摘 要 在設計智能門禁系統的過程中，聯合應用RFID技術和單片機，能夠有效提升智能門禁系統的運行安全性，對降低安全問題的發生概率具有重要幫助。本文在對智能門禁系統的構成部分進行綜合闡述的基礎上，重點從硬件和軟件兩個方面論述了基于RFID技術和單片機的智能門禁系統設計方案，以期為相關人士提供借鑒和參考。
關鍵詞 智能門禁系統；單片機；RFID技術
前言
隨著社會經濟的迅速發展和社會生產力水平的進一步提升，安全問題引起了社會各界人士的廣泛關注。以往的安保系統不能夠充分滿足社會民眾對安全性能的需求。通過在人流量較大的場所安裝智能門禁系統，能夠為內部管理提供方便，對維護社會治安的穩定十分必要。因此，探討RFID技術和單片機在智能門禁系統設計過程中的應用，具有十分重要的現實意義。
1 基于RFID技術和單片機的智能門禁系統構成
在以往的電梯門禁系統設計過程中的，大多應用接觸式磁卡，這種磁卡對信息的讀寫速率不高，且工作壽命較短，極容易引發接觸性故障，不利于提升管理的便利程度。射頻識別技術的出現，有效克服了接觸式磁卡的弊端，具有低功耗和壽命長的特點，讀寫速率極高。本次研究基于射頻識別技術和單片機設計了智能門禁系統，該系統主要包括單片機、出門按鈕、天線、中央控制器、讀卡設備、通信模塊、天線和電控鎖幾個部分，射頻讀卡器是門禁系統的核心構件，能夠實現各個模塊之間的通信，將讀卡信息作為根本依據控制電控鎖，實現門禁管理的目的。本次射頻讀卡器采用非接觸式讀卡的方式，持卡人只需在射頻讀卡感應范圍內晃動磁卡，射頻讀卡器即能夠實現對卡片數據信號的讀取，并實現與主控芯片的通信，對密碼進行認證，并將讀取的卡片信息存儲于讀卡器系統中。
本次智能門禁系統的工作原理如下：在為門禁系統通電后，射頻讀卡器始終處于感應卡片信息狀態，一旦持卡人進入射頻感應范圍內，在單片機的作用下，射頻讀卡器會實現與射頻卡之間的通信，單片機將讀卡器獨到的信息作為根本依據向電控鎖發出指令，電控鎖根據指令閉合和開啟。同時，單片機還能夠實現與主控芯片的通信，實現傳輸信息和獲取指令的目的[1]。
2 基于RFID技術和單片機的智能門禁系統設計
2.1 射頻控制模塊
本次智能門禁系統設計聯合使用了射頻控制技術和單片機，主要選擇了STC89C52型單片機作為主控芯片，并輔助以復位電路和振蕩器電路。STC89C52型單片機采用MCS-51內核，具有低能耗的特點，系統性能優越，在單片機內部設置有32位I/O接口，3個16位定時器，MAX810復位電路和全雙工串行口，能夠充分滿足門禁管理和控制的要求[2]。
2.2 射頻讀寫模塊
射頻讀卡器主要是基于MFRC500基礎上設計的，能夠實現對Mifare1非接觸式讀卡器的讀寫，在磁卡和單片機支架搭建溝通的橋梁，實現對讀卡信息的傳輸。MCU通過控制MFRC500射頻讀寫模塊實現對射頻讀寫模塊的操作和控制。MFRC500利用J1實現與單片機的有機聯合，且與單片機的接口一一對應。
2.3 匹配電路設計
在設計匹配電路的過程中，應充分考慮到電磁的兼容性能，做好信號接收電路和低通濾波電路的設計工作。本次低通濾波電路設計基于石英振蕩器基礎之上，智能門禁系統的工作頻率大約在13-14MHZ，雖然石英振蕩器在此頻率范圍內具有較高的敏感度，但同時也容易產生高次諧波，因此，在具體設計過程中，應著重做好三次、五次和高次諧波的抑制工作，以滿足國際上關于石英振蕩器的要求。MFRC500射頻技術的信號接收電路設計設計中需要在內部接入副載波雙邊帶，在主控芯片顳部會產生VMID電勢，實現對主控芯片內部參考電壓的反饋，為了提升電壓參數反饋的精確性，應根據主控芯片的各項參數接入100nF的電容，實現對內部電壓交流量的有效濾除，以確保電壓值的穩定性。
2.4 通信模塊
本次智能門禁系統通信模塊的設計基于MAC485型微處理器之上。MAC485型微處理器能夠經由RS485總線完成數據的傳輸過程，利用RS485轉換器將數據轉換為型號，由主控模塊的上位機接收。與RS232相比，RS485的傳輸距離較長，且與主控模塊之間簽訂了通信協議，讀卡器的工作過程具有獨立性，主控模塊每隔一定時間會讀取讀卡器之間的設備，實現對讀卡器所讀取到的數據信息的及時處理。通過對RS485接口的充分利用，能夠實現主控芯片和讀卡器之間的通信。在以往的門禁系統設計中所采用的RS232接口能夠實現幾米范圍內的通信，而當通信距離大于1000m時大多采用RS485接口實現通信功能，且實現對多個讀卡器的同時控制，有利于提升門禁控制的效率，有效節約了門禁管理的成本。同時，RS485接口能夠在平衡絞線上設置多個接收器，能夠實現對數據信號的差分傳輸，具有較強的平衡性。
2.5 軟件部分設計
單片機、RS485通信模塊設計、射頻讀卡模塊設計都屬于硬件設計的范疇，而MFRC500則是智能門禁系統的核心構件。本次研究借鑒以往門禁系統設計的成功經驗和數據資料，將MFRC500數據手冊作為根本依據，賦予各個系統模塊以相應的C語言操作函數，對程序進行編譯。通過對C語言的充分運用，實現對射頻讀卡程序的編寫，對主控芯片和單片機進行初始化，促使射頻讀卡器始終保持在尋卡狀態，一旦射頻卡進入射頻識別范圍，讀卡器會立即將檢測到的卡片信息上傳至主控芯片，由主控芯片對卡片信息進行驗證，向電控鎖發送開啟和閉合指令。
3 結束語
在智能門禁系統的設計過程中，應完善射頻控制模塊、射頻讀寫模塊、通信模塊、匹配電路模塊以及軟件部分的設計，提升射頻讀卡器對卡片信息的感知靈敏度，為提升門禁管理效率提供方便。
參考文獻
[1] 甘泉，王懷兵.基于射頻識別的智能門禁系統設計[J].自動化與儀器儀表，2015，（07）：218-220.
[2] 韓進，秦宏超，劉文武.基于OpenCV的嵌入式智能門禁系統設計[J].大眾科技，2015，17（03）：1-4.