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摘要： 很多人都有出门忘记带钥匙的经历，这是一件非常麻烦的事情。该文介绍了基于RFID技术的钥匙卡检测装置的设计原理与实现方法，通过在门框上安装防忘带钥匙的检测装置，开门时即启动读卡程序，在一定的距离范围内寻找事先存有ID号的钥匙卡。如果没有检测到相应的钥匙卡，则发出报警提醒，以达到提醒人们没有带钥匙的功能。该检测装置体积小，灵敏度高，除了可以用于出门忘带钥匙的检测报警提醒外，还可以用于其他方面，如防盗等，具有一定的实用和推广价值。
关键词： 射频识别；钥匙；检测；报警
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）23-0156-03
在日常生活当中，我们许多人都有过忘带钥匙的经历，尤其对于独居的人来说，忘带钥匙是一件非常麻烦的事情。如果在门上安装一个提醒装置，出门时没有带钥匙，提醒装置会发出报警，这样会避免没有带钥匙的事件发生。有些人做过相关的研究，设计出各种出门提醒装置。
针对这一问题，很多研究者给出了许多有效的解决方法。其中有一个实用新型专利--进出门钥匙存取语音提示装置[1]，是基于倾斜传感器技术、遵循ZigBee协议的无线单片机技术、语音录放技术开发出进出门钥匙存取语音提示功能。当门打开时，本装置将自动语音播报预先录制好的提示音。另外一个实用新型专利--智能忘带忘拔钥匙忘关门提醒装置[2]，包括：检测器、智能控制器和钥匙应答器。检测器安装在房门上或房门附近；智能控制器由第一接收电路、报警电路、自动拨号电路、键盘输入电路、第一发射电路和分别与它们相连接的第一智能控制电路组成，它安装在房门上或房门附近；钥匙应答器由第二接收电路、第二发射电路和分别与它们相连接的第二智能控制电路组成，它与钥匙组装在一起；检测器与第一智能控制电路相连接。还有一个发明专利--防忘带钥匙门[3]，为了有效地拓展防盗门的功能，实现提醒忘记带钥匙，特意将原有的防盗门和钥匙串上分别设计安装一个感应装置，当打开门时，防盗门上的感应装置检测钥匙串上的感应装置的位置，如果钥匙不在1米范围以内则发出提醒警报声，解决出门时忘记带钥匙的问题。
本系统基于RFID技术，在Arduino Nano平台进行开发。RFID模块选用MF522-AN，读卡器选用MF RC522，构成系统的各个模块体积小，更适合智能家居。
1 技术背景
射频识别（RFID）技术是一种重要的新兴的自动识别技术。由于RFID不需要视距通信，能够承受严酷的物理环境，并能保证低成本和高效能操作以及多标签的同时识别能力。因此它具有条形码技术、光学字符识别系统、智能卡和生物测定学（声音、指纹和视网膜识别）等其他识别系统所没有的优点[4]。
Arduino是源自意大利的一个开发源代码的硬件项目平台，该平台包括一块具备简单I/O功能的电路板以及一套程序开发环境软件。学生完全可以通过查资料、买元件、做PCB、焊电路、制作自己的Arduino硬件模块；同时很多厂商也开发了各种各样的Arduino外围功能电路供学生选择，无论是电机驱动、无线通信、音乐播放，还是各种传感器，这些均为学生在学习和设计与自动控制、物联网、无线传感网相关的知识提供了不同的学习途径。并且使得学习电子知识变得相对容易。另外Arduino的代码语法简单易懂，对于学过C语言程序设计甚至没有任何编程经验的读者来说，Arduino程序也是简单易读的。程序开发环境的软件则可以从网上免费下载与使用[5]。
Arduino Nano是一款Arduino产品，在设计中去掉了直流电源接口，采用Mini-B标准的USB接口来连接电脑，控制器采用ATmega328。程序开发环境采用Arduino1.0.4。
2 应用系统的设计
2.1 元器件选用及其作用
本系统选用MF RC522读写卡芯片、S50钥匙扣卡、人体感应模块，如图1所示。插座、干簧管、带锁开关、蜂鸣器、发光二极管、光敏传感器、按键，如图2所示。
RFID-RC522模块：用于感应人经过时是否带了已存储了ID码的相应RFID标签。人体感应模块：通过感应人释放出的红外线，判断附近有没有人。
