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基于RFID技术的电子密码锁是怎样设计实现的

时间: 2024-03-06 18:27:53 |   作者: 智慧生活

  随着信息技术的发展,人们安全意识的增强,电子锁技术获得了迅猛的发展。电子锁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理,并已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统。电子锁系统的发展经历了单一密码键盘电子锁系统、IC卡电子锁系统、非接触式IC 卡电子锁系统,到现在最新的生物识别系统。其中,非接触式IC 卡电子锁系统由于其技术成熟、价格低、使用起来更便捷等优越的性能,已得到了广泛的应用。本文在对RS485和TCP/IP 通讯协议研究的基础上,提出了一种基于射频识别技术的非接触式IC 卡电子密码锁系统。

  系统采用分层次分布式集中控制方案,将所有电子密码锁组成一个分布式网络,其总体结构如图1 所示。总系统包括管理中心服务器、用户楼栋PC、电子密码锁三层结构。

  管理中心服务器是整个电子密码锁系统的管理和控制中心,同时运行有电子密码锁管理 系统程序和数据库。数据库采用支持网络通讯的数据库结构,方便功能的扩展。为了达到对 所有电子密码锁进行统一安全管理的目的,用户利用非接触式IC 卡并输入密码来打开 电子密码锁,并将用户的IC 卡信息、*时间等存入数据库。管理员通过电子密码锁管理 系统程序能清晰的查询到每个电子密码锁的使用状态、进出记录等。

  用户楼栋 PC 采用RS485-TCP/IP 通讯转换器,负责电子密码锁与管理中心服务器的信 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,本身并不直接控制 电子密码锁的动作。它的最大的作用是将电子密码锁的RS485信号转换成为TCP/IP 信号,从 而直接接入局域网,实现管理中心服务器与电子密码锁之间的通讯。

  非接触式IC 卡电子密码锁系统以射频识别技术为核心,主要使用了一片Mifare 卡专用 的读写处理芯片MFRC530。它是一个小型的、最大操作距离达10 厘米的Mifare 卡射频基 站,其功能包括调制、解调、产生射频信号、安全管理和防冲撞机制,是与非接触式IC 卡 实现无线通信的核心模块,也是读写非接触式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,电子密码锁读取非接触式 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时间发送给用户楼栋PC,并在 LCD 液晶显示器上显示用户个人信息。当没有卡进入射频天线感应区时,MCU读取实时时钟芯 片中的时间,并在LCD 显示器上显示当前时间及日期。

  每个电子密码锁都能独立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、控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 分最重要的包含射频基站MFRC530、键盘输入模块、LCD 液晶显示、监测控制模块、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)系统采用单片机STC89C58RD+作为控制芯片,它是电子密码锁系统的控制核心, 用来控制并协调处理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、超强的抗干扰性、超低功耗、在线系统可编程和可远程升级等优点。

  (2)射频基站模块采用了飞利浦公司的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来进行调制得到发送的信号, 通过由TX1,TX2 脚驱动的天线以电磁波的形式发出去,非接触式IC 卡采用RF场的负载 调制进行响应。天线拾取非接触式IC 卡的响应信号经过天线匹配电路送到RX 脚,MFRC530 内部接收缓冲器对信号进行仔细的检测和解调并根据寄存器的设定做处理。处理后的数据发送到 数据总线上等待MCU 读取。MCU 与MFRC530 采用SPI 总线方式来进行通讯,可实现与非接 触式IC 卡数据的无线)信息存储单元主要用来存储用户的交互信息,并防止出现网络故障时,影响电子 密码锁的正常使用,以此来实现电子密码锁的隔离性。存储单元的用户个人信息与服务器数据库信 息要求一致。信息存储单元采用Ramtrom 公司生产的一种铁电存贮器(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性,特别适 合那些对数据采集、写入时间要求很高的场合。由于MCU 不具有IIC 总线 与外部接口需要采用工业标准IIC 总线 口线来模拟IIC 总线)系统在刷卡时需要记录刷卡的时间,通过采用美国DALLAS 公司推出的低功耗串 行通信接口专用芯片DS1305 来提供一个准确可靠的时钟。DS1305 支持通过SPI 串行数据端口或标准的三线接口进行时间的校正和数据的读取,可进行单字节的连读字节束发方式的 访问。在本系统中,采用SERMODE 接地、使用三线串行方式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 作为通讯允许信号。

