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基于STM32单片机和RFID射频技术的智能防盗门禁系统设计

一、选题简介、意义

1.选题简介

     本课题设计一种基于RFID识别的智能防盗系统。采用STM32单片机为控制核心，通过RFID射频技术实现正确精准的身份识别功能，整个防盗系统配备液晶显示的人机交互界面，可以显示人的身份信息。同时整个系统还具有报警提示功能。 

2.选题意义

    在当今社会，经济发展和技术进步。但是，公共安全仍然是最受关注的问题。 采取技术措施预防和打击不良行为是一种有效的方法。 总是有数百个为此目的而开发的防盗设备。 但是，现实生活中的防盗设备并没有发挥其应有的作用。 究其原因，除了对问题的认识外，安全产品的主要成本已经不能满足社会的需求。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

课题研究：智能防盗系统

主要研究内容：研究一种智能防盗系统。 

1、本课题智能防盗系统采用STM32单片机作为主控芯片，实时采集RFID模块的数据和对整个电气结构的控制。

2、对比市面上现有的众多RFID模块的通信功能、响应速度等参数。

3、设计整个系统框架，液晶显示、报警电路、电磁阀控制电路和RFID模块的通信控制。 

要解决的问题：

1、市面上RFID模块和RFID电子标签种类繁多，选取一种廉价且适合本课题的RFID模块。                

2、RFID模块的数据采集和与单片机之间的通信。

预期目标：

1、完成智能防盗系统的设计；

2、完成智能防盗系统论文一篇；

3、单片机的编程和硬件电路的设计，实现整体功能。

4、完成毕业设计论文的撰写，论文结构合理、格式规范、逻辑清晰。

研究步奏：前期调研→电路结构设计→程序框架→程序设计→硬件结构的搭建→软硬件联合调试→整体测试。

研究方法：本课题采用文献资料研究和实验法进行研究。通过文献资料研究，提出智能防盗系统设计的整体电路的设计、程序结构框架的设计等。通过实验法不断的在软硬件结构件进行调整实验，最终达到我们智能防盗系统设计的目标。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

设计体系：第一章  绪论 

          第二章  总体方案设计        

          第三章  硬件电路的设计和论证

          第四章  软件和程序设计

          第五章  总结及致谢

设计结构：

目录

第一章 绪论 3

1.1 研究背景 3

1.2 本课题的发展趋势及现状 3

1.3 本课题的详细综述 5

1.3.1 本课题研究的目的 5

1.3.2 本课题研究的内容 5

第二章 本课题方案设计 5

2.1 系统框图说明 5

第三章 本课题硬件模块选型和电路的设计 6

3.1 单片机的选型及电路设计 6

3.1.1 STM32单片机发展史及概述 7

3.1.2 STM32单片机的开发环境 9

3.1.3 STM32单片机最小系统电路 10

3.1.4 电源电路图 11

3.1.5 串口下载电路图 11

3.2 RFID射频模块的选型及电路设计 12

3.2.1 RFID标签PN532读写电路 14

3.3 电磁锁模块的选型及电路设计 15

3.3.1 电磁锁控制电路 16

3.4 继电器模块的选型及电路设计 17

3.4.1 继电器电路设计 18

3.5 蜂鸣器报警模块的选型及电路设计 19

3.5.1 蜂鸣器电路设计 20

3.6 液晶模块的选型及电路设计 20

3.6.1 液晶模块电路设计 21

第四章 软件程序设计 22

4.1 程序流程图 22

4.2 主程序设计 23

4.3 NFC程序设计 27

第五章 软硬件调试 30

5.1 调试 30

第六章 总结及致谢 31

参考文献 32

 

第一章 绪论

1.1 研究背景

随着科学技术的不断进步和现代社会的不断发展人们的生活水平和城市房屋都有了很大的变化但是也伴随发生了各种各种的的事情，首挡其冲的是城市人们的房屋安全问题是最终的。目前家庭所使用的普通的防盗门要么使用传统的钥匙锁作为开锁工具要么使用门卡之类的打开门，但是因为现在城市生活节奏的加快人们平时出门上班或者出去买东西都要带着开门的钥匙或者门禁卡，要是万一出门没有带钥匙或者门禁卡就少不了一顿忙活才能打开门所以很无奈。不仅仅是因为出门带钥匙或者门禁卡不方便还因为现在城市内流动的人口非常堵所以偷盗盗窃事故的频发和现在的犯罪分子的偷盗犯案手段越来越高级甚至都是使用高科技手段进行偷盗犯案。所以这就导致普通的防盗门等安全防盗系统不能适应现在的社会也不能满足生活快节奏的人们的平时的生活的要求。这时候智能防盗的门禁系统在整个行业中越来越受到了重视智能防盗门禁系统的专业术语又称为智能防盗出入口自动化管理系统。智能防盗门禁系统涉及到多个学科主要包括电信电子、机械结构和计算机通讯等技术这些技术的组合功能实现了对门内外的出入有一个控制和报警预险等功能。智能防盗门禁系统主要的防护功能是方便房屋户主人或者超市商店等内部的人员的出入这样就可以杜绝陌生人或者外来人员的随意出入方便内部管理加强了家庭或者超市商店的安保强度。近几年以来人们也发明出了几种安全防盗系统来进行家庭的防盗管理例如电子密码锁和射频卡识别等系统。但是上面所讲的几种安全防盗系统都有着一定的局限性和缺陷。而RFID射频技术是一种可以自动识别的无线射频技术而且在我们的平生活中也是非常常见到的RFID射频识别技术是通过射频信号自动识别目标数据的非接触式的技术而且工作的时候不需要人为的进行操作完全是自动操作。

