基于RFID的门禁管理系统 091415430

发布时间：2024-11-06

本系统基于Windows 操作系统Microsoft Visual C++平台,模拟门禁控制器。硬件采用深圳先施公司提拱的Sense ISO18000-6C I系列读写器,以及串口通迅API软件开发包。通过RFID技术,验证电子钥匙(RFID标签)的合法性,控制电子门锁的开启,同时系统可以对RFID标签信息进行修改删除管理

河南机电高等专科学校

毕业设计（论文）

基于RFID的门禁管理系统

系部: xxx

专业: xxxx

班级: xxxx

姓名: xxxx

学号:xxxx

指导老师: xxxxx

二零一二年五月八日

摘要

门禁管理系统，又称为出入口控制系统，属于智能弱电系统中的一种安防系统,它作为一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术和现代安全管理措施为一体。它能够时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域、出入时间，礼貌地拒绝不速之客，同时也将有效地保护您的财产不受侵犯。

本系统基于Windows 操作系统Microsoft Visual C++平台，模拟门禁控制器。硬件采用深圳先施公司提拱的Sense ISO18000-6C I系列读写器，以及串口通迅API软件开发包。通过RFID技术，验证电子钥匙（RFID标签）的合法性，控制电子门锁的开启,同时系统可以对RFID标签信息进行修改删除管理。

本文分析了门禁系统功能需求和 RFID 的工作原理和特点，对基于RFID技术的停车场的门禁管理系统进行了设计。系统实现车辆的出入控制、数据统计和信息查询过程的自动化，实现自动，安全的智能门禁管理目标。

关键字：RFID；停车场管理系统；道闸

Abstract

ABSTRACT

Access control system, also known as import and export control system, is a

smart weak security system, it as a new type of modern safety management system, set automatic identification technology and modern safety measures as a whole. The system can automatically record time staff out of the situation, restrictions on internal staff

access area, access time, and politely refuse uninvited guest, it effectively protect your property from infringement as well.

The system is based on Windows XP operating system, using Microsoft Visual C + + platform, simulating Access Controller. Hardware by Shenzhen Sense Company

provided Sense ISO18000-6C I Series reader and Serial Communication API Software Development Kit. Through RFID technology, electronic key authentication (RFID tags) the legality, control electronic door locks opened. The system do RFID tag information manage as well.

This thesis analyzes the RFID access control system functional requirements and the working principle and characteristics of RFID technology-based access control management system design and implementation. System to achieve personnel access control, time and attendance data collection, data statistics and information inquiry process automation, secure intelligent access management objectives.

keyword ：RFID；Parking management system ；Way gate

第1章绪论 ........................................................................................... 1

1.1项目概述 ...................................................................................................... 1

1.2行业背景 ...................................................................................................... 1

1.3系统特色 ...................................................................................................... 2

第2章门禁管理系统的总体概述 ....................................................................... 3

2.1项目目标 ...................................................................................................... 3

2.2功能需求 ...................................................................................................... 3

2.3开发平台简介 ................................................................................................. 3

2.3.1 MICROSOFT VISUAL C++ 介绍....................................................................... 4

2.3.2 S1864I 读写器介绍...................................................................................... 4

第3章 RFID系统技术与产业概要 .................................................................... 6

3.1 RFID系统组成 ............................................................................................... 6

3.2 RFID基本工作原理 .......................................................................................... 7

3.3 读签模块 .................................................................................................... 11

3.4 门禁控制模块 ............................................................................................... 12

3.5 数据库模块 ................................................................................................................. 10

3.5 车感线圈 .................................................................................................................... 10

3.6 RFID关键技术 .............................................................................................................. 11

3.7 RFID在中国的发展现状 .................................................................................................. 12

第4章硬件及软件设计 .............................................................................. 13

4.1 系统的硬件设计 ............................................................................................ 14

4.2 管理软件的设计 ............................................................................................ 13

4.3 停车场入口和出口的流程 .................................................................................. 16

第5章论文总结 .................................................................................... 17 参考文献 .............................................................................................. 19 致谢 .................................................................................................. 20 附录A 天线连接模块 ................................................................................. 20 附录B 用户信息管理模块 ............................................................................. 24

第1章绪论

1.1项目概述

门禁系统，又称为出入口控制系统，在科学技术发达的今天，已发展成为一套现代化的、功能齐全的管理系统，它对出入门和通道的管理也早已超出了单纯的对门锁及钥匙的管理。

随着中国工业的发展，城市机动车辆迅猛曾加，为加快停车场的现代化建设，将RFID技术应用到现代化停车场的管理中可以有效管理停车场，具有使车辆进出有序、手续简便、速度快、安全防盗、管理自动化、收费公正合理、应收费不流失以及减少管理人员等特点。将远距离RFID系统以及数据库、因特网应用于停车场管理，继承了以往磁卡、条码卡、接触式IC卡，近距离感应IC卡的所有优点。另外数据库、因特网的引入，使本系统形成了立体化的停车场管理系统，通过因特网甚至可以扩展至整个城市甚至整个国家的停车场统一管理，解决了以往停车场管理单一、不能通用等缺点。

