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[摘 要]本文介绍了身份认证门禁系统的设计原理，硬件组成，重要部件的详细信息，工作原理，操作流程。非接触式IC卡技术是最近几年发展起来的一项新技术，具有操作快捷便利、可靠性高、寿命长、防伪性好、安全性好、抗干扰能力强和一卡多用等优点，可广泛应用于各种身份识别、收费系统中。本系统采用PHlLIPS公司的MIFARE S50作为安全识别卡，通过读卡器读取卡片信息，或键盘输入信息到MCU，通过RS-232串行口将数据传回计算机。计算机软件程序在数据库中进行权限查询操作。查询结果传回MCU，MCU根据结果执行相应限制操作，如液晶显示屏显示权限信息、门的闭合，达到权限限制的目的。
[关键词]非接触式IC卡 MCU 门禁系统
中图分陈类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0377-01
常见的门禁系统有：密码门禁系统，IC卡门禁系统，指纹识别门禁系统等。密码门禁系统由于安全性弱和便捷性差已经面临淘汰 ，指纹识别门禁系统虽安全性高，但由于成本高等问题而没有得到广泛的市场认同。现在流行和通用的还是IC卡门禁系统。IC卡由于其较高的安全性、便捷性和性价比成为门禁系统的主流。IC 卡产生于70 年代初期。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及社会对IC 卡应用的迫切需要， IC卡技术不断成熟，应用领域不断扩大， 已广泛应用于金融、交通、医疗卫生、保险、电信、国防以及日常生活等方面。这些特点使它在诸如公路自动收费系统、公交车和地铁自动售票系统、门禁系统及电子钱包等领域得到了广泛应用， 取得了可喜的经济效益和社会效益。非接触式IC卡，诞生于90年代初，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，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（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。由于存在着磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点，使之一经问世，便立即引起广泛的关注，并以惊人的速度得到推广应用。与接触式IC卡相比，非接触式IC卡具有耐用、方便、迅速、安全等优点，只需要在感应区内晃一下即可，并且读写数据更可靠。因此，把非接触式IC卡应用于门禁系统比较理想。
一、 门禁系统的总体设计
该系统由电源模块、IC卡读写识别模块、液晶显示模块、键盘接口模块、电控锁执行模块和上位机通讯模块等组成。电源模块为整个系统提供电源支持，通讯模块负责和上位机进行通讯，传递重要的数据，IC卡读写模块用于建立与非接触式IC卡的物理连接通路，完成与IC卡的通讯，从卡上读取数据，执行模块用来执行上位机的各种指令，包括放行控制等功能。驱动显示模块是系统与用户交流的纽带，它一方面提示用户进行相应的操作，另一方面对人员是否放行给出显示。键盘接口模块用于在显示模块给出提示后方便用户进行相应操作。
系统总体框图如图1.a所示。
液晶显示模块重复提示员工“请将IC卡贴近感应区域”。当人员到达系统入口时，将有效的IC卡放入Mifare卡读写模块识别范围内，读写模块读取有效IC卡，并把读取到的信息送入MCU中，单片机将信息进行处理，同时和PC机进行通讯，PC机在后台数据库中对登记相关IC卡的人员进行信息查询与记录，根据信息内容与权限设置对单片机发出相应指令，单片机程序根据指令信号对显示模块，电控锁执行相应操作。对于可放行的用户，显示模块显示可放行信息，电控锁打开大门允许员工进入。如果卡片无效，显示模块显示卡片无效信息，或允许人员从键盘输入密码进入。
二、门禁系统的硬件组成
该系统由电源模块、IC卡读卡器、液晶显示模块、键盘接口模块、电控锁执行模块和上位机通讯模块等组成，此外还包括外部门禁设备。
