基于STM32和RFID门禁系统的设计与开发开题报告

1. 研究目的与意义

从古至今，人们习惯于普通的门锁来保护他们的财产，以及防止非法人员进出房间等私密场所，这种简单的方法一直延续了很久。

然而普通的门锁始终离不开钥匙，而且每把门锁需要一把与之相应的钥匙，需要加锁的地方越来越多，导致需要随身携带，并且容易弄丢和被盗，安全很差。

在科技高速发展的现在，传统的门锁已经不能满足人们对安防的需求，为了从根本上改变这种局面，产生了智能门禁系统，它是在电子，机械，光学，生物识别技术，计算机技术和通信技术等新技术的基础上开发出来的，它也是新时代很优秀的产物。

2. 课题关键问题和重难点

在此设计中，以单片机为控制核心，接收到的rfid信号为判断。

当刷卡时，蜂鸣器响一下，如果卡获得允许则继电器动作把门打开，指示灯亮，延时一段时间继电器再次动作将门锁住，指示灯灭。

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3. 国内外研究现状（文献综述）

在技术方面，中国当前有很多企业仿制国外的门禁系统。采购外国商家的系统零件，例如门控器，读写器等，再对这些芯片进行二次软硬件的设计。此系列的性能较好，能够满足那些对安全有要求的地方，但代价高。在购买核心芯片之外，对国外其他部件的优质产品进行研制。此为容易变通，可以随时满足客户对门禁系统的合理性要求，且价格比较便宜。从内部系统结构出发可以看出，国内的门禁系统多数以控制器为核心研制的，门控器部分由国外厂家开发。就是门禁控制器要接收读卡器的型号，再根据信号来决定是否开门。门禁方式有：方案1 人脸识别人脸与人体的其它生物特征（指纹、虹膜等）一样与生俱来，它的唯一性和不易被复制的良好特性为身份鉴别提供了必要的前提，与其它类型的生物识别比较人脸识别具有如下特点：非强制性：用户不需要专门配合人脸采集设备，几乎可以在无意识的状态下就可获取人脸图像，这样的取样方式没有强制性；非接触性：用户不需要和设备直接接触就能获取人脸图像；　　并发性：在实际应用场景下可以进行多个人脸的分拣、判断及识别；　　除此之外，还符合视觉特性：以貌识人的特性，以及操作简单、结果直观、隐蔽性好等特点方案2虹膜识别优点：1.便于用户使用；2．可能会是最可靠的生物识别技术；3．不需物理的接触；4．可靠性高。快捷方便：拥有本系统，不需要携带任何证件，就能实现门控，可单向亦可双向；既可以被授权控制一扇门，也可以控制开启多扇门；授权灵活：本系统根据管理的需要，可任意调整用户权限，随时了解用户动态，包括客户身份、操作地点、功能及时间次序等，实现实时智能管理；无法复制：本系统以虹膜信息为密码，不可复制；且每一次活动，都可自动记录，便于追溯、查询，非法情况则自动报警；缺点：1．很难将图像获取设备的尺寸小型化；2．设备造价高，无法大范围推广；3．镜头可能产生图像畸变而使可靠性降低；4．两大模块：硬件和软件；5．一个自动虹膜识别系统包含硬件和软件两大模块：虹膜图像获取装置和虹膜识别算法。分别对应于图像获取和模式匹配这两个基本问题。方案4 rfid(射频识别)技术 主要是采用rfid(射频识别)技术来识别用户和非法来客，极大增加安全性。选择一个合适的rfid读卡器将读出来的传送到stm32单片机中，在此中有用于判别用户的软件，然后会有一个类似语音据设计来从听觉来判别用户合法性，还有一个显示器上面有数字0，1分别代表合法与不合法。本毕业设计是门禁系统，主要是采用rfid(射频识别)技术来识别用户和非法来客，硬件上采用了stm32系统电路，实现门禁终端rfid读卡并控制门禁状态，再通过控制cdma模块实现门禁终端的信息发送到中央控制服务器。在研究使用cdma模块和rfid电路的基础上，通过mdk开发工具结合c语言，编写控制程序【1】。最小系统设计：门禁系统数据采用stm32单片机作为控制中心，其内部组成包括：一个32位的微处理器cpu及片内振荡器和时钟电路，但石英晶体和微调电容外接；片内数据存储ram低128字节，存放读/写数据；高128位字节被特殊功能寄存器占用；片内程序存储器4kb rom；四个8位并行i/o(输入/输出)接口p3-p0，每个口可以用作输入，也可以用作输出，；两个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并且可以根据计数或定时的结果实现定时的结果进行计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工uart(通用异步接收发送器)的串行i/o口【2】。以stm32嵌入式处理器为基础，运用rfid模块、语音模块 显示模块和其它外围器件，组成了智能门禁系统【4】。从资料中我们可以知道uhf射频识别技术作为物联网技术的一部分也不断更新，推动着整个物联网行业应用向前发展【3】。而在超高频rfid发展过程中，影响其广泛应用的主要因素是读写器的成本太高，所以解决问题的关键就是在不损失性能的情况下开发一款成本比较低的读写器。在读写器的开发过程中，软件系统起着非常重要的作用，它是读写器硬件和具体应用的桥梁，起着承上启下的作用。同时软件系统也是定制系统，随着硬件的不同而改变，所以一款读写器的成功与软件系统实现的效果有着不可分割的联系。甚至，读写器实现过程中比较繁琐工作也在软件系统。软件系统可以直接控制读写器，实现uhf rfid相关的国际标准通信协议，同时将信息发送至客户端或者上位机界面，将及时信息发送至客户端或者上位机界面，将及时信息反馈给用户。本设计主要研究基于stm32的低成本rfid读写器的软件系统，由于读写器硬件设计的特殊性，因此也与其他读写器的软件系统有所不同【5】。rfid(射频识别)技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，是物联网关键技术之一，具有体积小、速度快、抗干扰能力强、安全性高等诸多优点。目前rfid技术的应用领域非常广阔，已经涉及人们日常生活及工业生产等各个方面【3】。其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）传输特性，实现对被识别物体的自动识别【7】。作为条形码的无线版本，rfid技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、智能卡上数据可以加密、存储数据容量更、大存储信息更加自如等优点，已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一【8】。 一个最基本的rfid系统，一般包括以下几个部分：一个载有目的物相关信息的智能卡、在读写器以及rfid单元间传输rf信号的天线、一个接收从rfid智能卡返回的rf信号并将解码的数据传输到主机系统以供处理的rfid读写器。目前，rfid系统已在交通管理、仓库管理、物流管理、生产追踪等领域大展身手【9】。在我的设计中，硬件设计上，包括1602显示、语音播报模块、指示灯、读卡模块（射频卡）、设置模块、存储模块、门控（电机）。软件设计上，根据功能分了几个模块编程。模块主要有：读卡模块、数制转换模块、显示模块、合法卡比较模块、合法卡比较模块、开锁模块、中断子程序模块、延时子程序模块等【13】。[1] 陈俊杰,廖一鹏. 基于stm32的远程智能门禁终端的设计[j]. 工业控制计算机,2015,28(11):29-30 32.[2] 张雅娟. 基于stm32的高校实验室门禁管理系统[j]. 信息技术与信息化,2017,(09):68-70.[3] 袁乐民. 基于stm32的rfid读卡器设计与实现[d].西北师范大学,2015.[4] 徐桂敏,王改芳.基于stm32和rfid的小区车辆管理系统设计[j].实验技术与管理,2015,32(10):146-148 177.[5] 王成. 基于stm32的超高频rfid读写器软件系统的设计实现[d].杭州电子科技大学,2013[6]张洋，刘军.原子教你玩stm32(库函数版)[m]. 北京：北京航空航天大学出版社，2015.[7] 周晓光，王晓华.（rfid）技术原理与应用实例[m].人民邮电出版社，2006.

