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基于RFID的智能家居门禁系统设计

基于RFID的智能家居门禁系统设计

设计一个基于RFID的智能家居门禁系统,要求通过RFID读写器读取IC卡信息,如果是系统已注册的合法卡,则打开电控门锁;如果为非法卡,则电控锁打不开;若在短时间内连续3次非法刷卡通不过,发送报警信息给预定手机号码,提示业主。 通过该课题的设计与实现,

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  • 详细描述

    基于RFID的智能家居门禁系统
    摘要:在现代科技技术日益迅速发展的时代中,在智能家居统的时代,门禁系统俨然成为了其中不可缺少的一个重要部分,它不仅仅可以维护人们自身安全,可以以保护人们的财产安全,也给人们的的生活提供了便捷的生活方式。所以,随着物联网技术的成熟及广泛应用,智能家居也就走进了千家万户,对于智能门禁系统的设计与研究已经成为了重要的发展趋势。
    当今时代,RFID应用系统已经被广泛的应用到各个领域,比如:家庭、校园、社会办公楼宇、物品保护、消费等,并且正在以前所未有的速度在迅猛的发展,也引起了众多国家的重视。同时,在访问控制管理系统和RFID技术的研究也逐渐趋于成熟。
    门禁系统是现代安全管理系统的模型,其中所涉及到新的电子技术、计算机技术、机械、光学、通讯技术、生物技术等,利用现代电子信息技术控制内部和外部访问的建设,人或者物,一个自动化的系统有着记录、报警、拒绝等方面的操作,比如政府机关、学校机房、图书馆、银行、军械库、办公室、智能小区、宾馆,工厂等。
    本篇论文主要说的是读写器(Reader)和PC电脑系统的界面做了设计。首先根据功能需求分析对读写器进行软件硬件总体设计级规模划分,软件部分编写代码来读取IC卡的卡号。该系统的完成,为智能家居的门禁提供了便捷。
    关键词:智能家居门禁、射频识别、读写器、IC卡。
    Access Control System of Intelligence Home Based on RFID
    Abstract: In the modern era of technology increasingly rapid development of science and technology, in the era of the smart home system, entrance guard system has become one of the indispensable important part, it not only can maintain their own safety, can in order to protect people's property security, also to people's life provides a convenient way of life. So, with the maturity of Internet technology and the wide application of smart home has entered innumberable families, design and research of intelligent entrance guard system has become an important development trend.
    In this day and age, the RFID application system has been widely applied to various fields, such as: family, school, office building, items, protection, consumer society, etc., and are at an unprecedented rate in the swift and violent development, also has attracted the attention of a great many countries. At the same time, in the access control management system and RFID technology research also gradually mature.
    Entrance guard system is the modern safety management system model, which involves the new electronic technology, computer technology, mechanical, optical, communication technology, biotechnology, etc., use of modern electronic information technology to control the construction of internal and external access, people or things, an automated system has a record, alarm, refused to aspects such as operation, such as government agencies, schools, computer room, library, bank and the armory, office, intelligent community, hotels, factories, etc.
    This paper mainly said is the read/write device (Reader) and PC computer system interface design. First of all, according to the function requirement analysis for read/write device software hardware overall design level scale division, software part code to read the IC card number. The completion of the system, provides a convenient for smart home entrance guard.
    Keywords:smart home entrance guard, rfid, read and write device, IC card.

    目录
    一、绪论 1
    1.课题研究的背景和意义 1
    2.门禁系统发展的趋势 2
    3.国内外的研究现状 3
    4.本文研究的主要内容和结构 4
    二、智能家居系统 5
    1.智能家居的前景 5
    2.智能家居系统的定义 5
    3.智能家居系统的发展趋势 5
    三、系统的主要技术 7
    (一)射频识别应用系统 7
    1.RFID系统基本概念 7
    2.RFID应用系统组成 7
    3.RFID系统分类 8
    4.RFID应用系统搭建流程 8
    5.RFID的典型应用系统 9
    (二)智能门禁系统 10
    1.门禁系统的组成 11
    2.门禁系统的功能 12
    3.门禁系统采用的通信协议 14
    四、门禁系统硬件设计 15
    1.系统介绍和主要硬件设备 15
    2.设备的介绍 15
    3.标签的选型 16
    五、门禁系统软件设计 18
    1.界面设计 18
    2.系统代码 18
    六、智能家居的总结与展望 21
    1.总结 21
    2.展望 22
    总结 25
    参考文献 26

