项目二 125KHz物联网物联网射频卡应用射频卡应用门禁系统门禁系统2.1任务导入：什么是射频卡门禁系统？任务导入：什么是射频卡门禁系统？一、门禁系统的概念一、门禁系统的概念门禁系统，又称出入管理控制门禁系统，又称出入管理控制系统，是一种系统，是一种管理人员管理人员进出的进出的数字化管理系统。数字化管理系统。二、门禁系统种类二、门禁系统种类常见的门禁系统有：常见的门禁系统有： 密码密码门禁系统门禁系统（由于其本身的安全性弱和便捷性差由于其本身的安全性弱和便捷性差已经面临淘汰。已经面临淘汰。）IC卡卡(感应式感应式IC卡卡)门禁系统门禁系统（接触式和非接触式接触式和非接触式）指纹虹膜掌型生物识别门禁系统指纹虹膜掌型生物识别门禁系统（生物生物识别门禁系统安识别门禁系统安全性高，但成本高，由于拒识率和存储容量等应用瓶颈全性高，但成本高，由于拒识率和存储容量等应用瓶颈问题而没有得到广泛的市场认同。问题而没有得到广泛的市场认同。）2.1.1门禁系统组成门禁系统组成门禁系统由阅读器、控制器、电磁锁、识别卡和计算机软门禁系统由阅读器、控制器、电磁锁、识别卡和计算机软件控制服务器组成。如图件控制服务器组成。如图2-2所示。所示。图图2-2门禁系统组成门禁系统组成1、门禁控制器门禁控制器门禁控制器是门禁系统的核心部门禁控制器是门禁系统的核心部分，相当于计算机的分，相当于计算机的CPU，它，它负责整个系统输入、输出信息负责整个系统输入、输出信息的处理和储存，控制等等。的处理和储存，控制等等。2.阅读器（识别仪）阅读器（识别仪）阅读器是读取射频门阅读器是读取射频门禁卡片中数据信息禁卡片中数据信息并将信息传送给控并将信息传送给控制器的设备。制器的设备。 3.电控锁电控锁电控锁是门禁系统中锁门的执行部件。用户应根据门的材料、电控锁是门禁系统中锁门的执行部件。用户应根据门的材料、出门要求等需求选取不同的锁具。出门要求等需求选取不同的锁具。4.门禁卡门禁卡门禁卡是开门的钥匙。门禁卡是开门的钥匙。可以在卡片上打印持可以在卡片上打印持卡人的个人照片、个卡人的个人照片、个人信息等，开门卡、人信息等，开门卡、胸卡合二为一。胸卡合二为一。 5.其它设备其它设备出门按钮出门按钮：按一下打开门的设备，适用于对出门无限制：按一下打开门的设备，适用于对出门无限制的情况。的情况。门门磁：用于检测门的安全磁：用于检测门的安全/开关状态等。开关状态等。电电源：整个系统的供电设备，分为普通和后备式（带蓄源：整个系统的供电设备，分为普通和后备式（带蓄电池的）两种。电池的）两种。6.传输部分传输部分传输部分主要包含电源线和信号线。如门禁控制器、读传输部分主要包含电源线和信号线。如门禁控制器、读卡器、电控锁都需要供电；门禁控制器同读卡器、门磁卡器、电控锁都需要供电；门禁控制器同读卡器、门磁之间的信号线；等等。之间的信号线；等等。2.1.2门禁系统设计目标门禁系统设计目标通过通过RFID技术，验证电子钥匙（射频门禁卡）的合法性，技术，验证电子钥匙（射频门禁卡）的合法性，控制电子门锁的开启；对射频门禁卡信息进行管理；对控制电子门锁的开启；对射频门禁卡信息进行管理；对用户信息进行管理。同时记录出入信息作为考勤管理用户信息进行管理。同时记录出入信息作为考勤管理.实实现自动，安全的射频门禁管理目标。现自动，安全的射频门禁管理目标。该门禁系统的设计目的是实现人员出入控制、考勤数据采该门禁系统的设计目的是实现人员出入控制、考勤数据采集、数据统计和信息查询过程的自动化；方便人员进出集、数据统计和信息查询过程的自动化；方便人员进出开锁与报到，方便管理人员统计、考核实验室人员出勤开锁与报到，方便管理人员统计、考核实验室人员出勤情况。情况。2.1.2门禁系统功能需求门禁系统功能需求市场应用门禁系统具体的功能需求如下：市场应用门禁系统具体的功能需求如下：卡片使用模式：卡片使用模式：可采用非接触式射频卡和韦根卡。可采用非接触式射频卡和韦根卡。刷卡开门：刷卡开门：用户进入门禁管制区域时需刷卡，阅读器读取信息用户进入门禁管制区域时需刷卡，阅读器读取信息后，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，不合法则发出报警，同时记录用户刷合法则发出开门指令，不合法则发出报警，同时记录用户刷卡事件。卡事件。按钮开门：按钮开门：对于安全级别较低的门禁管制区域或者不需双向管对于安全级别较低的门禁管制区域或者不需双向管制的区域，用户可选择按钮开关门；出入等级控制：系统可制的区域，用户可选择按钮开关门；出入等级控制：系统可任意对卡片的使用时间、使用地点进行设定，即对不同的卡任意对卡片的使用时间、使用地点进行设定，即对不同的卡片进行时区管制和节假日管制、有效期管制、访问区域的管片进行时区管制和节假日管制、有效期管制、访问区域的管制。