近场通信技术的门锁设计(附件)
随着社会和经济的发展需要，智能识别技术开始运用于许多行业，特别是安全系数特别高的行业（银行、机密机构、门控制行业等），智能门锁系统的便利性和安全性让它越来越受到重视。本文分析了RFID门锁系统的国内外发展现状、未来发展趋势和目前主要存在的问题，提出了基于RFID门锁控制系统的设计方案。先阐述了RFID门锁控制系统的组成、系统的基本工作原理，分析了系统的硬件电路设计、软件设计过程，对硬件子电路的选型设计、子程序设计等作了详细介绍。门锁系统采用Arduino Nano单片机作为控制核心及MF RC522读卡器控制单元。门禁系统能读写荷兰Philips公司的Mifare非接触式射频卡，读卡距离约10cm。当有卡进入时则读卡内数据后通过单片机处理后程序自动判断是不是合法RFID卡，如果是合法的RFID卡则可以使继电器工作，控制电磁锁打开门。关键词 门锁系统,RFID,Arduino Nano,MF RC522,电磁锁
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
2 RFID门锁系统理论基础 2
2.1 射频识别技术 2
2.2 射频识别技术原理 2
2.3 射频识别系统的结构 3
3 基于近场通信技术的门锁总体设计 4
3.1 RFID门锁的需求分析 4
3.2 RFID门锁的整体设计 5
4 RFID门锁系统硬件设计 5
4.1 主控板硬件介绍 5
4.2 读卡器硬件设计 9
4.3 MIFARE射频卡介绍 10
5 主控板软件设计 11
5.1 主控板软件整体设计 11
6 系统调试 12
6.1 主控板程序调试 12
6.2 本章总结 14
7 实物性能分析 14
7.1 经济性 14
7.2 环保性 15
7.3 安全性 15
7.4 总结 15
结 论 16
致 谢 17
参 考 文 献 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
附录A 20
1 绪论
1.1 选题背景及意义
近场通信技术作为近几年出现的技术，它的到来给人们的生活带来了极大的便利，特别是在智能门锁方面。
现在，门锁技术主流的有：机械门锁技术、生物虹膜识别技术、人脸侦测识别技术、生物指纹识别技术、以及RFID射频卡技术等[1]。其中机械门锁技术就是我们最常用的用钥匙开锁，机械门锁虽然简便，但是它一个门锁对应一个钥匙，如果门锁过多，那么人们所要带的钥匙也就越多，会给人带来不必要的麻烦，而且随着科技的进步，机械门锁的安全性正在逐渐降低。指纹识别、人脸识别、虹膜识别都属于生物识别的范围[2]，它们具有极高的安全性，但由于造价昂贵并不适合普通收入的家庭，所以并不能普及。RFID射频卡由于其简单方便的特性，而且它的安全性也很高，并且它能与很多现代科技结合，所以它的普及率很高。
现在RFID射频卡技术已经十分成熟，据我观察，大部分城市的酒店、学校、小区都在用RFID门锁，但是并没有普及到农村，因为农村人的观点比较守旧，他们对于新生事物的接受能力较弱。不过随着近几年的发展，农村也逐渐富裕了起来，他们对于自己的财产安全意识也大大提高，比起传统的机械锁，他们更愿意选择安全系数更高的智能锁。但是由于农村平均文化水平不高，所以他们在如何选择、使用、维修智能锁上有很大的问题，这也就是导致了智能锁不能在农村普及的根本原因。
那么怎样才能能将一种简单的智能门锁推广到农村？那就是让他们充分理解智能门锁的工作原理和维修方法。就拿普通的智能门锁来说，对农村人的最大的困难就是如何用程序控制门锁，如果抛弃对程序运算的解读，只搭建一个RFID门锁的话，我认为一个完全没有相关知识的正常成年人也仅仅只需要一个星期就能完成基本门锁设计，他们可以并不需要了解程序的每个步骤，只要知道如何在特定的地方输入他们卡片的卡号就能激活门锁这样就够了，这就是所谓的黑匣子科技，对于如何焊接、接线、配电源的问题，我会在接下来的论文中逐个说明。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外的门禁技术从很早以前就开始发展了，现在正逐渐进入到成熟领域。其主要三巨头有：德国的Destele、美国的HID公司、H1dala公司[3]。随着技术的不断进步，人们对于门禁技术的需求越来越高，他们发现磁卡和接触式门禁系统已经完全不能满足他们的需求，这时候可以自行购买各个部分零件构成的非接触式门禁系统出现了，由于其独特的性能和方便的特性而受到广大消费者的喜爱。
被定为国际标准ISO/IEC14443 Type A标准就是现代最为流行的的Mifare技术，它是由飞利浦公司花费很多精力研发的技术。现在很多的不发达国家都是仿制Mifare技术来生产他们所需的RFID卡和读卡器[4]。
它标志着门禁技术进入一个新时代。更加快捷、方便、安全的技术将取代现有的门禁技术，成为市场的主流。随着这种技术的发展，个人和公司也会有从中获得跟多的便利。
1.2.2 国内研究现状
中国由于并未重视门禁的研发和技术发展，所以在发展上落后于外国一大截，而且其中最关键的控制器我国一直仿制其他国家的，大部分厂家并没有自主研发控制器[5]，所以尽管现在我国的门禁系统在市场中占有一定比例，但其门禁技术还处于一个较低的位置。而且农村的门锁基本上是机械门锁，对智能门锁的需求量很少。