    、绪论

    1.课题研究的背景和意义

    从最近几年的社会经济发展来看,社会经济正在迅猛的发展,但与此同时,也就相应的会发生很多的安全隐患了。经济的持续增长有时也会导致犯罪的发生并且商业的激烈竞争也使得商业情报的安全问题成为了人们关注的焦点,对于好多重要的单位或者机关的出入门禁权限应该有一定的控制,比如资料管理室、国家科研室、与民生国计有关的事业单位等等。人们在追求安全感的道路上,也就导致了对现代化建筑的安全的要求愈来愈高。尽管,在智能楼宇的保安体系中,不单单包含了闭路电视、防盗和报警这些措施,此外,它还包括了少许基本的门锁以及防盗的设施,但是这些设施却远远赶不上人们对安全感日趋增长的要求。
    智能门禁系统就因此而产生了。遵循着现在科学技术的迅速发展的步伐,现代人的平时生活里其实已经有了智能管理的伴随了,然而在智能管理系统中,门禁系统也是其中的一个,它的功能有很多,访问控制、安全报警、实时监测等。智能门禁系统是建筑的重要管理渠道。门禁系统不仅可以控制人们的出入,还可以控制人们在楼宇内及敏感区域的行为。在有安装了装置的地方,例如在建筑物入口、电梯和其他地方,如:读卡器、密码键盘、指纹识别器等,如果你想要进入大楼,必需要持有相匹配的卡,又或者是输入准确的密码,还有就是用自己的指纹去通过指纹识别。门禁体系最大的好处就是保证了人们进出建筑内的安全,授权的人可以进入,不明人士就没法进去了。门禁管理系统不单单对内部管理提供了方便,并且加强了对内部的安全的保障,毋庸置疑,也为住户们提供了安全、便捷和高效的居住环境。
    RFID(Radio Frequency Identify)是一种无线射频识别技术,它是自动识别技术的一种。RFID设备一般包含阅读器、一个(多个)包含数据信息的标签或者应答器。本文将要研究顺应时代发展的潮流,也就是RFID射频识别技术在门禁控制系统中的应用。目前,在访问控制中,动物标识、汽车发动机防盗和电子道路收费,RFID技术都起到了十分大的作用。在这里,我们研究了智能家居门禁系统,它又被称作出入管理控制系统,在智能系统中,它又属于弱电系统中的一种。
    随着物联网技术的成熟及广泛应用,智能家居走进千家万户,实现环境监测、红外监测、防盗报警、照明控制和窗帘控制等多功能,为大众提供安全、舒适、便捷的生活环境。为了顺应现代飞速发展的信息时代需求,为了确保建筑内部安全,还有让用户对自己的需求的有求必应,所以门禁系统就这样产生了。门禁系统具有很多技术,实现了卡与锁进行对话的功能,改变了以往用钥匙来开锁的传统模式,而是利用卡来开锁,,为门禁管理开辟了一条新路。,它不仅提供了一种安全、快捷和更加科技的管理方式,也给使用者带来便利。为此,本篇论文主要研究的是一种基于射频识别(简称:RFID)技术的智能家居门禁系统。

    2.门禁系统发展的趋势

    随着计算机技术的逐渐普及与迅速发展,以及门禁系统的迅速发展和普及,在这个过程中也就渐渐地被计算机所取代了,并且逐渐向智能化的方向发展。同时,越来越多的企业开始学习和建立网络系统以及并且接入了互联网的组织。在网络上挂的企业管理,具有简单、无人、智能的优点,在智能化方面是很好的发展。门禁系统的安全控制系统在各企业的安全入口的位置起着决定性的作用,其应用领域也愈来愈广阔,它的发展空间空间已经完全超越了其传统的“门禁”概念。由此得出,门禁系统会有更加开阔的发展前景,根据现在门禁系统的发展状况以及最近几年的市场需要,将来门禁系统发展的趋势将会由以下几点特点来呈现:
    (1) IC卡容量大、可读写,对于实现一卡通的功能有很大的帮助,是未来RFID卡的主要发展趋势,。
    (2)门禁系统也相应的在新的领域中提出了少许新的建议。
    (3)通道的开放化可以开启门禁对出入口进行控制,比如:上班签到、地铁出入口、游乐场等公共产所出入口等。
    (4)人流量大的地方,可以进行快速的通过、计数、考勤、验证。
    (5)国家基于局域网/广域网远程管理世界连锁企业,数据共享和基于访问控制管理系统。
    (6)门禁系统的智能门禁系统的另一个重要的发展方向是先进的,先进的智能门禁系统是一种网络访问控制,其功能非常齐全。但是对于普通的企业、住宅区来讲,这种却并非是最理想的选择。但是,在国家重要的机关便是常常用到的,比如:国家边防、军事等。