门禁系统之所以能在众多安防产品中脱颖而出，根本原因是因为其改变了以往安防产品如闭路监控，防盗报警等被动的安防方式，以主动地控制替代了被动监视的方式，通过对主要通道的控制大大地防止了罪犯从正常通道的侵入，并且可以在罪案发生时通过对通道门的控制限制罪犯的活动范围制止犯罪或减少损失。

RFID是射频识别技术，是20世纪90年代随着网络技术普及而被重新认识和得到普遍重视的一种自动ID识别技术，是一项利用射频信号通过空间耦合（电磁感应或电磁传播），实现无接触信息传递并得到被标识物的ID信息以做到识别目的物的技术。近年，全球范围内掀起了一场无线射频识别热潮，包括沃尔玛、保洁、波音公司在内的商业巨头无不积极推动RFID在制造、零售、交通等行业的应用。RFID技术及应用正处于迅速上升的时期，被业界公认为是本世纪最有潜力的技术之一，它的发展和应用推广将是自动识别行业的一场技术革命。与此同时，无线射频识别在门禁管理系统方面的应用也己逐渐成熟。

1.2行业背景

目前门禁系统的规模越来越大，建筑面积几十万平方米的大型、超大型建筑群的系统、跨地域的集团性企业统一数据库管理整合型系统、超大型连锁企业的系统，这些庞大系统的控制点往往都在一千点以上，甚至三、四千点，门禁系统

的结构也随着这些系统的需求发生着构架建设革命和控制设备升级。也对停车系统提出了严峻的考验，这正是我们研究的主要方向。

尽管中国企业目前信息化程度还较低，但中国企业前进的步伐相当快。今年中国已有40多家企业闯入世界500强，更多本土企业正迅速成长为跨国经营企业，日益复杂的管理要求这些企业必须迅速推进信息化建设，在这一点上中国企业具有一定的后发优势，而企业信息化必然给RFID带来良好的发展机遇。随着中国企业信息化的进程，RFID的应用将会由点到面，逐步拓展到更广的领域。

RFID应用的推广和市场的扩大而逐步降低，RFID的应用将会从目前的托盘或整箱的货物跟踪逐步扩展到单品货物跟踪的水平。最后，从产业供应链角度看，国家目前提倡的产业升级，就是要使中国企业多生产高技术、高附加值、高利润产品，而这些领域，正是RFID用武之地。产业升级将带动中国企业提升市场竞争能力，逐步由单体企业竞争上升为产业供应链的竞争。今后几年，一批国产RFID企业,如：创羿科技、远望谷、上海华虹、维深集团。迅速发展壮大，在未来几年，我们会看到，RFID的实施将摆脱仅仅由单个企业实施的窘境，而展现为企业所在整个供应链的协同实施，RFID的益处将会得到最大程度的发挥。

随着用户对系统了解的深入，系统功能的需求正向着大型化、管理型系统变化，一卡通系统也在智能卡应用类型、认证方式、应用子系统扩展和系统构架等各方面得到了全面发展。期望未来的门禁一卡通系统可以做得完美无缺，为安防增添薄力，使中国的智能化事业更上一层楼。

1.3系统特色

本系统最大特色是基于RFID先进技术。RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它多用于交通上，识别距离可达几十米，如本文所讲的自动收费系统和识别车辆身份等。其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。

对于门禁系统在一些特定场所（需远距离感应或开放式通道管理）的应用(如会议签到系统、大人流量考勤、学生的出入管理，其人员通常具有相当的身份或特殊性，如果采用近距离持卡刷卡进出模式在礼节和可实施性上就完全不可取)，其原有的IC卡系统已经远远不能满足应用需求；而基于RFID无线射频识别技术，这些问题便可以迎刃而解了。RFID技术解决了IC无源卡不能远距离感应问题：读写距离1.0m-1.5m；也解决了车流快速通过的问题：每秒钟可同时识别50张卡片。

第2章门禁管理系统总体概述

2.1项目目标

通过RFID技术，验证电子钥匙（RFID标签）的合法性，控制电子道闸的开启；对RFID标签信息进行管理；对用户信息进行管理。同时记录出入信息作为出入车辆的管理. 实现自动，安全的智能化的现代停车场门禁管理目标。

该门禁系统的设计目的是实现车辆出入控制、数据统计和信息查询过程的自动化；方便停车场的收费管理，方便管理人员的统计。

2.2功能需求

市场应用门禁系统具体的功能需求如下：

卡片使用模式：采用非接触式RFID卡；

刷卡开门：用户进入停车场时需刷卡，读卡器读取信息后，将信息传输到主机，主机首先判断该信息是否合法，如合法则发出开门指令，不合法则人为干涉发放临时的计时卡；

报警功能：如发生控制器异常、非法卡开门、强制开门、开门超时、读卡器或者控制器被破坏等事件时则系统将发出报警信号、并记录事件；

局域网互联功能：门禁控制器可通过局域网与管理系统互联，共同完成对出入车辆的监控和停车场的管理。上位机管理系统可对控制器进行参数的设置和初始化，并对控制器的记录进行收集管理，可增加、删除、更新用户信息，节假日信息、时段信息等；

