基于RFID技術(shù)的電梯門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　在現(xiàn)代社會(huì)，電梯的控制還停留于人工控制階段，既浪費(fèi)了人力資源，又使安全性大大降低，所以有必要設(shè)汁—個(gè)電梯門禁系統(tǒng)，來(lái)控制電梯。本文設(shè)計(jì)了—個(gè)基于RFID的電梯控制系統(tǒng)，把它安裝在電梯外選和內(nèi)呼的界面上，使被授權(quán)人員(既持有有效IC的人)可以通過(guò)IC卡進(jìn)入電梯，并且可以呼梯，選擇自己要去的樓層，而未被授權(quán)人員則不能進(jìn)入電梯，更無(wú)權(quán)呼梯，從而起到門禁的作用。

　　1.射頻識(shí)別技術(shù)原理及主要特點(diǎn)

　　射頻識(shí)別技術(shù)是從20世紀(jì)80年代起走向成熟的—項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它是利用射頻方式進(jìn)行非接觸自動(dòng)識(shí)別，將射頻識(shí)別和Ic卡技術(shù)成功結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　1．1工作原理

　　基于RFID的電梯控制系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：電子標(biāo)簽、讀卡器和控制系統(tǒng)。

　　1．1．1電子標(biāo)簽(即IC卡)

　　由耦合元件及電路組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和讀卡器的射頻天線進(jìn)行通信，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在IC卡上標(biāo)識(shí)唯一的目標(biāo)對(duì)象。

　　1.1.2閱讀器

　　讀取(除讀卡外還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備。在閱讀器中包括讀卡器和天線，標(biāo)簽（射頻卡)和讀卡器之間通過(guò)天線傳遞射頻信號(hào)。

　　RFID工作的主要過(guò)程是：讀卡器通過(guò)天線發(fā)送一定頻率(13.56MHz)的射頻信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入到射頻信號(hào)的范圍內(nèi)，射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量并被激活；射頻卡將自身的編碼等信息通過(guò)它的內(nèi)置發(fā)射天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收從射頻卡發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀卡器，讀卡器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼后送到后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。

　　1.1.3控制系統(tǒng)

　　控制系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該持卡人的權(quán)限，根據(jù)不同的權(quán)限做出不同的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)，來(lái)控制電梯的動(dòng)作。

　　1.2主要特點(diǎn)

　　和同期或早期的接觸式IC卡相比，射頻IC卡除具有存貯容量大、讀寫方便、保密性好、智能化等優(yōu)點(diǎn)，還具有以下特點(diǎn)：

　　1.2.1實(shí)現(xiàn)了免接觸操作，讀取距離遠(yuǎn)，讀寫器在75cm左右的范圍內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)卡片識(shí)別，應(yīng)用便利；1.2.2無(wú)外露金屬觸點(diǎn)，整個(gè)卡片完全密封，無(wú)機(jī)械磨損，具有良好的防水、防塵、防污損、防磁、防靜電性能，使用壽命長(zhǎng)；1.2.3對(duì)無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)隨機(jī)序列的加密，卡內(nèi)序列號(hào)是唯一的，安全性高；1.2.4抗干擾能力強(qiáng)，穿透性好，感應(yīng)靈敏，易于維護(hù)和操作；1.2.5支持寫入數(shù)據(jù)，無(wú)需重新制作新的標(biāo)簽，可重復(fù)使用；1.2.6讀卡器使用了防沖撞技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)識(shí)別、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別，應(yīng)用場(chǎng)合更廣泛。

　　2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　由于對(duì)電梯進(jìn)行操作必須保證電梯內(nèi)的地線保持連通不能斷路，因此這套電梯門禁系統(tǒng)是通過(guò)繼電器來(lái)控制電梯內(nèi)地線的斷連，以達(dá)到控制電梯操作權(quán)限的目的。