2 RFID门锁系统理论基础
2.1 射频识别技术
射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是从上个世纪九十年代开始完善的技术，主要是利用射频技术通过交变磁场实现不用接触就能传输和识别数据的目的[6]。
2.2 射频识别技术原理
射频识别系统原理如下图：
图21 射频识别系统原理图
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
2 RFID门锁系统理论基础 2
2.1 射频识别技术 2
2.2 射频识别技术原理 2
2.3 射频识别系统的结构 3
3 基于近场通信技术的门锁总体设计 4
3.1 RFID门锁的需求分析 4
3.2 RFID门锁的整体设计 5
4 RFID门锁系统硬件设计 5
4.1 主控板硬件介绍 5
4.2 读卡器硬件设计 9
4.3 MIFARE射频卡介绍 10
5 主控板软件设计 11
5.1 主控板软件整体设计 11
6 系统调试 12
6.1 主控板程序调试 12
6.2 本章总结 14
7 实物性能分析 14
7.1 经济性 14
7.2 环保性 15
7.3 安全性 15
7.4 总结 15
结 论 16
致 谢 17
参 考 文 献 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
附录A 20
1 绪论
1.1 选题背景及意义
近场通信技术作为近几年出现的技术，它的到来给人们的生活带来了极大的便利，特别是在智能门锁方面。
现在，门锁技术主流的有：机械门锁技术、生物虹膜识别技术、人脸侦测识别技术、生物指纹识别技术、以及RFID射频卡技术等[1]。其中机械门锁技术就是我们最常用的用钥匙开锁，机械门锁虽然简便，但是它一个门锁对应一个钥匙，如果门锁过多，那么人们所要带的钥匙也就越多，会给人带来不必要的麻烦，而且随着科技的进步，机械门锁的安全性正在逐渐降低。指纹识别、人脸识别、虹膜识别都属于生物识别的范围[2]，它们具有极高的安全性，但由于造价昂贵并不适合普通收入的家庭，所以并不能普及。RFID射频卡由于其简单方便的特性，而且它的安全性也很高，并且它能与很多现代科技结合，所以它的普及率很高。
现在RFID射频卡技术已经十分成熟，据我观察，大部分城市的酒店、学校、小区都在用RFID门锁，但是并没有普及到农村，因为农村人的观点比较守旧，他们对于新生事物的接受能力较弱。不过随着近几年的发展，农村也逐渐富裕了起来，他们对于自己的财产安全意识也大大提高，比起传统的机械锁，他们更愿意选择安全系数更高的智能锁。但是由于农村平均文化水平不高，所以他们在如何选择、使用、维修智能锁上有很大的问题，这也就是导致了智能锁不能在农村普及的根本原因。
那么怎样才能能将一种简单的智能门锁推广到农村？那就是让他们充分理解智能门锁的工作原理和维修方法。就拿普通的智能门锁来说，对农村人的最大的困难就是如何用程序控制门锁，如果抛弃对程序运算的解读，只搭建一个RFID门锁的话，我认为一个完全没有相关知识的正常成年人也仅仅只需要一个星期就能完成基本门锁设计，他们可以并不需要了解程序的每个步骤，只要知道如何在特定的地方输入他们卡片的卡号就能激活门锁这样就够了，这就是所谓的黑匣子科技，对于如何焊接、接线、配电源的问题，我会在接下来的论文中逐个说明。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外的门禁技术从很早以前就开始发展了，现在正逐渐进入到成熟领域。其主要三巨头有：德国的Destele、美国的HID公司、H1dala公司[3]。随着技术的不断进步，人们对于门禁技术的需求越来越高，他们发现磁卡和接触式门禁系统已经完全不能满足他们的需求，这时候可以自行购买各个部分零件构成的非接触式门禁系统出现了，由于其独特的性能和方便的特性而受到广大消费者的喜爱。
被定为国际标准ISO/IEC14443 Type A标准就是现代最为流行的的Mifare技术，它是由飞利浦公司花费很多精力研发的技术。现在很多的不发达国家都是仿制Mifare技术来生产他们所需的RFID卡和读卡器[4]。
它标志着门禁技术进入一个新时代。更加快捷、方便、安全的技术将取代现有的门禁技术，成为市场的主流。随着这种技术的发展，个人和公司也会有从中获得跟多的便利。
1.2.2 国内研究现状
中国由于并未重视门禁的研发和技术发展，所以在发展上落后于外国一大截，而且其中最关键的控制器我国一直仿制其他国家的，大部分厂家并没有自主研发控制器[5]，所以尽管现在我国的门禁系统在市场中占有一定比例，但其门禁技术还处于一个较低的位置。而且农村的门锁基本上是机械门锁，对智能门锁的需求量很少。
2 RFID门锁系统理论基础
2.1 射频识别技术
射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是从上个世纪九十年代开始完善的技术，主要是利用射频技术通过交变磁场实现不用接触就能传输和识别数据的目的[6]。
2.2 射频识别技术原理
射频识别系统原理如下图：
图21 射频识别系统原理图
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