干簧管：用于检测门是否是开着的。蜂鸣器：用于报警。发光二极管：用于在设定模式下提示信息。按键：用于进行设定操作。
3 系统的使用测试
3.1系统启动
通过USB接口和计算机连接，系统通电后三个发光二极管依次循环显示3
次，表示系统正常工作。
3.2设置家人的钥匙扣卡
按下按键，将家人的钥匙扣卡依次放在MF RC522读写卡上。系统自动地将这些
钥匙卡的ID号存入EPROM中。最后，再次按下按键存储结束。
3.3检测报警
将干簧管和磁铁分开（实际上干簧管安装在门框上，磁铁安装在门上），即门被打开。此时系统启动人体感应模块检测程序，如果检测到附近有人时，接下来会启动读卡程序。如果检测不到自家的钥匙扣卡时，蜂鸣器会连续发声，直到人离开。
4 结语
通过测试，系统基本上实现了预期的功能。开门时，检测到有人并且没有检测到自家的钥匙扣卡，会自动报警。达到了出门忘带钥匙的提醒目的。
由于实验中使用S50的钥匙扣卡是无源的，RC522读卡器探测的距离不到2cm，所以当钥匙扣卡距读卡器超过这个距离时，读卡器检测不到钥匙扣卡。但在实际生活中，钥匙扣卡和读卡器都会超过这个距离。所以系统还有待完善。如果自行设计天线，可以将13.56MHz的读卡器有效读卡距离拓展到60cm，实现了远距离识别，极大地提高了RFID的应用性能[6]。使用自行设计的天线，本系统就可以得到广泛的应用。
参考文献：
[1] 周曼，邹志勇.进出门钥匙存取语音提示系统[S].实用新型专利 申请号 201220204614.8，2012.12.05.
[2] 叶培治.智能忘带忘拔钥匙忘关门提醒装置[S].实用新型专利 申请号 201120300895.2，2011.08.11.
[3] 吕玉兰.防忘带钥匙门[S].发明专利 申请号201110331722.1， 2013.05.08.
[4] Yan Zhang，Laurence T Yang，Jiming Chen.RFID与传感器网络：架构、协议、安全与集成[M]. 谢志军，译.北京：机械工业出版社，2012.1-6.
[5] 程晨. Arduino开发实战指南[M].北京：机械工业出版社，2012：1-8.
[6] 刘欣，杨晖，嵇正华，等.远距离RFID天线设计[J].仪表技术，2005，101（5）：82-83.
关键词： 射频识别；钥匙；检测；报警
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）23-0156-03
在日常生活当中，我们许多人都有过忘带钥匙的经历，尤其对于独居的人来说，忘带钥匙是一件非常麻烦的事情。如果在门上安装一个提醒装置，出门时没有带钥匙，提醒装置会发出报警，这样会避免没有带钥匙的事件发生。有些人做过相关的研究，设计出各种出门提醒装置。
针对这一问题，很多研究者给出了许多有效的解决方法。其中有一个实用新型专利--进出门钥匙存取语音提示装置[1]，是基于倾斜传感器技术、遵循ZigBee协议的无线单片机技术、语音录放技术开发出进出门钥匙存取语音提示功能。当门打开时，本装置将自动语音播报预先录制好的提示音。另外一个实用新型专利--智能忘带忘拔钥匙忘关门提醒装置[2]，包括：检测器、智能控制器和钥匙应答器。检测器安装在房门上或房门附近；智能控制器由第一接收电路、报警电路、自动拨号电路、键盘输入电路、第一发射电路和分别与它们相连接的第一智能控制电路组成，它安装在房门上或房门附近；钥匙应答器由第二接收电路、第二发射电路和分别与它们相连接的第二智能控制电路组成，它与钥匙组装在一起；检测器与第一智能控制电路相连接。还有一个发明专利--防忘带钥匙门[3]，为了有效地拓展防盗门的功能，实现提醒忘记带钥匙，特意将原有的防盗门和钥匙串上分别设计安装一个感应装置，当打开门时，防盗门上的感应装置检测钥匙串上的感应装置的位置，如果钥匙不在1米范围以内则发出提醒警报声，解决出门时忘记带钥匙的问题。
本系统基于RFID技术，在Arduino Nano平台进行开发。RFID模块选用MF522-AN，读卡器选用MF RC522，构成系统的各个模块体积小，更适合智能家居。
