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基于RFID技术的电子密码锁是怎样设计实现的

1.小序

跟着信息技巧的成长,人们安然意识的增强,电子技巧获得了迅猛的成长。电子锁系统早已逾越了纯真的门道及钥匙治理,并已经徐徐成长成为一套完备的进出治理系统。电子锁系统的成长经历了单一密码键盘电子锁系统、IC 卡电子锁系统、非打仗式IC 卡电子锁系统,到现在最新的生物识别系统。此中,非打仗式IC 卡电子锁系统因为其技巧成熟、价格低廉、应用方便等良好的机能,已经获得了广泛的利用。本文在对RS485 和TCP/IP 通讯协议钻研的根基上,提出了一种基于射频识别技巧的非打仗式IC 卡电子密码锁系统。

2.系统布局

系统采纳分层次散播式集中节制规划,将所有电子密码锁组成一个散播式收集,其总体布局如图1 所示。全部系统包括治理中间办事器、用户楼栋PC、电子密码锁三层布局。

图1 系统布局图

治理中间办事器是全部电子密码锁系统的治理和节制中间,同时运行有电子密码锁治理 系统法度榜样和数据库。数据库采纳支持收集通讯的数据库布局,方便功能的扩展。为了达到对 所有电子密码锁进行统一安然治理的目的,用户经由过程应用非打仗式IC 卡并输入密码来打开 电子密码锁,并将用户的IC 卡信息、*光阴等存入数据库。治理员经由过程电子密码锁治理 系统法度榜样可以清晰的查询到每个电子密码锁的应用状态、收支记录等。

用户楼栋 PC 采纳RS485-TCP/IP 通讯转换器,认真电子密码锁与治理中间办事器的信 息交互,实现数据转发的功能,实现RS485 和TCP/IP 通讯协议的转换,本身并不直接节制 电子密码锁的动作。它的主要感化是将电子密码锁的RS485 旌旗灯号转换成为TCP/IP 旌旗灯号,从 而直接接入局域网,实现治理中间办事器与电子密码锁之间的通讯。

3.电子密码锁设计

3.1 事情道理

非打仗式IC 卡电子密码锁系统以射频识别技巧为核心,主要应用了一片Mifare 卡专用 的读写处置惩罚芯片MFRC530。它是一个小型的、最大年夜操作间隔达10 厘米的Mifare 卡射频基 站,其功能包括调制、解调、孕育发生射频旌旗灯号、安然治理和防矛盾触犯机制,是与非打仗式IC 卡 实现无线通信的核心模块,也是读写非打仗式IC 卡的关键接口。 本系统中当有卡进入射频天线感应区内时,电子密码锁读取非打仗式 IC 卡的卡号,并 将所读卡号和用户密码存入存储器,同时将用户卡号及刷卡光阴发送给用户楼栋PC,并在 LCD 液晶显示器上显示用户信息。当没有卡进入射频天线感应区时,MCU 读取及不时钟芯 片中的光阴,并在LCD 显示器上显示当前光阴及日期。

3.2 硬件组成

每个电子密码锁都能自力完成门状态和锁状态的监控、识别卡是否有效、实时监控刷卡 动作、节制电子密码锁和报警器、读取键盘信息等一系列的操作。电子密码锁系统的硬件部 分主要包括射频基站MFRC530、键盘输入模块、LCD 液晶显示、监测节制模块、RS485 通 信接口、时钟DS1305、信息存储单元及蜂鸣器报警。电路的硬件框图如图2 所示:

(1)系统采纳单片机STC89C58RD+作为节制芯片,它是电子密码锁系统的节制核心, 用来节制并和谐解置惩罚电子密码锁系统的数据信息。STC89C58RD+内置32K 的Flash 存储器 和1280 字节RAM,具有3 个16 位计数器和一个标准的串行通信口,并具有P4 口、加密 性强、超强的抗滋扰性、超低功耗、在线系统可编程和可远程进级等优点。

(2)射频基站模块采纳了飞利浦公司的MFRC530 芯片,MFRC530 是与射频卡实现无 线通信的核心模块。它根据寄存器的设定对发送缓冲区中的数据进行调制获得发送的旌旗灯号, 经由过程由TX1,TX2 脚驱动的天线以电磁波的形式发出去,非打仗式IC 卡采纳RF 场的负载 调制进行相应。天线拾取非打仗式IC 卡的相应旌旗灯号颠末天线匹配电路送到RX 脚,MFRC530 内部接管缓冲器对旌旗灯号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处置惩罚。处置惩罚后的数据发送到 数据总线上等待MCU 读取。MCU 与MFRC530 采纳SPI 总线要领进行通讯,可实现与非接 触式IC 卡数据的无线传输。