1.2 本课题的发展趋势及现状

RFID射频技术的刚发明出来的时候是应用在军事领域的并没有在民事领域大力发展在加上当时是处于二战时期技术比较落后等诸多因素并没有引起很大的关注。随着科学技术的不断发展和RFID射频领域的不断探索近十几年来RFID射频技术不断的被应用于各行各业最普遍的应用就是RFID射频门禁系统。门禁系统的发展也是伴随着人类社会发展的进程一起发展起来的。早在人类原始社会的时候随着人类社会的发展渐渐的有了个人的私有财产也就诞生了要保护自己的私有财产不被其他人侵犯意识。在原始社会的人们就开始了有保护看管自己的家庭领地的意识所以就有了后来的出入口的控制也就是演变成了我们现在智能防盗门禁系统。再到后来人们的安全意识的不断的提高就产生了门和锁等防护措施但是传统的门和锁只是单纯的机械结构装置都会很容易的就被破坏掉如果钥匙丢失就可能连门带锁一起换掉。再到后来随着人类科技的产生人们为了弥补上述门和锁的缺点人们发明了磁卡式的门禁系统，这时候人们可以使用磁卡来控制锁的开关安全防护的能力也大大提高但是磁卡式的门禁系统也是有缺点的。因为使用的磁条可以存储的信息量非常少而且不断刷卡开锁会造成磁卡的机械式的磨损所以这就使得磁卡式的门禁系统安全性能和可靠性能都受到了很大的限制。

随着电子计算机技术的飞速发展电子门锁的技术也得到了迅猛的发展尤其是现代化的智能IC卡片的技术，然后就是接触式的智能IC卡和密码按键的门禁系统发展起来受到了很多人的使用它的原理是以家庭使用的计算机电脑为控制大脑，然后通过有线或者无线连接到各个传感器模块或者读卡器之类的来管理使用门。但是经过时间的检验和接触式的智能IC门禁系统的应用规模的不断扩大发现了越来越多的无法改善或者说完善的缺点使得接触式智能IC门禁系统发展遭到的滞缓。随着信息化服务业的全球化社会对信息载体的便携性安全性等要求于是非接触式的智能IC卡门禁系统横空出世具有非凡的潜力受到各界的关注和重视。

RFID射频卡的技术应用在外国开始研究使用已经有很长一段时间了，在欧美等发达的国家中智能防盗门禁系统的发展速度非常迅猛而智能防盗门禁系统是因为改变了传统的防盗措施防盗报警等缺点才能如此迅速的崛起。最近几年来国内的智能防盗门禁系统开始盛行起来而且基本适合各种场合各种住宅商用地方。

1.3 本课题的详细综述

1.3.1 本课题研究的目的

本课题的研究目标是一种基于RFID射频技术的智能防盗门禁系统，我们设计的是以STM32单片机为主控芯片来控制其他硬件模块并进行数据的运算和处理。以RFID射频识别技术来识别人身份的也就是说持有对应的RFID射频卡的人可以通过门禁系统。RFID把读取的数据传递给STM32单片机进行分析处理然后再控制其他硬件模块执行相应的机制。同时本课题设计的还配备液晶模块进行数据的显示和必要信息的输出。

1.3.2 本课题研究的内容

在本课题的研究制作中首先是参考现有成熟的智能防盗的门禁系统的设计方案和机构，吸取他们的设计中的优点和长处设计一种使用RFID射频识别技术的智能防盗系统而且适合家庭及中小规模的使用，并且要测试设计出来的智能防盗系统的机械电子等结构的可行性。其次是通过使用模块化智能化电路的开发系统的思维方式以及相关的各种开发理念分别设计出门禁系统的电源控制管理系统和方便智能化操作的单片机管理系统以及人性化界面显示系统等等。

 

参考文献

[1]卫俊. 基于ARM的RFID门禁控制系统的设计. 机械工业出版社. 2014.3(1)

[2]陈国栋. 数字通信技术及应用. 北京工业出版社. 2014.7(3)

[3]黄忠义. 智能门禁系统设计.北京航空航天大学出版社.2008.8

[4]李志明.STM32单片机实战开发指南. 电子工业出版社.2014.5

[5]周兴华.教你学单片机. 机械工业出版社.2013.11

[6]野火.零死角玩转STM32单片机.北京航空航天大学出版社.2016.1

[7]黄玉兰.物联网与云计算关键技术丛书. 人民邮电出版社.2012.12

[8]范晓玲，刘俊成，刘云燕.RFID及关键技术研究.电子工业出版社.2016.12.

[9]刘云燕，袁玉珍，李洁，高绪团.智能家居RFID的设计及制作.山东理工电子信息学院.2015.10.

[10]包西昌，李超，张文静，王玲.玩转STM32单片机.电子信息工程.2016.08.

[11]白云，邵秀梅，张燕，李向阳.C语言单片机编程基础.电子工业出版社.2012.12.