本論文主要對基于TCP/IP協(xié)議的射頻卡門禁系統(tǒng)的設(shè)計的研制過程進行的全面總結(jié),主要成果體現(xiàn)以下幾個方面:

(1)論述了基于TCP/IP協(xié)議射頻卡門禁系統(tǒng)的設(shè)計原理,并提出了總體設(shè)計方案。

(2)解決了嵌入式TCP/IP協(xié)議單片機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸問題。使得該系統(tǒng)與舊的通過RS485格式的訊號作數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)相比,數(shù)據(jù)傳輸速率更高,節(jié)點數(shù)更多,更便于管理者管理。

(3)對射頻卡讀寫技術(shù)作了進一步的研究。此外,本系統(tǒng)還需要進一步完善的功能有集成多種識別技術(shù)。就是將磁條碼驗證技術(shù)、指紋識別技術(shù)集成到本系統(tǒng),這樣可以讓用戶根據(jù)需要選擇不同的門禁子系統(tǒng),如指紋門禁系統(tǒng),磁條門禁系統(tǒng)。

1　系統(tǒng)總體設(shè)計方案
        系統(tǒng)所選用的主要芯片包括AT89C55單片機、RTL8019AS網(wǎng)卡芯片、FM1702N讀卡芯片。采用模塊化設(shè)計,主要包括處理器、讀卡模塊、液晶模塊、網(wǎng)卡模塊、鍵盤模塊及電子鎖。主要涉及的技術(shù),即射頻識別技術(shù)和基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)通信技術(shù)。

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計方案
        本系統(tǒng)主要研究和設(shè)計基于TCP/IP協(xié)議傳輸?shù)姆墙佑|式IC卡智能門禁系統(tǒng)。通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)門禁與遠程管理主機之間的傳輸數(shù)據(jù),并結(jié)合90年代以來飛速發(fā)展的射頻識別技術(shù),來完成現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)型門禁系統(tǒng)的管理。圖2給出了51單片機控制網(wǎng)卡芯片實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊的硬件連接框圖。用到的主要芯片有AT89C55, RTL8019AS,74LS373, 62256(32k的SRAM)。FM1702N是復旦電子股份有限公司設(shè)計的,基于ISO14443標準的非接觸式讀卡機專用芯片,采用0. 6微米CMOS EEPROM工藝,支持ISO14443 typeA非接觸通訊協(xié)議,支持MIFARE標準的加密算法。芯片內(nèi)部高度集成了模擬調(diào)制解調(diào)電路,只需最少量的外圍電路就可以工作,支持SPI接口,數(shù)字電路具有TTL、CMOS兩種電壓工作模式。特別適用于各類計費系統(tǒng)的讀卡器的運用。

        TCP協(xié)議利用網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議提供的不可靠的通信服務(wù),解決分組的重傳和排序問題,為應(yīng)用進程提供可靠、面向連接的基于字節(jié)流的服務(wù)。應(yīng)用程序采用TCP進行通信時,源和目標之間會建立一個虛擬連接,兩臺計算機就在該虛擬連接中將數(shù)據(jù)當作一個雙向字節(jié)流進行交換。TCP不僅要維護入和流出傳輸層TCP模塊的每個用戶數(shù)據(jù)流的狀態(tài)和狀態(tài)信息,還須負責數(shù)據(jù)穿過一個或多個網(wǎng)絡(luò)、到達接收數(shù)據(jù)的用戶應(yīng)用程序端口的傳送任務(wù)。每個TCP傳輸字節(jié)都有一個序號,接收TCP模塊用校驗和例程來檢驗是否受損,如檢驗正確則給出肯定應(yīng)答ACK,否則丟棄該數(shù)據(jù)報并用序號來通知發(fā)送TCP模塊有關(guān)問題。TCP是協(xié)議棧的關(guān)鍵。但在微控制器這樣的系統(tǒng)中,資源十分有限,不可能也沒有必要實現(xiàn)協(xié)議的所有內(nèi)容?？蓪f(xié)議進行適當簡化以節(jié)約硬件成本和提高數(shù)據(jù)吞吐率。而實現(xiàn)TCP協(xié)議后,就可以在此基礎(chǔ)上完成WEB服務(wù)器實現(xiàn)HTTP的了。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模塊的組成主要由MCS-51單片機和局域網(wǎng)接口芯片組成。

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計
        讀卡器軟件編程采用標準C語言程序?qū)崿F(xiàn)對非接觸式IC卡的一系列操作,主要有AT89C55單片機初始化、FM1702N讀卡芯片初始化、防沖突程序、卡片的讀寫程序以及對卡片block(數(shù)據(jù)塊)操作等。讀卡程序的設(shè)計思想是上電初始化后,射頻界面一旦檢測有Mifare 1卡進入射頻天線的有效范圍,讀卡程序按順序啟動防沖突程序和認證程序,驗證成功后最后操作卡片讀寫程序。其軟件設(shè)計流程圖見圖4所示。RTL8O19AS網(wǎng)卡芯片有兩種工作方式,即中斷方式和查詢方式。這里采用查詢方式。主要包括主函數(shù)的初始化、定時器1的初始化、網(wǎng)卡的初始化、ARP、TCP、HTTP的初始化,最后是主函數(shù)的任務(wù)循環(huán)。

4　軟件硬件綜合調(diào)試
4.1　硬件調(diào)試
        在硬件調(diào)試過程中最嚴重的錯誤就是地址分配的錯誤,由于考慮不夠周全導致系統(tǒng)無法正常工作,經(jīng)重新分配后這一問題得到解決。

4.2　軟件調(diào)試
        在軟件調(diào)試過程中對液晶、鍵盤、讀卡器程序的調(diào)試相對順利。對網(wǎng)卡程序的調(diào)試主要是UDP包的發(fā)送和接收。過程如下:

        首先網(wǎng)卡芯片通過雙絞線與上位機連接,然后通過鍵盤設(shè)定本地IP地址和上位機IP地址,再通過上位機軟件進行同樣設(shè)置,最后激活服務(wù)器并輸入通信內(nèi)容按發(fā)送鍵進行通信。單片機收到上位機發(fā)來的UDP包后原樣回發(fā),如果通信正常,在上位機聊天記錄窗口中就會出現(xiàn)剛才發(fā)送的內(nèi)容。反之則通信出現(xiàn)問題,需要修改程序。上位機軟件圖如圖5所示。這部分的調(diào)試花費的時間較長,經(jīng)反復修改才解決各個問題。最后就是將已調(diào)試成功的各個模塊按順序連接起來,最終實現(xiàn)了本系統(tǒng)的所有要求。

5　系統(tǒng)的實際應(yīng)用
        智能門禁系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于學校,工廠,寫字樓,物業(yè)小區(qū),商店,金融系統(tǒng),電信系統(tǒng),軍用系統(tǒng)等多種場合,大大提高了工作效率,保障了系統(tǒng)安全。非接觸式IC卡智能門禁系統(tǒng)是現(xiàn)代化的,功能齊全的門禁系統(tǒng)。不僅能作為出入口管理使用,而且有助于內(nèi)部的有序化管理,提高企業(yè)的整體形象。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對人員權(quán)限的明確限定,并可以在提高安全性的同時大大節(jié)約人力資源。智能,安全,高效的門禁系統(tǒng)管理已成為社會發(fā)展的必然趨勢。