(3)信息存储单元主要用来存储用户的交互信息,并防止呈现收集故障时,影响电子 密码锁的正常应用,从而实现电子密码锁的隔离性。存储单元的用户信息和办事器数据库信 息要求同等。信息存储单元采纳Ramtrom 公司临盆的一种铁电存贮器(FRAM) FM38081,存 储容量为32k×8bits 的新型FRAM,具有高速读写、超低功耗和无限次读写等特点,分外适 合那些对数据采集、写入光阴要求很高的场合。因为MCU 不具有IIC 总线接口,FM38081 与外部接口必要采纳工业标准IIC 总线,是以本系统采纳P2.3 和P2.4 口线来模拟IIC 总线。

(4)系统在刷卡时必要记录刷卡的光阴,经由过程采纳美国DALLAS 公司推出的低功耗串 行通信接口专用芯片DS1305 来供给一个准确靠得住的时钟。DS1305 支持经由过程SPI 串行数据 端口或标准的三线接口进行光阴的校对和数据的读取,可进行单字节的连读字节束发要领的 造访。在本系统中,采纳SERMODE 接地、应用三线串行要领与单片机进行数据通信:SCLK 作为时钟输入,SDA 作为串行数据输入和输出,RST 作为通讯容许旌旗灯号。

(5)检测节制模块主如果实时监测门、锁状态和通讯的状态,并履行节制器的各类控 制信息,如履行*、履行报警等;LCD 液晶显示部分选用以ST7920 为节制器的128×64 带汉字库的液晶模块,用以显示光阴日期及各类状态信息,作为人机交互的界面;键盘输入 模块采纳4*4 键盘输入,主要为MCU 供给用户的输入信息;蜂鸣器报警部分则为电子密码 锁的差错状态发出报警的声音。

4.软件设计

电子密码锁系统的法度榜样包括:MFRC530 对非打仗式IC 卡的操作法度榜样、MCU与MFRC530 通信中断处置惩罚法度榜样、读写时钟芯片DS1305 及LCD 液晶显示法度榜样、检测门和锁状态法度榜样及 存储器读写法度榜样等。电子密码锁主法度榜样流程图如图3 所示。

图 3 电子密码锁主法度榜样流程图

5.存在的问题及办理规划

5.1 散播式布局和集中统一治理相结合

建立散播式电子密码锁治理系统的一个关键技巧是散播在不合地方的电子密码锁与管 理中间办事器之间的数据传输要领。假如电子锁经由过程RS485 旌旗灯号直接和办事器交互信息, 将会导致传输间隔较短、信息交互速率较慢、抗滋扰能力差等问题的发生。而TCP/IP 协议 则有传输速率快、传输间隔无限大年夜、通讯质量稳定、不易受到外界滋扰等优点。是以,在实 现历程中,经由过程应用RS485-TCP/IP 通讯转换器来实现RS485 和TCP/IP 通讯协议的转换, 实现了信息的转发。

5.2 电子密码锁的隔离性

在电子密码锁系统中,将每个电子密码锁的用户信息(如卡号和密码)存储在对应电子 锁的信息存储单元中,电子锁节制器读守信息存储单元中的对利用户信息,并经由过程和用户输 入信息进行对照来判断当前用户的合法性,确保治理中间办事器或通信收集呈现故障时,不 会影响电子锁的应用,实现电子密码锁的隔离性。

5.3 电子密码锁的防冲突性

射频卡有快速防冲突机制,能防止卡片之间呈现数据滋扰,是以电子锁读写器可以“同 时”读取多张非打仗式射频卡的卡内信息,但实际只读取了此中一个非打仗式射频卡,经由过程 在液晶显示屏上显指正在处置惩罚的非打仗式射频卡的卡内信息,来提示用户输入对应的密码, 办理了多个非打仗式射频卡和密码呈现不同等的问题。

5.4 系统的安然性

对 IC 卡信息的加密是抉择IC 卡安然性的关键。因为本系统采纳PHILIPS公司的Mifare 卡,它是一种智能卡(smart card),内建有中央微处置惩罚机(MCU)和ASIC 等,使卡在安然保密性、 认证逻辑、算术运算等微操作节制有序进行。要造访一个Mifare 类卡的数据,首先要完成 认证。Mifare 卡的认证采纳三次认证的历程,这个历程可由自动履行Authbent1 和Authbent2 敕令来实现。采纳此法后,可有效防止IC 卡的不法复制与数据不法改动。在系统实现历程中,经由过程将非打仗式IC 卡和输入用户密码结合在一路,并做好日志记录,真正实现了电 子密码锁系统的安然性。

6.停止语

系统采纳高机能的节制芯片 STC89C58RD+并结合技巧成熟的射频识别技巧,阐发了非 打仗式IC 卡电子密码锁的硬件组成和软件设计,提出了一种基于射频识别技巧的非打仗IC 卡电子密码锁系统的办理规划。本系统的设计表现了方便、安然、靠得住、高效的电子锁系统 设计理念,系统功能可以加以扩展,适用于室庐小区、墟市、办公楼、黉舍等各类场所。实 践注解,系统运行稳定、实时性好。

责任编辑:ct

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