

本设计采用STC89C52单片机控制射频卡，通过天线对Mifare卡进行读写操作；将读取的数据通过RS485通信模块与上位机PC进行通信，传输所获取的数据。

2 系统硬件电路图设计

2.1 STC89C52的电路连接

本系统中，STC89C52单片机最小系统电路连接图如图2所示，采用串行通信，与FM1702读卡器电路相连。其中单片机的P0口与FM1702芯片的控制总线相连，上电成功后进行射频卡的数据读取。

2.2 天线设计

射频卡读写器采用电感耦合方式连接，通过产生的磁通量，建立读卡器与射频卡传递信息的环境，由于本射频卡是无源卡片，该磁通量还负责向射频卡提供电源。因此，本设计的读卡器天线不但需要具备较大的线圈电流，以产生较大的磁通量，还要求尽量在额定功率下工作，减少磁通量的耗损。另外，为了适应多种载波信号的，还需要有较大的带宽[3]。天线匹配电路主要包括一个EMC低通滤波器，一个接收电路，天线匹配电路和天线线圈，其工作过程为：

通过天线读取的数据经过电路送到FM1702芯片的RX脚。FM1702通对驱动管脚进行数据的检测和解调，并根据配置的寄存器进行处理。单片机通过P3口读取数据。天线的直接连接的匹配电路如图3所示。

2.3 继电控制电路

继电控制电路通过单片机输出端输出与三极管相连，驱动继电器开关。继电器的输出端一端与线圈相连，另一端接地。继电器线圈产生磁场，使继电器的常开节点和公共点相闭合，而这两个点与电子锁的两根控制线相连，使得继电器的两节点的断开和闭合可以控制电子锁的开门和锁门。因此，当单片机输出端产生低电平时，三极管处于导通状态，此时三极管做开关，处于饱和导通，输出信号为反相的高电平。继电器线圈通电，触电开关吸合，电子锁控制线接通开门。反之，单片机没有输出时为高电平，三极管截止，输出为低电平，继电器线圈没电，触电开关打开，电子锁控制线断开锁门。电路图如图4所示。

3 射频卡读卡器的软件设计

射频卡读卡器的程序主要由主程序，调制解调操作程序和通信程序三部分组成。通过初始化系统实现对单片机各引脚和寄存器的设置，以及对读卡器的各寄存器设置初值、开启射频环境、看门狗复位及对串口进行初始化等。主要流程如图5所示。

读卡器主程序主要实现对读卡器电路的初始化，射频卡的检测中断处理程序，以及与上位机的通信处理程序，主要流程图如图6所示。

3.1 读卡过程及程序设计介绍

读卡过程的程序主要实现对射频卡的读取操作，主要包括卡片的初始化程序，防碰撞程序，卡片数据的读取操作等。通过对卡片初始化后，在射频天线的检测范围内，一旦有卡片进入，就会被检测到。当有多张卡片时，会运行防碰撞程序。被检测的卡片在进行识别后，就进入卡片数据的读写程序。

3.2 识别卡片

对卡片的识别就是读取卡片内保存的编码，然后将保存在存储器中的卡片编号与检测到的卡片进行对比，对比无误后，之后进入卡片数据的读取。尽管这个过程比较简单，但却是整个卡片读取过程中最重要的，只有正确选中卡片，之后的操作才能正确进行。

3.3 读取卡片

在完成了卡片式别后，就确认该卡片是有效的卡片，接下来就进行对射频卡的数据读写。读卡函数从已通过密码验证的扇区中读取一个数据块，共16个字节，其中前面几个字节即为卡号，所以需要前面5个字节。

4 总结

本文主要针对门禁控制系统的应用进行设计，采用STC89C52芯片通过与射频模块进行通信，控制继电器的接通和断开，实现了门禁系统的进出入的管理。通过验证，用该单片机控制的门禁控制系统可以达到预期的要求，同时根据门禁系统的特殊要求，设计并实现了对射频卡的选择、读取以及报警电路，实现了门禁控制系统功能，达到了较为理想的效果[4]。

参考文献：

[1] 朱嵘涛. STC15单片机和nRF2401的无线门禁系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2014，17（6）：57-59.

[2] 张永宏. 基于51单片机与nRF24L01无线门禁控制系统设计[J].江苏科技大学学报，2013，27（1）：64-67.

[3] 周斌. 基于AVR单片机的门禁控制器的设计与实现[J].计算机测量与控制，2007，15（12）：1788-1790.

[4] 董蕴华.基于RFID技术的无线门禁系统的设计[J].通信技术，2009，42（9）：105-107.