非接触式IC卡：相当于开门钥匙，它是通过磁力线圈产生感应电流向读卡器发射卡内信息，完成读卡工作的。
IC卡读卡器：是门禁系统的主要设备，与PC机通过RS一232串行口相连，只要有非接触式IC卡进入读卡器天线射频能量范围，读卡器便通过射频信号与IC卡通信，认证密码，读取卡中的数据，并将采集到的信息输入计算机中。包括MCU单片机、Mifare卡读写模块、键盘接口。
PC管理机：门禁系统有不同的构成方案，一种是读卡器不带存储器，PC机直接与读卡器相连，读卡信息实时地传送给PC机。另一种是读卡器独立工作，内部用较大的存储器存放读卡数据，采用采集器采集读卡器中的数据，再传送到PC管理机上。在本设计中采用的是第一种方案。
门禁设备：门禁设备由读卡器中单片机的I/O口根据刷卡情况发出控制信号控制，密码认证通过开门，否则不开门。
三、门禁系统管理软件的功能设计
门禁系统PC端管理软件通过RS232总线与MCU相连，主要完成对MCU的参数设置、端口属性设置、用户属性配置、节假日时段设置、实时监控情况、记录的收集和管理，其软件功能结构图如图2.a所示。
MCU参数设置完成MCU的状态初始化、复位、MCU时间的校准等。
端口属性设置模块负责MCU输入输出端口的设置，如门的属性设置，互锁条件设置，报警条件的设置、读卡器的设置等。
用户属性设置完成用户属性的设置、读取和更新，如用户卡类型、用户编号、卡号、节假日是否加班、卡的有效期、用户所属时段等等。
节假日时段设置完成门禁管制的时段、节假日、休息日等的设置、更新、读取及其删除等功能。
实时监控模块完成对门禁的实时控制及其远程控制。远程控制门锁的开关，监控门磁状态，及门的刷卡事件。
记录的收集和管理主要完成对门禁MCU上传的事件的记录及其管理，如考勤记录及其异常事件报警记录等。
参考文献
[1] 刘梅，李正平，徐超：非接触式IC卡考勤系统的设计，现代电子技术，2007年第1期.
[2] 赵亚男，王文清，高利，孙明星：物流园区中非接触式Ic卡读卡器软件设计，北京理工大学学报，2007年11月.
[3] 阌群民：基于非接触式IC卡的高速公路收费系统设计，计算机测量与控制， 2009.17（1）.
[4] 秦霆镐，于坤，池仁柱：基于MSP430的非接触式指纹IC卡门禁系统的设计，仪表技术，2009年2期.
[5] 张长君：单片机控制的双门防尾随门禁系统，计算机工程与应用，2007，43（5）.
[关键词]非接触式IC卡 MCU 门禁系统
中图分陈类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0377-01
常见的门禁系统有：密码门禁系统，IC卡门禁系统，指纹识别门禁系统等。密码门禁系统由于安全性弱和便捷性差已经面临淘汰 ，指纹识别门禁系统虽安全性高，但由于成本高等问题而没有得到广泛的市场认同。现在流行和通用的还是IC卡门禁系统。IC卡由于其较高的安全性、便捷性和性价比成为门禁系统的主流。IC 卡产生于70 年代初期。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及社会对IC 卡应用的迫切需要， IC卡技术不断成熟，应用领域不断扩大， 已广泛应用于金融、交通、医疗卫生、保险、电信、国防以及日常生活等方面。这些特点使它在诸如公路自动收费系统、公交车和地铁自动售票系统、门禁系统及电子钱包等领域得到了广泛应用， 取得了可喜的经济效益和社会效益。非接触式IC卡，诞生于90年代初，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，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（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。由于存在着磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点，使之一经问世，便立即引起广泛的关注，并以惊人的速度得到推广应用。与接触式IC卡相比，非接触式IC卡具有耐用、方便、迅速、安全等优点，只需要在感应区内晃一下即可，并且读写数据更可靠。因此，把非接触式IC卡应用于门禁系统比较理想。
