摘 要 在设计智能门禁系统的过程中，联合应用RFID技术和单片机，能够有效提升智能门禁系统的运行安全性，对降低安全问题的发生概率具有重要帮助。本文在对智能门禁系统的构成部分进行综合阐述的基础上，重点从硬件和软件两个方面论述了基于RFID技术和单片机的智能门禁系统设计方案，以期为相关人士提供借鉴和参考。
关键词 智能门禁系统；单片机；RFID技术
前言
随着社会经济的迅速发展和社会生产力水平的进一步提升，安全问题引起了社会各界人士的广泛关注。以往的安保系统不能够充分满足社会民众对安全性能的需求。通过在人流量较大的场所安装智能门禁系统，能够为内部管理提供方便，对维护社会治安的稳定十分必要。因此，探讨RFID技术和单片机在智能门禁系统设计过程中的应用，具有十分重要的现实意义。
1 基于RFID技术和单片机的智能门禁系统构成
在以往的电梯门禁系统设计过程中的，大多应用接触式磁卡，这种磁卡对信息的读写速率不高，且工作寿命较短，极容易引发接触性故障，不利于提升管理的便利程度。射頻识别技术的出现，有效克服了接触式磁卡的弊端，具有低功耗和寿命长的特点，读写速率极高。本次研究基于射频识别技术和单片机设计了智能门禁系统，该系统主要包括单片机、出门按钮、天线、中央控制器、读卡设备、通信模块、天线和电控锁几个部分，射频读卡器是门禁系统的核心构件，能够实现各个模块之间的通信，将读卡信息作为根本依据控制电控锁，实现门禁管理的目的。本次射频读卡器采用非接触式读卡的方式，持卡人只需在射频读卡感应范围内晃动磁卡，射频读卡器即能够实现对卡片数据信号的读取，并实现与主控芯片的通信，对密码进行认证，并将读取的卡片信息存储于读卡器系统中。
本次智能门禁系统的工作原理如下：在为门禁系统通电后，射频读卡器始终处于感应卡片信息状态，一旦持卡人进入射频感应范围内，在单片机的作用下，射频读卡器会实现与射频卡之间的通信，单片机将读卡器独到的信息作为根本依据向电控锁发出指令，电控锁根据指令闭合和开启。同时，单片机还能够实现与主控芯片的通信，实现传输信息和获取指令的目的[1]。
2 基于RFID技术和单片机的智能门禁系统设计
2.1 射频控制模块
本次智能门禁系统设计联合使用了射频控制技术和单片机，主要选择了STC89C52型单片机作为主控芯片，并辅助以复位电路和振荡器电路。STC89C52型单片机采用MCS-51内核，具有低能耗的特点，系统性能优越，在单片机内部设置有32位I/O接口，3个16位定时器，MAX810复位电路和全双工串行口，能够充分满足门禁管理和控制的要求[2]。
2.2 射频读写模块
射频读卡器主要是基于MFRC500基础上设计的，能够实现对Mifare1非接触式读卡器的读写，在磁卡和单片机支架搭建沟通的桥梁，实现对读卡信息的传输。MCU通过控制MFRC500射频读写模块实现对射频读写模块的操作和控制。MFRC500利用J1实现与单片机的有机联合，且与单片机的接口一一对应。
2.3 匹配电路设计
在设计匹配电路的过程中，应充分考虑到电磁的兼容性能，做好信号接收电路和低通滤波电路的设计工作。本次低通滤波电路设计基于石英振荡器基础之上，智能门禁系统的工作频率大约在13-14MHZ，虽然石英振荡器在此频率范围内具有较高的敏感度，但同时也容易产生高次谐波，因此，在具体设计过程中，应着重做好三次、五次和高次谐波的抑制工作，以满足国际上关于石英振荡器的要求。MFRC500射频技术的信号接收电路设计设计中需要在内部接入副载波双边带，在主控芯片颞部会产生VMID电势，实现对主控芯片内部参考电压的反馈，为了提升电压参数反馈的精确性，应根据主控芯片的各项参数接入100nF的电容，实现对内部电压交流量的有效滤除，以确保电压值的稳定性。
2.4 通信模块
本次智能门禁系统通信模块的设计基于MAC485型微处理器之上。MAC485型微处理器能够经由RS485总线完成数据的传输过程，利用RS485转换器将数据转换为型号，由主控模块的上位机接收。与RS232相比，RS485的传输距离较长，且与主控模块之间签订了通信协议，读卡器的工作过程具有独立性，主控模块每隔一定时间会读取读卡器之间的设备，实现对读卡器所读取到的数据信息的及时处理。通过对RS485接口的充分利用，能够实现主控芯片和读卡器之间的通信。在以往的门禁系统设计中所采用的RS232接口能够实现几米范围内的通信，而当通信距离大于1000m时大多采用RS485接口实现通信功能，且实现对多个读卡器的同时控制，有利于提升门禁控制的效率，有效节约了门禁管理的成本。同时，RS485接口能够在平衡绞线上设置多个接收器，能够实现对数据信号的差分传输，具有较强的平衡性。
2.5 软件部分设计
单片机、RS485通信模块设计、射频读卡模块设计都属于硬件设计的范畴，而MFRC500则是智能门禁系统的核心构件。本次研究借鉴以往门禁系统设计的成功经验和数据资料，将MFRC500数据手册作为根本依据，赋予各个系统模块以相应的C语言操作函数，对程序进行编译。通过对C语言的充分运用，实现对射频读卡程序的编写，对主控芯片和单片机进行初始化，促使射频读卡器始终保持在寻卡状态，一旦射频卡进入射频识别范围，读卡器会立即将检测到的卡片信息上传至主控芯片，由主控芯片对卡片信息进行验证，向电控锁发送开启和闭合指令。
3 结束语
在智能门禁系统的设计过程中，应完善射频控制模块、射频读写模块、通信模块、匹配电路模块以及软件部分的设计，提升射频读卡器对卡片信息的感知灵敏度，为提升门禁管理效率提供方便。
参考文献
[1] 甘泉，王怀兵.基于射频识别的智能门禁系统设计[J].自动化与仪器仪表，2015，（07）：218-220.
[2] 韩进，秦宏超，刘文武.基于OpenCV的嵌入式智能门禁系统设计[J].大众科技，2015，17（03）：1-4.