  (5)检测控制模块主要是实时监测门、锁状态和通讯的状态,并执行控制器的各种控 制信息,如执行*、执行报警等;LCD 液晶显示部分选用以ST7920 为控制器的128×64 带汉字库的液晶模块,用以显示时间日期及各种状态信息,作为人机交互的界面;键盘输入 模块采用4*4 键盘输入,主要为MCU 提供用户的输入信息;蜂鸣器报警部分则为电子密码 锁的错误状态发出报警的声音。

  电子密码锁系统的程序包括:MFRC530 对非接触式IC 卡的操作程序、MCU与MFRC530 通信中断处理程序、读写时钟芯片DS1305 及LCD 液晶显示程序、检测门和锁状态程序及 存储器读写程序等。电子密码锁主程序流程图如图3 所示。

  建立分布式电子密码锁管理系统的一个关键技术是分布在不同地方的电子密码锁与管 理中心服务器之间的数据传输方式。如果电子锁通过RS485 信号直接和服务器交互信息, 将会导致传输距离较短、信息交互速度较慢、抗干扰能力差等问题的发生。而TCP/IP 协议 则有传输速度快、传输距离无限大、通讯质量稳定、不易受到外界干扰等优点。因此,在实 现过程中,利用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。

  在电子密码锁系统中,将每个电子密码锁的用户个人信息(如卡号和密码)存储在对应电子 锁的信息存储单元中,电子锁控制器读取信息存储单元中的对应用户个人信息,并通过和用户输 入信息进行比较来判断当前用户的合法性,确保管理中心服务器或通信网络发生故障时,不 会影响电子锁的使用,实现电子密码锁的隔离性。

  射频卡有快速防冲突机制,能防止卡片之间出现数据干扰,因此电子锁读写器可以“同 时”读取多张非接触式射频卡的卡内信息,但实际只读取了其中一个非接触式射频卡,通过 在液晶显示屏上显示正在处理的非接触式射频卡的卡内信息,来提示用户输入对应的密码, 解决了多个非接触式射频卡和密码出现不一致的问题。

  对 IC 卡信息的加密是决定IC 卡安全性的关键。由于本系统采用PHILIPS公司的Mifare 卡,它是一种智能卡(smart card),内建有中央微处理机(MCU)和ASIC等,使卡在安全保密性、认证逻辑、算术运算等微操作控制有序进行。要访问一个Mifare 类卡的数据,首先要完成 认证。Mifare 卡的认证采用三次认证的过程,这样的一个过程可由自动执行Authbent1 和Authbent2 命令来实现。采用此法后,可有很大效果预防IC 卡的非法复制与数据非法修改。在系统实现过程中,通过将非接触式IC 卡和输入用户密码结合在一起,并做好日志记录,真正的完成了电 子密码锁系统的安全性。

  6.结束语系统采用高性能的控制芯片 STC89C58RD+并结合技术成熟的射频识别技术,分析了非 接触式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术的非接触IC 卡电子密码锁系统的解决方案。本系统的设计体现了方便、安全、可靠、高效的电子锁系统 设计理念,系统功能可以加以扩展,适用于住宅小区、商场、办公楼、学校等各种场所。实 践表明,系统运行稳定、实时性好。

  O 引言 随着科学技术的进步和社会经济的发展,电子密码锁取代传统的机械锁已成为一种必然的趋势。以往基于单片机的密码锁系统,直接将编好的密码程序存储在片内EPROM中,但不易实现密码的修改;如要完成修改密码功能,多采用片外串行E2PROM实现。本文研究并设计的一种基于单片机的红外遥控电子密码锁,不但具有普通密码锁智能控制上锁、开锁、报警等特点,而且在不扩展E2PROM的情况下,可以实现8位密码任意修改的功能,节省了硬件资源,减小了系统体积,这是本设计的一个创新点。另外还增加了遥控开锁的特点。所以该系统不但成本低、保密性强,更适用于那些正常人体不宜接近的特殊场合,比如高辐射区、高传染区等。 1 系统硬件设计方案 1.1 系

  随着电子信息技术的发展,智能卡(IC卡)在生活中随处可见。而射频识别卡(简称射频卡、RFID卡)正逐渐取代传统的接触式IC卡,成为智能卡领域的新潮流。RFID卡由于成功结合了射频识别技术和IC卡技术,解决了无源(卡内无电池)和免接触的难题,因此,具有磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点。 RFID卡由IC芯片、感应天线组成,完全密封在一个标准PVC卡片中,无外露部分。学生考勤系统模块设计利用无线射频识别(RFID)技术,实现对学生进行考勤、记录等功能。 通过点名、磁卡和接触式IC卡等方式对学生的到课情况做考勤、记录管理,既耗时又容易相互干扰;而非接触式RFID学生考勤系统实现了利用无线射频识别技术对学生考勤管理,既方便快捷,又