远程控制：门禁管理系统通过网络可远程控制道闸的开启和关闭；

实时监控：门禁管理系统实时监控各出入的状态和用户的刷卡信息；

时间校正：上位机管理系统可对门禁控制器进行时间的校正；

记录存储功能：系统可将门禁控制器运行产生的所有用户刷卡事件、报警时间等记录，便于进行用户的信息进行管理和发生事故后及时进行处理。

2.3开发平台简介

RFID门禁管理系统分软件和硬件两部分，软件部分基于Visual C++6.0,应用MFC进行界面设计，以先施提拱串口通信API软件开发组件，完成读标签和写标签等功能操作。硬件部分是采用深圳先施公司提拱的Sense ISO18000-6C I系列读写器，天线，以及射频卡。

2.3.1 Microsoft Visual C++ 介绍

Microsoft Visual C++，简称 MSVC、VC++或VC，是微软公司的C++开发工具，具有集成开发环境，具有编辑C语言，C++ 以及C++/CLI等编程语言的能力。 VC++整合了便利的除错工具，特别是整合了 Windows API、DirectX API 和

Microsoft .NET 框架（6.0 没有）。目前最新的版本是Microsoft Visual C++ 2008，Visual C++ 6.0 是其经典版本。

Visual C++以拥有“语法高亮”，IntelliSense（自动编译功能）以及高级除错功能而著称。比如，它允许用户进行远程调试，单步执行等。还有允许用户在调试期间重新编译被修改的代码，而不必重新启动正在调试的程序。其编译及建置系统以预编译头文件、最小重建功能及累加连结著称。这些特征明显缩短程式编辑、编译及连结的时间花费，在大型软件计划上尤其显著。其运行界面如2—1和2—2所示。

2.3.2 S1864I 读写器介绍

S1864I UHF RFID 固定式多通道读写器是先施科技完全拥有自主知识产权，针对ISO18000-6C 协议的多通道电子标签读写器。可以通过高频电缆外接最多4 个不同增益的平板天线，扩展读卡有效范围，降低用户硬件成本。此读写器提供三种工作方式（主从、定时、触发），读写器I/O 接口具有四路触发功能，可以外接光电或者机械触发装置，控制读写器的工作状态。对标签具有ID 号列举、数据读、写、锁定等功能，并提供适合具体应用的API函数，方便用户的二次开发。本产品是需要安装在室内或防水箱内的工业级产品，铝合金外壳，具有很好的抗干扰、防雷击和防水能力，适合于物流、车辆、人员管理等多种场合使用。

图2-1 Microsoft Visual C++ 主界面

图2-2 Microsoft Visual C++ 主界面

图2-3 S1864I 指示灯示意图

读写器指示灯功能说明：

Power：+12V 电源指示灯；

RF TX：射频工作指示灯，读写器在发射射频功率时，指示灯点亮；

COM：串口通信指示灯，读写器与其他设备进行RS-232 串口通讯时，指示灯点亮；

Ethernet：网口通讯指示灯，读写器与网络连接并进行通讯时，指示灯点亮； ANT.1~4：天线连接指示灯，当有闭路天线连接到天线口上同时天线在工作时，对应的天线指示灯点亮。

第3章 RFID系统技术与产业概要

3.1 RFID系统组成

阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。

标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；每个标签都有一个全球唯一的ID号码——UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改。用户数据区(DATA)是供用户存放数据的，可以进行读写、覆盖、增加的操作。读写器对标签的操作有三类：

识别(Identify):读取UID；

读取(Read):读取用户数据；

写入(Write):写入用户数据

电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。

3.2 RFID基本工作原理

基于RFID的门禁管理系统的基本工作原理：用于标识车辆的标签附于汽车风挡玻璃上，并将汽车识别信息进行编码，校准标签使其与系统一致。当带有标签的汽车进入阅读区域时，读头向其发射射频信号；标签调节所接受的一部分信号并反射回阅读器；反射信号含有该物体的识别密码；经过预处理和放大，阅读器将反射至读码器，读码器从信号中分解出识别密码，并根据用户确定的标准确认密码、读码器还可将时间、日期等有用信息加入密码，将密码存入存储缓冲区，并将密码传递至计算机或其他数据记录设备中。

一套完整的RFID系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder, 用以驱动 Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader 便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。

以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成, 感应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)两种, 一般低频的RFID大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式。

阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统

的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。

图3-1 RFID系统原理图

图3-2 RFID系统组成图

3.3读标签模块

在系统初始化,首先连接读写器，完读卡器的配置,包括对天线端口。比特率,天线功率参数进行初始化。在完成之后,天线开始处于就绪态，当系统向读写器发送读命令时，读写器先接收读取命令，并通过控制器向天线发送一定频率的射频信号,当此时标签进入磁场感应电流从而获得能量,向读写器发送自身的编码区数据. 读写器接到发来的数剧后，进行解码压缩；并转换数据格式等操作。最终将标准的数据或信息传到到计算机程序，在系统的主界面显示出来.通过直观的界面，用户可以看到标签里的信息，如卡号。

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