具有合法权限的用户才可开门，对非法行为系统将会报制。具有合法权限的用户才可开门，对非法行为系统将会报警。警。时间段设置：时间段设置：不同的用户的时段和访问区域可编程设置，同时不同的用户的时段和访问区域可编程设置，同时对某些安全性较高的门禁区域，必须有多卡认证功能，必须对某些安全性较高的门禁区域，必须有多卡认证功能，必须多用户在规定时间内刷卡才能开门。多用户在规定时间内刷卡才能开门。报警功能：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、阅如发生控制器异常、非法卡开门、强制开门、开门超时、阅读器或者控制器被破坏等事件时则系统将发出报警信号、并记录事读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。件。定时事件：定时事件：系统可设置定时事件，对某些门禁管制区域实施定时开关门系统可设置定时事件，对某些门禁管制区域实施定时开关门处理；互锁判断功能：系统可对某些管制区域设置互锁条件，当输处理；互锁判断功能：系统可对某些管制区域设置互锁条件，当输人端口状态满足互锁条件的时候方可进行开关门处理。人端口状态满足互锁条件的时候方可进行开关门处理。局域网互联功能：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，共同完成对出入口的监控和管理。上位机管理系统可对控制器进行参数的设对出入口的监控和管理。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。新用户信息，节假日信息、时段信息等。远程控制：远程控制：门禁管理系统通过网络可远程控制门锁的开启和关闭。门禁管理系统通过网络可远程控制门锁的开启和关闭。实时监控：实时监控：门禁管理系统实时监控各个门的状态和用户的刷卡信息。门禁管理系统实时监控各个门的状态和用户的刷卡信息。时间校正：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。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：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，便于进行用户的考勤管理和发生事故后及时进行处警时间等记录，便于进行用户的考勤管理和发生事故后及时进行处理。理。依据专业特点及对知识点的要求，本课程门禁系统项目实依据专业特点及对知识点的要求，本课程门禁系统项目实施的需求功能如下：施的需求功能如下：卡片使用模式：卡片使用模式：采用采用125KHz非接触式物联网射频卡。非接触式物联网射频卡。刷卡开门：刷卡开门：用户进入门禁管制区域时需刷卡，读卡器读取用户进入门禁管制区域时需刷卡，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，不合法则发出报警，同合法，如合法则发出开门指令，不合法则发出报警，同时记录用户刷卡事件。时记录用户刷卡事件。管理控制：管理控制：控制器的记录进行收集管理，可增加、删除、控制器的记录进行收集管理，可增加、删除、更新用户信息。更新用户信息。记录存储：记录存储：系统可将门禁控制器运行产生的所有用户刷卡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，便于进行用户的考勤管理和发事件、报警时间等记录，便于进行用户的考勤管理和发生事故后及时进行处理。生事故后及时进行处理。2.2125KHz物联网射频卡物联网射频卡125KHz物联网射频卡主要有台湾物联网射频卡主要有台湾4001卡、瑞士微电卡、瑞士微电EM4100（H4001）卡、）卡、EM4150卡、卡、EM4609卡、卡、Temice5551卡、卡、AtmelT5557卡、卡、AtmelAT88RF256-12卡、等。其中使用较多的是台湾卡、等。其中使用较多的是台湾4001卡、瑞士微电卡、瑞士微电EM4100卡，卡内主芯片分别是卡，卡内主芯片分别是4001和和EM4100，它们都，它们都是只读型射频卡，均都采用是只读型射频卡，均都采用125kHz的典型工作频率。本的典型工作频率。