基于RFID技术的电梯门禁系统的设计

    在现代社会，电梯的控制还停留于人工控制阶段，既浪费了人力资源，又使安全性大大降低，所以有必要设汁—个电梯门禁系统，来控制电梯。本文设计了—个基于RFID的电梯控制系统，把它安装在电梯外选和内呼的界面上，使被授权人员(既持有有效IC的人)可以通过IC卡进入电梯，并且可以呼梯，选择自己要去的楼层，而未被授权人员则不能进入电梯，更无权呼梯，从而起到门禁的作用。

    1.射频识别技术原理及主要特点

    射频识别技术是从20世纪80年代起走向成熟的—项自动识别技术，它是利用射频方式进行非接触自动识别，将射频识别和IC卡技术成功结合起来，实现自动识别目标对象并获取相关数据，从而进行数据交换。

    1．1工作原理

    基于RFID的电梯控制系统主要由三部分构成：电子标签、读卡器和控制系统。

    1．1．1电子标签(即IC卡)

    由耦合元件及电路组成，标签含有内置天线，用于和读卡器的射频天线进行通信，每个标签具有唯一的电子编码，附着在IC卡上标识唯一的目标对象。

    1.1.2阅读器

    读取(除读卡外还可以写入)标签信息的设备。在阅读器中包括读卡器和天线，标签（射频卡)和读卡器之间通过天线传递射频信号。

    RFID工作的主要过程是：读卡器通过天线发送一定频率(13.56MHz)的射频信号，当电子标签进入到射频信号的范围内，射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量并被激活；射频卡将自身的编码等信息通过它的内置发射天线发送出去；系统接收天线接收从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到读卡器，读卡器对接收的信号进行解调和解码后送到后台系统进行相关处理。

    1.1.3控制系统

    控制系统根据逻辑运算判断该持卡人的权限，根据不同的权限做出不同的处理和控制，发出指令信号，来控制电梯的动作。

    1.2主要特点

    和同期或早期的接触式IC卡相比，射频IC卡除具有存贮容量大、读写方便、保密性好、智能化等优点，还具有以下特点：

    1.2.1实现了免接触操作，读取距离远，读写器在75cm左右的范围内就能够实现对卡片识别，应用便利；1.2.2无外露金属触点，整个卡片完全密封，无机械磨损，具有良好的防水、防尘、防污损、防磁、防静电性能，使用寿命长；1.2.3对无线传输的数据都经过随机序列的加密，卡内序列号是唯一的，安全性高；1.2.4抗干扰能力强，穿透性好，感应灵敏，易于维护和操作；1.2.5支持写入数据，无需重新制作新的标签，可重复使用；1.2.6读卡器使用了防冲撞技术可实现多目标识别、运动目标识别，应用场合更广泛。

    2.系统设计与实现

    由于对电梯进行操作必须保证电梯内的地线保持连通不能断路，因此这套电梯门禁系统是通过继电器来控制电梯内地线的断连，以达到控制电梯操作权限的目的。

    2.1系统硬件组成

    系统主要由MCU、时钟电路、MFRC500卡、存储电路、看门狗以及通信模块组成。系统的工作方式主要是，先由MCU控制读卡器驱动MFRC500对卡进行读写操作。然后，根据所得的数据对其它接口器件，如EEPROM、时钟芯片等，进行响应操作。最后，与PC机之间进行通信，由单片机控制继电器的吸合巳MCU采用AT89C52，是因为AT89C52开发简单，运行稳定。EEPROM采用24C64，用于存储系统的数据。24C64是12C接口操作方式，需要用一片MAX232进行电平转换。时钟芯片采用DSl2C887。DSl2C887是Dallas公司生产的新型产品，内置电池，可连续使用10年，可以方便记录事件的发生时间，限制持卡人使用的时间权限。为了防止系统‘‘死机”，使用MAX813作为看门狗。整个系统由电梯内部24V电源线供电，再由稳魇模块7805稳压成5v的电源。由于7805的工作热量很高，故在7805上安置—个散热片。

    此外为了避免出现被授权用户因为忘记带卡而无法呼梯的现象，我们对读卡器外接了—个4*4的矩阵键盘，以便于在无卡的情况下输入密码同样可以启动呼梯功能

    2.2软件部分

    本系统采用中断(INTl)工作模式，即MCU利用MFRc500提供中断信息对其进行控制。另外，根据系统的需要，可以采用查询方式对MFRC500进行操作。主程序流程图如图1所示：根据上面的流程，采用基于Keil C的C语言进行编程，部分初始化程序如下：

图1软件流程图

　　2.2.1连接

    当一张Mifare卡片处在读写器的天线的工作范围之内时，程序员控制读写器向卡片发出REQUEST命令。

    卡片的A7Ht(Answer to Request)将启动，将卡片Block ()中的卡片类型(Tag/type)号共2个字节传送给读写器，建立卡片与读写器的第一步通信联络。如果不进行ATR操作，读写器对卡片的其它操作将不会进行。

    2.2.2反碰撞操作

    如果有多张Mifare卡片处在卡片读写器的天线的工作范围之内时，读卡器将首先与每一张卡片进行通信，取得每一张卡片的系列号。由于每一张Mifare卡片都具有其唯一的序列号，决不会相同，因此读卡器根据卡片的序列号来保证一次只对一张卡操作。该操作读卡器得到的返回值为卡的序列号。

    2.2.3

    2.2.4权限

    最后，根据不同的卡序号，赋予不同的权限，选择楼层，完成电梯门禁的功能，程序略。

    3.结束语

    目前射频识别技术在国内外发展很快，各种RFID门禁产品也趋于成熟，其应用领域也从银行等高保安场所走向了一般企事业单位的办公楼。结合报警系统和视频监控系统对门实现智能化管理，加强了区域的安全眭。该系统以射频识别系统为基础将传统的电梯控制加以智能化，实现无人管理，实时控制等功能。