[8] 谭民，刘禹，曾隽芳.rfid技术系统工程及应用指南[m].机械工业出版社，2007.

[9] 慈新新，王苏滨，王硕.无线射频识别（rfid）系统技术与应用[m].人民邮电出版社.

[10] 卢有亮.基于stm32的嵌入式系统原理与设计[m].北京:机械工业出版社，2014.

4. 研究方案

门禁系统方案：（1）当刷卡时，蜂鸣器响一下，如果卡获得允许则继电器动作把门打开，指示灯亮，延时一段时间继电器再次动作将门锁住，指示灯灭。

(2)当按下出门按钮，门锁打开，指示灯亮。

(3)程序中加了射频卡权限判断，当遇到合法卡时显示卡号，继而门锁打开，非法卡不显示卡号门锁不打开。

5. 工作计划

第1周 接受任务书，领会课题意义，按要求查找资料；第2周 阅读相关资料，理解有关内容；第3周 翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写相关开题报告一份；第4周 阅读有关资料，理解RFID的检测原理，确定RFID读卡器型号；第5周 阅读有关资料，分析语言播报电路工作原理；设计语音播报电路；第6周 阅读有关STM32设计方面的资料，设计STM32扩展电路原理图；第7周 确定并绘制STM32系统电路，分析STM32扩展电路工作原理；第8周 理解RFID门禁系统总体要求，设计控制软件框图；第9周 设计软件程序；第10周 硬件制作/完善软硬件设计；第11周 软硬件联调/软件调试；第12周 进行毕业设计说明书写作，填写业务总结，接收验收成果，接受答辩资格审查；第13周 评阅教师评阅论文；第14周 准备论文答辩。