本项目使用项目使用EM4100卡作为门禁系统门卡，故只详细介绍卡作为门禁系统门卡，故只详细介绍EM4100卡相关内容。卡相关内容。2.2.1EM4100射频卡简介射频卡简介EM4100(原名原名H4100)是一款用于是一款用于RF只读收发器的只读收发器的CMOS集集成电路。这个芯片通过放置于电磁场中的外部线圈获得成电路。这个芯片通过放置于电磁场中的外部线圈获得电源，同时从线圈的一端得到运行时使用的主时钟。通电源，同时从线圈的一端得到运行时使用的主时钟。通过开启和关闭调制电流的方式，芯片可以把工厂预编程过开启和关闭调制电流的方式，芯片可以把工厂预编程的的64bit标签信息返回给阅读器。标签信息返回给阅读器。通过激光熔断集成电路内部多晶硅连接的方式，可以为每通过激光熔断集成电路内部多晶硅连接的方式，可以为每一个芯片编程一个唯一的识别码。一个芯片编程一个唯一的识别码。EM4100提供多种选项（注：修改集成电路内部的金属线连提供多种选项（注：修改集成电路内部的金属线连接。）定义编码类型和数据速率。编码数据接。）定义编码类型和数据速率。编码数据bit的发送速的发送速率可以是率可以是64，32或者或者16个载波周期；数据编码方式可个载波周期；数据编码方式可以是曼切斯特编码（以是曼切斯特编码（Manchester），双相编码），双相编码（Biphase）或者相移键控（）或者相移键控（PSK）。）。1、EM4100芯片引脚设置芯片引脚设置EM4100芯片只有芯片只有4个引脚，引脚设置如图个引脚，引脚设置如图2-7所示。所示。4个个引脚分别为电源引脚分别为电源VDD、电源地、电源地VSS、天线线圈连接端、天线线圈连接端COIL1、COIL2。2、EM4100射频卡典型的操作配置射频卡典型的操作配置EM4100芯片内核消耗很低的功率，因此应用电路没有必芯片内核消耗很低的功率，因此应用电路没有必要增加一个电源缓冲电容。要增加一个电源缓冲电容。EM4100内部已经集成了一个内部已经集成了一个74pF的并联谐振电容。一个外部线圈连接到的并联谐振电容。一个外部线圈连接到EM4100就可就可以实现芯片的典型应用，以实现芯片的典型应用，EM4001典型配置如图典型配置如图2-8所示。所示。3、EM4100射频卡芯片特点射频卡芯片特点激光可编程的激光可编程的64bitMemory空间空间提供多种数据率和编码方式选择提供多种数据率和编码方式选择片内集成谐振电容片内集成谐振电容片内集成电源缓冲电容片内集成电源缓冲电容片内集成电压限位功能片内集成电压限位功能片内集成全波整流片内集成全波整流低阻抗器件提供大调制深度低阻抗器件提供大调制深度100-150kHz工作频率工作频率非常小的芯片尺寸，方便植入非常小的芯片尺寸，方便植入非常低的功耗非常低的功耗2.2.2EM4100射频卡内部电路框图射频卡内部电路框图EM4100芯片内部功能模块有时钟提取器，时序器、全波整流芯片内部功能模块有时钟提取器，时序器、全波整流器、数据调制器、数据编码器、记忆阵列、谐振电容组成，器、数据调制器、数据编码器、记忆阵列、谐振电容组成，如图如图2-9所示。所示。2.2.3EM4100编码描述编码描述EM4100提供多种选项提供多种选项，定义编码类型和数据速率。编码数定义编码类型和数据速率。编码数据据bit的发送速率可以是的发送速率可以是64，32或者或者16个载波周期；数据编个载波周期；数据编码方式可以是曼切斯特编码（码方式可以是曼切斯特编码（Manchester），双相编码），双相编码（Biphase）或者相移键控（）或者相移键控（PSK）。1、曼切斯特编码曼切斯特编码曼切斯特编码是在一个数据曼切斯特编码是在一个数据bit发送期间的中点总会产生一发送期间的中点总会产生一个从开到关或者从关到开的翻转。数据个从开到关或者从关到开的翻转。数据bit从从0到到1或者从或者从1到到0变化时，相位发生改变。下图中数据流值的高电平表示调变化时，相位发生改变。下图中数据流值的高电平表示调制器开关打开，低电平表示关闭。制器开关打开，低电平表示关闭。2、双相编码双相编码双相编码是在每一个双相编码是在每一个bit的起始时刻，会发生一次翻转。的起始时刻，会发生一次翻转。逻辑逻辑1的传送期间状态保持不动，逻辑的传送期间状态保持不动，逻辑0的传送期间在中的传送期间在中间发生一次状态翻转。间发生一次状态翻转。3、PSK编码编码PSK编码是在每一个载波周期，调制开关交替地开启和编码是在每一个载波周期，调制开关交替地开启和关闭，当检测到一个相位移动时，表示逻辑关闭，当检测到一个相位移动时，表示逻辑0发送了，如发送了，如果经过一个数据位传送周期，还没有检测到相位移动，果经过一个数据位传送周期，还没有检测到相位移动，表示发送了一个逻辑表示发送了一个逻辑1。