基于6818平台的RFID卡的智能门禁系统设计-编程阁

基于6818平台的RFID卡的智能门禁系统设计

摘要
在现代社会中，随着社会生产力的提高和科技的发展，人们对自身财产的保护意识和隐藏意识在不断的增加，自然而然的就是人们对于锁的要求会越来越高，对锁的先进性和智能型会有更多的需求。对于提供住房住址的房地产开发商们来说，市场需求就是商机来源，于是，新型智能门禁系统就成为未来的前景之一。它可以根据权限判断是否允许开门进入，判断是否为小区业主，从而达到保护私人财产的作用。如今，这种新型智能门禁系统正被广泛应用于各种小区楼房，还有各种办公大楼中，具有极高的市场占有率。
本课题《基于6818平台的RFID卡的智能门禁系统设计》正是基于这个基础才诞生的。它的软件开发环境有进行C语言开发的Notepad++，进行数据存储的sqlite3数据库，进行实现界面管理的SecureCRT串口工具，硬件则是S5P-6818开发板，加上硬件设备电磁锁，MFRC522读写卡模块等，运用面向过程的程序代码，将功能依次进行整合，实现新型智能门禁系统的功能。
关键词： 6818平台，RFID卡，智能门禁系统设计

2. 设计路线

2.1设计的功能和需求
设计主要分为两个部分：前端和后台。
前端主要是S5P-6818开发板的显示屏和硬件设备RFID模块这两个部分，显示屏可以显示用户刷卡完之后的信息情况，RFID模块则是用来检测卡的刷卡情况等等。
后台则是SecureCRT串口工具。它的功能是检测管理员的账号密码，以及登录成功后的界面显示，操作人员可以根据系统的提示进行想要进行的操作，该操作是通过编程来进行实现的。

2.2研究的基本思路和方法、技术路线
根据此前的部分所述，前端的数据处理是以开发板为主的，当MFRC522的读卡器读取到附近有卡靠近的时候，开发板的蜂鸣器会发出“滴滴”的声音，然后会将识别的信息进行传输，让开发板进行判断。如果该卡可以在数据库中匹配到相应的数据时，会语音提示“刷卡成功”，接着显示屏上会把该卡的用户信息还有刷卡时间进行显示，最后控制继电器打开门锁。如果在数据库中匹配不到该卡的信息时，将会语音提示“刷卡失败”，然后不发生其他的行为，直到该卡不在读卡范围。
系统的硬件模块流程图如下：

图2.1 硬件模块流程图

后台部分是SecureCRT串口工具，它是用来显示用户信息和数据交互的。根据编程构思可以包括以下几个模块，有用户信息存储模块，显示模块，子线程读卡模块，主线程模块等，利用多线程可以实现读卡和后台操作同步运行。
以下是软件设计流程图：

图2.2 软件设计流程图

3. 硬件设备设计

3.1 S5P-6818开发板
S5P-6818开发板是整个智能门禁系统的大脑，是最重要的核心部分。它不仅要对外界传输的数据进行分析判断，还要显示屏幕，进行语音播报，同时进行数据交互和连接电路等一系列行为。所以说选择好一个核心控制器是十分重要的。
为什么要选择S5P-6818开发板呢？是因为S5P-6818开发板本身携带一个480*800的显示屏，相当于一台小型的IPad，用户在进行操作和查看信息时的体验感充足。同时S5P6818开发板的内核是三星公司的八核处理器，标准配置高内存和高性能，对程序的处理快速准确。还有就是本智能门禁系统设计预设在ARM平台上进行运行，而S5P-6818开发板可以搭建Linux+QT操作系统，同时又自带sqlite3数据库。完全符合本设计的设计要求。与此同时，S5P-6818开发板自带五路USB HOST接口和一路OTG接口，HOST接口可以连接SecureCRT串口工具，可以让电脑和开发板进行数据交互[15]；而OTG接口通过数据线连接电脑，在开发板启动时，在uboot界面选择合适的版本进行烧录[2]。
以下是S5P-6818开发板的实物图：

图3.1 S5P-6818开发板实物图

3.2 RFID卡
3.2.1非接触式IC卡
1.射频卡
非接触式C卡又称射频卡,由C芯片、感应天线组成,封装在个标准的PVC卡片内,芯片及天线无任何外露部分。而平常的非接触式IC卡的主要结构如下：

图3.2 非接触式IC卡的结构 2.功能 以下是IC卡的功能框图：

图3.3 IC卡的功能框图

当读卡器上电之后会在读卡范围内发射一组频率固定的电磁波，使其卡片内部的LC串联谐振电路产生共振，同时电容会产生电荷，在电子泵的单向导通下，被传送到其他电容内部存储，如果存储的电荷到达2V时，则该电容能作为电源提供电压给电路中的其他元件[3]。
2.MFRC522的硬件连接
MFRC522芯片是射频卡关键接口芯片,同时也是完成无线通信的主要模块。芯片通过寄存器对发送缓冲区中的数据进行调制,获得发送的信号，然后通过TX1、TX2引脚驱动的天线以电磁波形式发出去,另一端,响应的射频卡通过RF场的负载进行调制,然后天线获取射频卡的响应信号,匹配电路去处理,最后传送到芯片的Rx脚,而且信号检测和解调是由MFRC52内部按收缓冲器完成的(根据寄存器的设定)。处理后的数据发送到并行串口由S5P-6818开发板进行读取[6]。
MFRC522的引脚电路图如下：

图3.5 MFRC522电路引脚图

4. 软件设计

4.1 软件环境
该智能门禁系统设计的开发环境是基于Linux系统，在Notepad++上利用C语言进行编程，在VMware的Ubuntu16.04系统终端进行编译，最后在移植到开发板上进行运行，同时利用串口工具SecureCRT进行后台操作。
在Ubuntu上进行交叉编译arm-linux-gcc生成可执行文件main，可以使有C语言编程的程序可以在开发板ARM平台上进行运行，达到系统所需的运行条件[13]。
如下即是Ubuntu的终端界面显示：

图4.1 Ubuntu终端界面

Notepad++是自由软件的纯文本编辑器由侯今吾基于同是开放源代码的sCintilla文本编辑组件并独力研发,整个项目起初托管于SourceForge.net之上。
Notepad++是套自由软件的纯文字编辑器,最早由侯今吾独力研发,目前已有六名程式设计师共同开发。该软件以GPL发布,有完整的中文化接口及支持多国语言撰写的功能。它的功能比Windows中的Notepad(记事簿)强大,除了可以用来制作般的纯文字说明文件,也十分适合当作撰写电脑程式的编辑器[8]。
以下就是Notepad++进行编辑的界面：

图4.2 Notepad++编辑界面

5. 调试系统

当软件部分和硬件设备部分都准备完毕时，则开始不断调整整个系统，使其能实现所设计的全部功能，在调试中不断改错，不断纠正，修复bug，最终完成这次的智能门禁系统设计。

5.1 硬件测试
将所有的硬件设备进行统一检查：不上电检查和上电检查。
不上电检查则是利用万能表对所有硬件设备的引脚进行电平检测，看看线路是否连
接正常；上电检查则是当所有硬件设备检查完毕无误后，开始进行模块与开发板连接，通过简单代码进行检测模块是否正常工作。如果发生故障，则可以避免不必要的时间浪
费。
以下是RFID模块的实物连接图：