一、 门禁系统的总体设计
该系统由电源模块、IC卡读写识别模块、液晶显示模块、键盘接口模块、电控锁执行模块和上位机通讯模块等组成。电源模块为整个系统提供电源支持，通讯模块负责和上位机进行通讯，传递重要的数据，IC卡读写模块用于建立与非接触式IC卡的物理连接通路，完成与IC卡的通讯，从卡上读取数据，执行模块用来执行上位机的各种指令，包括放行控制等功能。驱动显示模块是系统与用户交流的纽带，它一方面提示用户进行相应的操作，另一方面对人员是否放行给出显示。键盘接口模块用于在显示模块给出提示后方便用户进行相应操作。
系统总体框图如图1.a所示。
液晶显示模块重复提示员工“请将IC卡贴近感应区域”。当人员到达系统入口时，将有效的IC卡放入Mifare卡读写模块识别范围内，读写模块读取有效IC卡，并把读取到的信息送入MCU中，单片机将信息进行处理，同时和PC机进行通讯，PC机在后台数据库中对登记相关IC卡的人员进行信息查询与记录，根据信息内容与权限设置对单片机发出相应指令，单片机程序根据指令信号对显示模块，电控锁执行相应操作。对于可放行的用户，显示模块显示可放行信息，电控锁打开大门允许员工进入。如果卡片无效，显示模块显示卡片无效信息，或允许人员从键盘输入密码进入。
二、门禁系统的硬件组成
该系统由电源模块、IC卡读卡器、液晶显示模块、键盘接口模块、电控锁执行模块和上位机通讯模块等组成，此外还包括外部门禁设备。
非接触式IC卡：相当于开门钥匙，它是通过磁力线圈产生感应电流向读卡器发射卡内信息，完成读卡工作的。
IC卡读卡器：是门禁系统的主要设备，与PC机通过RS一232串行口相连，只要有非接触式IC卡进入读卡器天线射频能量范围，读卡器便通过射频信号与IC卡通信，认证密码，读取卡中的数据，并将采集到的信息输入计算机中。包括MCU单片机、Mifare卡读写模块、键盘接口。
PC管理机：门禁系统有不同的构成方案，一种是读卡器不带存储器，PC机直接与读卡器相连，读卡信息实时地传送给PC机。另一种是读卡器独立工作，内部用较大的存储器存放读卡数据，采用采集器采集读卡器中的数据，再传送到PC管理机上。在本设计中采用的是第一种方案。
门禁设备：门禁设备由读卡器中单片机的I/O口根据刷卡情况发出控制信号控制，密码认证通过开门，否则不开门。
三、门禁系统管理软件的功能设计
门禁系统PC端管理软件通过RS232总线与MCU相连，主要完成对MCU的参数设置、端口属性设置、用户属性配置、节假日时段设置、实时监控情况、记录的收集和管理，其软件功能结构图如图2.a所示。
MCU参数设置完成MCU的状态初始化、复位、MCU时间的校准等。
端口属性设置模块负责MCU输入输出端口的设置，如门的属性设置，互锁条件设置，报警条件的设置、读卡器的设置等。
用户属性设置完成用户属性的设置、读取和更新，如用户卡类型、用户编号、卡号、节假日是否加班、卡的有效期、用户所属时段等等。
节假日时段设置完成门禁管制的时段、节假日、休息日等的设置、更新、读取及其删除等功能。
实时监控模块完成对门禁的实时控制及其远程控制。远程控制门锁的开关，监控门磁状态，及门的刷卡事件。
记录的收集和管理主要完成对门禁MCU上传的事件的记录及其管理，如考勤记录及其异常事件报警记录等。
参考文献
[1] 刘梅，李正平，徐超：非接触式IC卡考勤系统的设计，现代电子技术，2007年第1期.
[2] 赵亚男，王文清，高利，孙明星：物流园区中非接触式Ic卡读卡器软件设计，北京理工大学学报，2007年11月.
[3] 阌群民：基于非接触式IC卡的高速公路收费系统设计，计算机测量与控制， 2009.17（1）.
[4] 秦霆镐，于坤，池仁柱：基于MSP430的非接触式指纹IC卡门禁系统的设计，仪表技术，2009年2期.
[5] 张长君：单片机控制的双门防尾随门禁系统，计算机工程与应用，2007，43（5）.