2.2.3EM4100中的中的IC存储单元存储单元1、曼彻斯特和双相编码模式的曼彻斯特和双相编码模式的IC存储单元存储单元EM4100包含被分成包含被分成5组的组的64bit数据信息。其中数据信息。其中9bit的头信息，的头信息，10位行校位行校验信息（验信息（P0-P9），），4列校验位（列校验位（PC0PC3），），40个数据位（个数据位（D00-D39）以及设置成）以及设置成0的一个停止位。如的一个停止位。如下下图所示。图所示。111111111D00D13,该8bit为厂商自定义信息；P0P1为行校验位D00D01D02D03P0D10D11D12D13P1D20 D93，32bit为可编程ROM数据，用来唯一标识该卡片，P2P9为对应的行校验位D20D21D22D23P2D30D31D33D33P3D40D41D42D43P4D50D51D52D53P5D60D61D62D63P6D70D71D72D73P7D80D81D82D83P8D90D91D92D93P9列校验位PC0PC1PC2PC302、PSK模式的模式的IC存储单元存储单元PSK编码的编码的IC的的P0和和P1为奇校验比特，总是为奇校验比特，总是0。P2到到P9为偶校验比特。列校验为偶校验比特。列校验PC0到到PC3bit的计算包括版本信的计算包括版本信息比特，都是为偶校验。息比特，都是为偶校验。2.3125KHz射频卡门禁系统原理射频卡门禁系统原理射频卡门禁系统包括软件和硬件两部分，本项目设计的门射频卡门禁系统包括软件和硬件两部分，本项目设计的门禁系统功能框图如图禁系统功能框图如图2-14所示。所示。2.3.1125KHz门禁阅读器结构原理门禁阅读器结构原理图图2-15阅读器结构原理框图阅读器结构原理框图2.3.2125KHz门禁阅读器电路原理门禁阅读器电路原理125KHz门禁射频卡阅读器电路原理图如图门禁射频卡阅读器电路原理图如图2-16所示。所示。2.4125KHz射频卡门禁系统硬件设计射频卡门禁系统硬件设计M106BWNL-34是阅读器核心是阅读器核心模块，采用模块，采用125KHz射频基站。射频基站。当有卡靠近模块时，模块会以当有卡靠近模块时，模块会以韦根或韦根或UART方式输出方式输出ID卡卡卡卡号，用户仅需简单的读取即可，号，用户仅需简单的读取即可，该读卡模块完全支持该读卡模块完全支持EM、TK及其兼容卡片的操作，非常适及其兼容卡片的操作，非常适合于门禁、考勤等系统的开发。合于门禁、考勤等系统的开发。M106BWNL-34同时提供了板同时提供了板载天线和供电控制电路，并有载天线和供电控制电路，并有电源供电指示电源供电指示LED等外围支持等外围支持电路。用户可以通过电路。用户可以通过IF1接口把接口把此模块接入自己的系统，从而此模块接入自己的系统，从而为自己的系统实现为自己的系统实现RFID阅读器阅读器功能。功能。图图M106BWNL-34模块及引脚设置模块及引脚设置图图2-18M106BWNL-34外围外围接口电路接口电路图图2-19125KHzRFID板级阅读器模块实物图板级阅读器模块实物图2.5125KHz射频卡门禁系统软件设计射频卡门禁系统软件设计作业与思考题作业与思考题什么是物流自动识别技术？什么是物流自动识别技术？如何理解自动识别技术在现代物流中的作用和地位？如何理解自动识别技术在现代物流中的作用和地位？什么是条码？它具有什么样的特点？什么是条码？它具有什么样的特点？条码技术的工作原理是什么？条码技术的工作原理是什么？EAN13EAN13码的编码规则是什么？码的编码规则是什么？什么是什么是POSPOS系统？其主要应用在哪些方面？系统？其主要应用在哪些方面？什么是无线射频技术？其系统组成和工作原理是什么？什么是无线射频技术？其系统组成和工作原理是什么？无线射频技术具有什么样的特点？无线射频技术具有什么样的特点？9、静夜四无邻，荒居旧业贫。2024/8/252024/8/25Sunday, August 25, 202410、雨中黄叶树，灯下白头人。2024/8/252024/8/252024/8/258/25/2024 10:01:30 AM11、以我独沈久，愧君相见频。2024/8/252024/8/252024/8/25Aug-2425-Aug-2412、故人江海别，几度隔山川。2024/8/252024/8/252024/8/25Sunday, August 25, 202413、乍见翻疑梦，相悲各问年。