　　2.1系統(tǒng)硬件組成

　　系統(tǒng)主要由MCU、時(shí)鐘電路、MFRC500卡、存儲(chǔ)電路、看門狗以及通信模塊組成。系統(tǒng)的工作方式主要是，先由MCU控制讀卡器驅(qū)動(dòng)MFRC500對(duì)卡進(jìn)行讀寫操作。然后，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)對(duì)其它接口器件，如EEPROM、時(shí)鐘芯片等，進(jìn)行響應(yīng)操作。最后，與PC機(jī)之間進(jìn)行通信，由單片機(jī)控制繼電器的吸合巳MCU采用AT89C52，是因?yàn)锳T89C52開發(fā)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定。EEPROM采用24C64，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。24C64是12C接口操作方式，需要用一片MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。時(shí)鐘芯片采用DSl2C887。DSl2C887是Dallas公司生產(chǎn)的新型產(chǎn)品，內(nèi)置電池，可連續(xù)使用10年，可以方便記錄事件的發(fā)生時(shí)間，限制持卡人使用的時(shí)間權(quán)限。為了防止系統(tǒng)‘‘死機(jī)”，使用MAX813作為看門狗。整個(gè)系統(tǒng)由電梯內(nèi)部24V電源線供電，再由穩(wěn)魘模塊7805穩(wěn)壓成5v的電源。由于7805的工作熱量很高，故在7805上安置—個(gè)散熱片。

　　此外為了避免出現(xiàn)被授權(quán)用戶因?yàn)橥泿Эǘ鵁o(wú)法呼梯的現(xiàn)象，我們對(duì)讀卡器外接了—個(gè)4*4的矩陣鍵盤，以便于在無(wú)卡的情況下輸入密碼同樣可以啟動(dòng)呼梯功能

　　2.2軟件部分

　　本系統(tǒng)采用中斷(INTl)工作模式，即MCU利用MFRc500提供中斷信息對(duì)其進(jìn)行控制。另外，根據(jù)系統(tǒng)的需要，可以采用查詢方式對(duì)MFRC500進(jìn)行操作。主程序流程圖如圖1所示：根據(jù)上面的流程，采用基于Keil C的C語(yǔ)言進(jìn)行編程，部分初始化程序如下：

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　　2.2.1連接

　　當(dāng)一張Mifare卡片處在讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)，程序員控制讀寫器向卡片發(fā)出REQUEST命令。

　　卡片的A7Ht(Answer to Request)將啟動(dòng)，將卡片Block ()中的卡片類型(Tag/type)號(hào)共2個(gè)字節(jié)傳送給讀寫器，建立卡片與讀寫器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。如果不進(jìn)行ATR操作，讀寫器對(duì)卡片的其它操作將不會(huì)進(jìn)行。

　　2.2.2反碰撞操作

　　如果有多張Mifare卡片處在卡片讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)，讀卡器將首先與每一張卡片進(jìn)行通信，取得每一張卡片的系列號(hào)。由于每一張Mifare卡片都具有其唯一的序列號(hào)，決不會(huì)相同，因此讀卡器根據(jù)卡片的序列號(hào)來(lái)保證一次只對(duì)一張卡操作。該操作讀卡器得到的返回值為卡的序列號(hào)。

　　2.2.3

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　　2.2.4權(quán)限

　　最后，根據(jù)不同的卡序號(hào)，賦予不同的權(quán)限，選擇樓層，完成電梯門禁的功能，程序略。

　　3.結(jié)束語(yǔ)

　　目前射頻識(shí)別技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展很快，各種RFID門禁產(chǎn)品也趨于成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域也從銀行等高保安場(chǎng)所走向了一般企事業(yè)單位的辦公樓。結(jié)合報(bào)警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)門實(shí)現(xiàn)智能化管理，加強(qiáng)了區(qū)域的安全眭。該系統(tǒng)以射頻識(shí)別系統(tǒng)為基礎(chǔ)將傳統(tǒng)的電梯控制加以智能化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人管理，實(shí)時(shí)控制等功能。