电子信息工程基于RFID的门禁系统设计

1、基于RFID的门禁系统设计Design of access control system based on RFID内容摘要 为了满足现代居民对门锁的要求，让人们省去因为出门忘带钥匙或者丢失遗漏钥匙的烦恼，帮助人们更好地生活。在本次设计当中，我们将设计一款拥有显示器的智能RFID门锁，具备多重录入功能，可以录入两个UID的密码，让临时居住的客人也不怕没有钥匙。本论文主要简述了以下几个方面的内容：分析RFID智能门锁在国外的研究情况和发展历程，针对现阶段智能门锁的发展和需要进行分析，提出基于ARDUINO单片机的RFID智能门锁系统的设计与实现方案；构造出智能门锁的硬件和软件矿机并且介绍了RFID的解锁思路和其型号的特点，通过液晶显示器实时观察门锁开锁闭合的情况，最后对应已经在市场上的产品经行对比和测试，证明本设计的准确性和实用性。关键词：智能门锁 单片机 RFID Abstract In order to meet the requirements of modern residents on the door lock, people can save the trouble of

2、forgetting to take the key or missing the key when they go out, and help people live a better life. In this design, we will design a smart RFID door lock with a display, which has multiple input functions, and can input two uid passwords, so that guests who live temporarily are not afraid of no key. This paper mainly introduces the following aspects: analyzing the research situation and development course of RFID intelligent door lock in foreign countries, analyzing the development and needs of

3、the intelligent door lock at present, putting forward the design and implementation scheme of RFID intelligent door lock system based on Arduino single chip microcomputer, constructing the hardware and software miner of the intelligent door lock, and introducing the idea and model of RFID unlocking Through the LCD real-time observation of the door lock unlocking and closing, finally the corresponding products in the market have been compared and tested to prove the accuracy and practicability of

4、 the design.Key words: smart door lock single chip RFID目录1.绪论21.1课题研究的背景和意义21.2RFID国内国外的研究历史和现状21.3本章小结42RFID相关技术52.2RFID基本组成以及组成部分52.2.2关于阅读器62.3RFID相关技术小结63.系统硬件以及功能设计73.1Arduino UNO开发板73.2MFRC522 RFID读卡器芯片83.3 LCD液晶显示器83.3.1LCD液晶显示器概述83.3.2 1602LCD简介83.4电磁继电器93.4.1电磁继电器工作原理概述93.5红外线接受发送模块93.5.1红外线接受发送模块原理概述93.6系统硬件以及功能设计小结104.模块设计与实现114.1RC522连接114.2连接I2C LCD模块114.3连接红外接收器115.软件设计135.1读取系统175.2录入系统205.3实物演示245.4代码结构图285.5本章总结376.实体测试386.1RFID智能门锁安全性测试386.2重置系统与录入系统的测试396.3章节小结40总结41参考文献42致谢43

5、第一章 绪论1.1课题研究的背景和意义随着现代科学和生产力的高速发展，人类对生活品质的要求也越来越高，很多传统的东西已经不能再满足人类。于是就诞生了越来越多的智能设备，比如说智能窗帘智能台灯等这些家庭日常经常会使用到的智能设备。而这些当中，人们最常要用到的便是家里大门的门锁。门锁是人们每天都要接触的东西，上班、下班，只要出门人类就会碰到它。那自然传统的门锁也就无法满足人们浮夸的思想所带来的要求。即便如此，它的存在也常常被人遗忘。于是懒惰的人们开始对门锁打起了坏主意，商人们绞劲脑汁想着怎样能让门锁变得更加方便快捷，最后智能门控系统就出现在了我们的眼前。智能门控系统将电子、光学、生物识别、计算机技术和通讯技术等高新产业技术与传统的工艺门锁相结合。即避免了人们因为使用传统门锁时忘带钥匙而导致被门锁拒之门外的尴尬，也满足了人们对现代生活安全的需求出门在外就算不带钥匙家里也能安全的锁着，回家就算不带钥匙也能顺利的进门。而这次要提的技术便是这里面的一环：RFID技术。1.2RFID国内国外的研究历史和现状其实RFID射频技术是一项很早的技术，早在上世纪中期六十年代时，RFID射频识别技术理论就已经

6、有了一定的发展并展开了一部分的尝试性的应用。RFID的起源是与雷达有关系的，利用雷达的耦射原理由此发展出了一种充满生机的全新技术AIDC新技术RFID技术，随后1948年哈里斯托克曼发表了一篇名为“利用反射功率的通讯”的文章奠定了射频识别技术RFID的基础理论。开始了长达十年从1951年到1960年的实验室实验研究过程。紧接着到了二十世纪七十年代RFID技术理论得到了爆炸性的发展，商用产品也随之爆炸性增加，各种RFID技术测试得到加速，出现了一些早期的RFID应用。从全球范围来看，美国政府应该是RFID应用最为积极的推动者，在他的推动下RFID标准的建立、相关软硬件技术的开发与应用领域属于世界前沿。欧洲的RFID标准紧紧的追随着美国主导的EPCglobal标准。虽然日本也很快的提出了属于自己的RFID标准，但是仅仅得到的是自己本国厂商的支持与承认，距离走上世界级的标准还有这很长的路要走。观国内，相对较为发达的欧美地区，我国在RFID产业上的发展可以说是非常落后。目前在我国RFID技术应用上的企业虽然总数超过一百家，但是真正拥有核心技术的，特别是超高频RFID方面的技术可以说是寥寥无几。