2024/8/252024/8/252024/8/252024/8/258/25/202414、他乡生白发，旧国见青山。25 八月 20242024/8/252024/8/252024/8/2515、比不了得就不比，得不到的就不要。八月 242024/8/252024/8/252024/8/258/25/202416、行动出成果，工作出财富。2024/8/252024/8/2525 August 202417、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2024/8/252024/8/252024/8/252024/8/259、没有失败，只有暂时停止成功！。2024/8/252024/8/25Sunday, August 25, 202410、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2024/8/252024/8/252024/8/258/25/2024 10:01:30 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2024/8/252024/8/252024/8/25Aug-2425-Aug-2412、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2024/8/252024/8/252024/8/25Sunday, August 25, 202413、不知香积寺，数里入云峰。2024/8/252024/8/252024/8/252024/8/258/25/202414、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。25 八月 20242024/8/252024/8/252024/8/2515、楚塞三湘接，荆门九派通。八月 242024/8/252024/8/252024/8/258/25/202416、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2024/8/252024/8/2525 August 202417、空山新雨后，天气晚来秋。2024/8/252024/8/252024/8/252024/8/259、杨柳散和风，青山澹吾虑。2024/8/252024/8/25Sunday, August 25, 202410、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2024/8/252024/8/252024/8/258/25/2024 10:01:30 AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2024/8/252024/8/252024/8/25Aug-2425-Aug-2412、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2024/8/252024/8/252024/8/25Sunday, August 25, 202413、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2024/8/252024/8/252024/8/252024/8/258/25/202414、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。25 八月 20242024/8/252024/8/252024/8/2515、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。八月 242024/8/252024/8/252024/8/258/25/202416、业余生活要有意义，不要越轨。2024/8/252024/8/2525 August 202417、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2024/8/252024/8/252024/8/252024/8/25MOMODAPOWERPOINTLorem ipsum dolor sit, eleifend nulla ac, fringilla purus. 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