    3.国内外的研究现状

    目前,门禁系统发展在欧洲和美国那边,市场已经逐渐成熟,产业分工明确,不单单如此,还在国际市场上头占据了相当大的份额。国外门禁系统的知识品牌有 HID、英格索兰、霍尼韦尔等。在国外,设计师设计的门禁系统越是安全价格也就相对的会高,所以,基于RFID技术的门禁系统控制器的价格正常超过七八千,一般整个系统的市场报价都平均至少在万元以上,其中包括了读取器、IC卡、门锁、控制器、软件等部分。然而,由于各个公司之间的竞争也是十分激烈,而且每个公司也都为了能在门禁市场中可以分得一杯羹,所以,在市场的入口,门禁的产品价格也在连续的大幅下落,使得现如今一套系统的报价只在1000美元左右了,己经进入了普遍广泛使用的时代。因为有了技术上的不断完善进步以及国内外市场的逐步成熟与开放,所以,行业公司垄断的局势已逐步被打破了,人们己经能够更加方便的购买到自己所需要的部分零件设备,来源可以是从不同的公司里面购买,继而,自己进行系统集成,这样就可完成整套系统的安装。
    不论是在中国,又或者是亚洲,门禁系统还没有能够初步成型,而是处于一个初步阶段中。现代的人对于门禁系统的了解还不是很深入,还仅仅停在认识教育和试用阶段中。
    国内从事门禁系统有达实智能、捷顺、科松、中控、全易通等公司。然而,当前中国也有不少的厂家在技术方面去仿造国际上优异的门禁系统,可是,欧美国家和 少数亚洲国家却垄断了一些生产IC卡和读取卡器的重要的技术,真正大批量生产的厂家还是只有美国;英国、德国紧跟其后;日本、新加坡、台湾三个处于同一层次;中国目前正在处于初始阶段的跟进中。虽然我们国家内部己经开始实行“金卡工程”,并且关于非接触式IC卡技术的开发和应用赋予了极高的重视,但是,我国对门禁系统的利用还在出在一个发展的阶段,没有那么成熟,所以,就导致对门禁系统的研究势在必行,是必不可少的一部分。综上所述,主要是以下几点:
    (1)目前,在国内,我们对门禁体系的研究已经不再是那么肤浅的了,已经从浅浅的认识和少数使用开始进入到了研发的阶段了,但是在门禁系统的设计和建设的过程当中,还存在一些不足之处,总结归纳为以下几点:  
    ①在国外,已经在使用的集成模块主要有读写器、访问控制器、天线模板这几类;
    ②对国外已经有的了系统进行仿造;
    ③产品太过单一、开发成本比较高。  
    (2)此外,在这一领域的技术中,也存在很多中国的商家,在仿造外国的杰出的门禁系统,主要有的做法有两种,其中一个是,购买外国品牌的门禁配件(以读写器为主),买回来之后,在对配件进行第二次的改造与设计,虽然这样设计出来的性能相当好,并且还能够满足许多对安全要求很高的场合,但是它的价格太高了。另一个是,除了购买核心芯片之外,其余的配件都是建立在国外优秀质量的产品为基础上经行深入的钻研与探究的。这样的方式显得更加灵活,客户对门禁系统的不同要求和需求也就相应的可以随时进行改变,并且相对来说价格也就便宜得多。然而,在系统布局构造这些方面来说,国内的门禁系统最重要的是以控制器作为构建的核心,但是,门控器很多都是国外企业来研制的。简单的来说,也就是门禁控制器首先接收到了来自读卡器的信息,然后,再根据信息的准确与否来决定是否要开门。 

    4.本文研究的主要内容和结构

    硬件系统和软件系统是智能门禁系统设计的两个重要组成部分。硬件系统包括射频卡读写器和IC卡两个方面;软件系统包括IC卡程序读写的设计和串口通信的程序编写,以及设计门禁系统的大致界面。根据系统的硬件与软件之间的来建立通信协议,并且在.Net的基础之上来实现两者之间的串口通信,并且设计出比较人性化的管理界面。
        本篇论文的主要思绪是以下几个部分:第一章:绪论,首先提出了论文的研究背景和意义,接着讲述门禁系统的发展趋势,然后介绍了国内外的研究现状最后确立了本文的研究内容和结构。第二章:基于RFID的智能家居门禁系统理论研究基础。主要介绍了智能家居系统的定义、前景、发展趋势以及基于物联网技术的智能家居系统。并且介绍射频识别(RFID)系统的概念、射频识别系统的组成及工作原理,着重阐述了IC卡技术的特点,并讨论了RFID的系统安全性。第三章:射频识别应用系统:RFID系统基本概念、系统组成、系统分类、系统搭建流程和典型应用系统。第四章:门禁系统硬件设计。主要介绍了读卡器的硬件设计,包括系统介绍和主要硬件设备、读卡器设备的详细介绍、标签的选型。第五章:门禁系统读取卡号的程序设计。包括界面设计、系统代码。第六章:基于RFID的智能家居门禁系统的总结与展望。


    参考文献

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