7、如果从芯片、天线、标签和读写器等硬件方面上看，低高频RFID技术门槛较低。国外发展早，在技术方面已经十分成熟，产品应用十分广泛，目前完全处于竞争状态；超高频起步较晚技术门槛较高，国内发展较晚所以从事相关方面的国内厂商可以说几乎没有，更被说缺少具有自主知识产权的新企业，与发达国家有着较大的差距。到现代，RFID的应用技术已经深入我们的生活与各个领域的不同行业当中，每个领域没有一个不存在RFID技术的应用。例如物流：货物运输是物流必不可少的环节，利用RFID技术就可以实现全面的货物运输过程追踪自动化，信息采集自动化，以及仓库存储录入的自动化还有进入港口时将信息自动录入系统。就像最近发生的疫情，利用RFID技术可以帮助劳动密集型的企业仓库减少或者杜绝人与人之间的接触，减少降低传染的风险。具体为让客户以物件为单位，等待电子标签中加入产品型号等信息，并将电子标签按照要求贴在产品的货架上。待产品货架粘贴保存好相关信息的电子标签并且包装好后，把产品货架自动到仓库完成入库。入库管理人员在系统中输入入库的任务单内容，包括产品货架内的种类、数量等信息，系统自动生成入库任务单，开始经行入库操作：启动RFID

8、读写器，工作人员根据入库任务单把铲平货架通过入库读写器。入库读写器读取货架上入库的产品信息与数量，对照无误后。将由系统自动将产品货架自动搬运到指定仓库存储去存放。等待入库完成后，系统将打印出入库清单，给管理员签收。一次零接触的入库就这样完成。再例如交通行业，RFID能为他们带来什么呢？高速路是远程出行必不可少的条件，有了RFID技术过高速路口再也不用专门临时停车取卡或者缴费。减少了停车取卡或者缴费带了的交通堵塞，以及收费人员的成本费用，省去了随身带零钱的尴尬或者因为没有零钱而烦恼的问题，大大减少了出行者的时间浪费。出行者只需申请带有RFID的卡片经过收费站时慢行，等其系统识别后既可通过。同样，交通方面，当出租车管理遇上了RFID技术，一切都变得简单明了。有了RFID技术，出租车遗失的概率大大减少了。市面上很多违章假冒出租车的车辆也不复存在。因此对RFID技术的了解和提升成了我们现在刻不容缓的事情，也是本次设计的目的：一边学习一边制作基于单片机的RFID门控系统，相信在这次基于单片机的RFID门控系统的制作和学习中能对RFID这技术有更加深刻的了解和认识。 1.3本章小结本章主要讲述了R

9、FID在生活中的应用场景，能为生活带来很多的便利。RFID的历史背景，从雷达的概念逐渐衍生过来至RFID射频技术。从实验室到市场各个领域的使用。以及欧美国家对RFID极其深入的研究和日本的逐渐赶超，以及我国在这方面起步慢，不够重视还有缺少自主知识产权等严重问题。提及在商业上举足轻重的，举了几个交通和物流的例子。最后结合现在疫情实例更加了解RFID在商业方面的重要性和便利性。第二章 RFID相关技术RFID翻译成中文即射频识别技术即Radio Frequency Identification的英文缩写。其原理顾名思义就是利用空间的电磁感应(Inductive Coupling)或者电磁传播（Propagation Coupling）来进行通信，为达到自动识别被标识物的目的。它的基本工作方式就是将无线射频识别的标签（Tags）安装到被识别的物体上，当被识别的物体进入系统识别阅读器（Readers）的范围时，标签和阅读器之间进行非接触式型试通讯，标签向阅读器发射自身id号等，阅读器接受到信息后开始进行解码并且后台传输给计算机进行处理，完成整个id的校验工作。 2.1RFID基本概念工作原理 RFID的技术基本原理并不复杂：标签进入阅读器后，接受阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送储存在芯片中的产品信息或者标签（无源标签或者被动标签）或者由标签发出某种频率信号（有源标签或者主动标签），阅读器解码之后送至中央信息处理进行有关的数据处理。电子标签与读写模块之间大致可以分成两种基本通信耦合方式：1） 反向散射耦合方式。读写设备发射电磁波，当电磁波到目标后携带信息经行反馈

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