1 技术背景
射频识别（RFID）技术是一种重要的新兴的自动识别技术。由于RFID不需要视距通信，能够承受严酷的物理环境，并能保证低成本和高效能操作以及多标签的同时识别能力。因此它具有条形码技术、光学字符识别系统、智能卡和生物测定学（声音、指纹和视网膜识别）等其他识别系统所没有的优点[4]。
Arduino是源自意大利的一个开发源代码的硬件项目平台，该平台包括一块具备简单I/O功能的电路板以及一套程序开发环境软件。学生完全可以通过查资料、买元件、做PCB、焊电路、制作自己的Arduino硬件模块；同时很多厂商也开发了各种各样的Arduino外围功能电路供学生选择，无论是电机驱动、无线通信、音乐播放，还是各种传感器，这些均为学生在学习和设计与自动控制、物联网、无线传感网相关的知识提供了不同的学习途径。并且使得学习电子知识变得相对容易。另外Arduino的代码语法简单易懂，对于学过C语言程序设计甚至没有任何编程经验的读者来说，Arduino程序也是简单易读的。程序开发环境的软件则可以从网上免费下载与使用[5]。
Arduino Nano是一款Arduino产品，在设计中去掉了直流电源接口，采用Mini-B标准的USB接口来连接电脑，控制器采用ATmega328。程序开发环境采用Arduino1.0.4。
2 应用系统的设计
2.1 元器件选用及其作用
本系统选用MF RC522读写卡芯片、S50钥匙扣卡、人体感应模块，如图1所示。插座、干簧管、带锁开关、蜂鸣器、发光二极管、光敏传感器、按键，如图2所示。
RFID-RC522模块：用于感应人经过时是否带了已存储了ID码的相应RFID标签。人体感应模块：通过感应人释放出的红外线，判断附近有没有人。
干簧管：用于检测门是否是开着的。蜂鸣器：用于报警。发光二极管：用于在设定模式下提示信息。按键：用于进行设定操作。
3 系统的使用测试
3.1系统启动
通过USB接口和计算机连接，系统通电后三个发光二极管依次循环显示3
次，表示系统正常工作。
3.2设置家人的钥匙扣卡
按下按键，将家人的钥匙扣卡依次放在MF RC522读写卡上。系统自动地将这些
钥匙卡的ID号存入EPROM中。最后，再次按下按键存储结束。
3.3检测报警
将干簧管和磁铁分开（实际上干簧管安装在门框上，磁铁安装在门上），即门被打开。此时系统启动人体感应模块检测程序，如果检测到附近有人时，接下来会启动读卡程序。如果检测不到自家的钥匙扣卡时，蜂鸣器会连续发声，直到人离开。
4 结语
通过测试，系统基本上实现了预期的功能。开门时，检测到有人并且没有检测到自家的钥匙扣卡，会自动报警。达到了出门忘带钥匙的提醒目的。
由于实验中使用S50的钥匙扣卡是无源的，RC522读卡器探测的距离不到2cm，所以当钥匙扣卡距读卡器超过这个距离时，读卡器检测不到钥匙扣卡。但在实际生活中，钥匙扣卡和读卡器都会超过这个距离。所以系统还有待完善。如果自行设计天线，可以将13.56MHz的读卡器有效读卡距离拓展到60cm，实现了远距离识别，极大地提高了RFID的应用性能[6]。使用自行设计的天线，本系统就可以得到广泛的应用。
参考文献：
[1] 周曼，邹志勇.进出门钥匙存取语音提示系统[S].实用新型专利 申请号 201220204614.8，2012.12.05.
[2] 叶培治.智能忘带忘拔钥匙忘关门提醒装置[S].实用新型专利 申请号 201120300895.2，2011.08.11.
[3] 吕玉兰.防忘带钥匙门[S].发明专利 申请号201110331722.1， 2013.05.08.
[4] Yan Zhang，Laurence T Yang，Jiming Chen.RFID与传感器网络：架构、协议、安全与集成[M]. 谢志军，译.北京：机械工业出版社，2012.1-6.
[5] 程晨. Arduino开发实战指南[M].北京：机械工业出版社，2012：1-8.
[6] 刘欣，杨晖，嵇正华，等.远距离RFID天线设计[J].仪表技术，2005，101（5）：82-83.