2.2  射頻電路設(shè)計(jì)

　　射頻電路的是讀寫芯片MFRC500,它是單片機(jī)與IC卡之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?。其與單片機(jī)的連接如圖3所示。

　　單片機(jī)對(duì)讀寫芯片采用中斷控制方式，中斷控制口INT0與MFRC500的IRQ腳相連。MFRC500內(nèi)部有64個(gè)寄存器，單片機(jī)通過往寄存器里寫入控制命令來對(duì)其進(jìn)行配置和操作，其中掉電檢測(cè)引腳RSTPD連接單片機(jī)P2.0腳，NCS腳連接P2.7腳，NWR、NRD分別連接至單片機(jī)讀寫端口WR、RD腳，數(shù)據(jù)口D0~D7連接至單片機(jī)P0口石英晶體振蕩器產(chǎn)生13.56MHz的工作頻率，L1、L2、C5、C6構(gòu)成的低通濾波器用于抑制晶振電路同時(shí)產(chǎn)生的高次諧波。接收電路由R1、R2、C3、C4組成，采用MFRC500內(nèi)部產(chǎn)生的VNID電勢(shì)作為RX腳的輸入電勢(shì)，為了減少干擾，VIND腳連接一電容C3到地，且必須在RX和VNID之間連接一個(gè)分壓器（R1），還在天線線圈和反壓器之間串連一個(gè)電容（C4）。為了獲得更好的性能，在電路板布線時(shí)，這些元件應(yīng)緊靠MFRC500芯片天線引腳RX、TX1、TX2。

　　2.3  天線電路設(shè)計(jì)

　　為了獲得穩(wěn)定可靠的射頻信號(hào)，天線的性能至關(guān)重要，其直接影響了讀寫器的作用距離和靈敏度。天線的性能與其品質(zhì)因數(shù)Q有關(guān)，Q與天線的幾何形狀、大小、圈數(shù)等因素有關(guān)。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是近距離耦合式IC卡，天線制作選用PCB天線，即直接在PCB板上制作天線電路板，該法穩(wěn)定性較好。

　　天線連接到讀寫芯片時(shí)，需要外加匹配電路。如圖4所示。系統(tǒng)對(duì)天線進(jìn)行了大致估算，并通過改變匹配電路的電容值，以達(dá)到的讀寫距離。

　　3  軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件包括下位機(jī)和上位機(jī)管理系統(tǒng)兩個(gè)部分。其中下位機(jī)以AT89S52單片機(jī)為，實(shí)現(xiàn)對(duì)讀寫器的讀取、門禁的控制和串口通信。采用的編程語言是C語言，編譯器是KeilC51。上位機(jī)管理軟件運(yùn)行在服務(wù)器上，采用VisualC++6.0和SQLSever2000進(jìn)行系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)，包括串口通信、監(jiān)控管理和信息發(fā)布三部分。其中監(jiān)控管理軟件用于實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)、記錄查詢、刪除等任務(wù)，信息發(fā)布用于管理員通過web網(wǎng)頁(yè)來查看門禁的日志記錄等工作。

　　3.1  下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

　　軟件運(yùn)行在單片機(jī)上，完成對(duì)卡號(hào)的讀取、門鎖及附屬電路的控制和串口通信。如圖5所示流程圖。軟件是實(shí)現(xiàn)MFRC500與Mifare1卡之間的通信，通信需遵循ISO14443TYPEA標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議。讀卡過程必須嚴(yán)格按照固定的順序進(jìn)行，即復(fù)位應(yīng)答防碰撞選卡讀寫卡。由于該卡是可讀式，只需讀出卡的序列號(hào)即可，不需對(duì)相應(yīng)扇區(qū)做寫操作，故可忽略這一步。主要代碼如下：

　　3.2  上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

　　在VC++6.0編程環(huán)境下，利用CSerialPort類來實(shí)現(xiàn)串口通訊，接收發(fā)送而來的IC卡序列號(hào)，而后通過ADO技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)獲取該卡對(duì)應(yīng)的用戶信息進(jìn)行驗(yàn)證處理。

　　系統(tǒng)基于SQLSERVER2000進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)，管理員進(jìn)入系統(tǒng)必須輸入帳號(hào)和密碼，以阻止非系統(tǒng)管理員非法登錄系統(tǒng)。之后管理員可完成對(duì)卡號(hào)信息的注冊(cè)、查詢、修改和刪除等工作，并將來訪信息（用戶和通行時(shí)間）記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和查詢等。監(jiān)控管理軟件的功能模塊如圖6所示。

　　信息發(fā)布模塊基于ASP.net實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過程主要是通過ado.net讀取SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)的監(jiān)控管理信息表，做成信息發(fā)布網(wǎng)站部署到IIS服務(wù)器，這樣，用戶就可以以訪問網(wǎng)頁(yè)的形式在任何位置查看系統(tǒng)信息和門禁記錄。

　　4  程序運(yùn)行

　　以桂林電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室門禁管理為例，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。管理員輸入帳號(hào)和密碼后，進(jìn)入如圖7所示的監(jiān)控管理軟件主界面。

　　經(jīng)測(cè)試，IC卡有效工作距離為6cm。當(dāng)IC卡響應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)顯示卡號(hào)、持卡用戶信息以及進(jìn)入時(shí)間，并自動(dòng)存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。由于Mifare1卡具有的序列號(hào)，故會(huì)員注冊(cè)時(shí)可將會(huì)員信息與IC卡序列號(hào)捆綁在一起存入數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣查閱信息時(shí)可按照時(shí)間或直接按照姓名進(jìn)行查找。

　　5  結(jié)語

　　提出的基于RFID和Web服務(wù)的門禁管理系統(tǒng)為重要部門的出入提供了智能化控制和遠(yuǎn)程管理機(jī)制。采用無線射頻技術(shù)RFID實(shí)現(xiàn)無鑰匙化出入，不易損失、可重復(fù)使用；采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)和Web服務(wù)實(shí)現(xiàn)門禁的遠(yuǎn)程監(jiān)控，操作方便、靈活且安全，在智能家居、辦公室出入、物流等場(chǎng)合具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):

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[3]. MFRC500 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/MFRC500_1135622.html.
[4]. PCB datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/PCB_1201640.html.