  的学生考勤系统设计 /

  1 煤矿机车管理系统原理     1.1 RFID技术     RFlD无线射频识别是一种非接触式的自动识别射频技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取有关数据,识别工作无须人工干预。RND系统主要南阅读器、天线和标签组成。其中阅读器主要读取电子标签信息;天线负责在标签和阅读器间传递射频信号;标签是由耦合元件及芯片组成,每个RFID标签具有唯一的电子编码,附着在物体标识目标对象。RFID的主要特征有:     (1)RFID技术实现了对标签的快速扫描和元屏障阅读。     它的读写范围以达到3600,读写距离能够达到几十米,可识别高速运动物体电子标签,并且在中间隔有物体的情况下也能对其进行渎取。     (2

  1 引 言 传感技术与RFID的融合运用还刚刚起步,中国作为世界的制造业大国与消费大国之一,应牢牢抓住这一机遇,自主探索,推动本土RFID产业的发展,提升社会信息化的水平。 RFID,即无线射频识别技术,利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触的信息传递,并通过所传递的信息达到识别目的,被列为21世纪最有前途的重要产业和应用技术之一。 RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点,可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。效率的提升和错误率的减少,促使RFID技术成为医疗行业实现信息化的重要切人点 。同时,RFID正逐渐与传感技术融合,朝着构建一个无

  摘要:介绍了非接触式IC卡预收费电度表的工作原理和硬件电路,讨论了其工作过程,并给出了程序流程图。 关键词:非接触式IC卡 预收费电度表 单片机 用户使用电量的计量手段的准确程度取决于电互感器及电度表的精度。现已出现了接触式IC卡预收费电度表,它使收费从过去繁琐的人工抄表、手工计价转变为用户持卡购电,实现了电费收缴管理自动化。但它不能解决无源(卡中无电源)和免接触等问题 。 非接触式IC卡(又称射频卡)是国外近几年发展起来的新技术 ,它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来,解决了无源和免接触难题。射频卡无需专门的供电电源;它与读写器间无机械接触,避免了接触故障;它的表面无芯片,可防水,且不易产生静电击空及弯曲损坏等问

  前一阵,物联网概念在股市中着实热闹了一番。一时间,大家对它充满了憧憬,而又有传闻沃尔玛曾表示某年某月谁的商品要再不贴上要求的RFID标签就拒不收货了,仿佛RFID离我们的生活慢慢的接近了。许多人对这个新生事物感到既陌生又好奇。人们也由此开始关注“RFID”,那么RFID究竟是怎么一回事呢? 一 、关于RFID RFID是英文Radio Frequency Identification的缩写,即无线射频识别。简而言之,RFID技术是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取有关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。能够说是雷达的改进和应用催生了RFID技术。1948年,哈里·斯托克曼

  随着阅读器与标签价格的降低和全球市场的扩大,射频标识 RFID (以下简称RFID)的应用与日俱增。标签既可由阅读器供电(无源标签),也可以由标签的板上电源供电(半有源标签和有源标签)。由于亚微型无源 CMOS 标签的成本降低,库存和其他应用迅速增加。一些评估表明,随着无源标签的价格持续下降,几乎每一个售出产品的内部都将有一个 RFID 标签。由于无源 RFID 标签的重要性及其独特的工程实现的挑战性,本文将重点研究无源标签系统。     当接收到来自阅读器的 CW 信号时,无源标签对射频 RF (以下简称 RF)能量进行整流以生成保持标签工作所需的小部分能量,然后改变其天线的吸收特点以调制信号

  代码+Proteus仿线单片机的电子密码锁按键设置6位密码,输入密码若密码正确,则锁打开。显示open! 密码能自己修改(6位密码),必须是锁打开时才能改密。为防止误操作,修改密码得输入两次。 1.按键设置6位密码,输入密码若密码正确,则锁打开。显示open! 2.密码能自己修改(6位密码),必须是锁打开时才能改密。为防止误操作,修改密码得输入两次。 3.若密码输入错误次数超过3次,蜂鸣器报警并且锁定键盘。 4.24C02有复位、掉电保存密码功能 按键排列方式: 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 # D ABC无定义、 *号键为取消当前操作、#号键为确认、D键为修改密码自己焊接的电路,首次使用时输入:1314

  代码+Proteus仿线显示) /

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