一种基于NFC的智能门禁系统

重庆第二师范学院数学与信息科学系 王茂林 李 志 张杨奎重庆江津第二中学 罗青青

一种基于NFC的智能门禁系统

重庆第二师范学院数学与信息科学系 王茂林 李 志 张杨奎重庆江津第二中学 罗青青

随着NFC技术的发展和APP的广泛应用，提出了一种新的智能门禁系统。通过NFC短距离技术识别唯一用户ID，将用户ID通过社区局网连接到后台云服务器中进行客户ID安全识别。解决传统门禁非接触式刷卡系统卡片容易丢失、安全性能较低、携带不方便的问题。

RFID；Zigbee；幼儿园

0 引言

NFC(近场无线通信技术)伴随RFID射频技术演变而来，目前跟WIFI、蓝牙、ZIGBEE等技术成为主流的无线通信技术之一。该技术兼容无线智能卡ISO14443标准，在13.56MHz频率运行于10厘米距离内[1-3]。将其引入到门禁系统中，对用户会带来更加方便快捷的体验。

1 系统概述

系统工作原理：

NFC门禁系统如图1所示主要由主控制系统、电动门锁、NFC读卡器监控终端和后台云服务器组成。

图1 NFC智能门禁的总体框架图

在整个系统中，门禁主控制系统控制通过RFID扫面识别手机终端，进行双向数据交互，验证并获取用户信息。获取信息后通过485的总线，采用Modbus-RTU协议将各个门禁的用户信息上传给控制PC机上，PC机通过网络将数据备份到云端，并做数据的实时验证，将验证结果返回给电脑，然后电脑通过485总线发送开门信息给门禁主系统。

工作原理：通过NFC读卡器识别手机终端的ID号，然后通过RS485总线发送给PC机，PC机通过网络发送数据到后台云服务器，云服务器进行数据存储并完成数据校验，将校验结果发回PC机，PC机通过RS485总线发送给读卡器，控制读卡器进行开锁。

2 系统组成

2.1 NFC读卡器

主控制芯片由STM32F103，是一款成本低廉、功耗低、性能高比的ARM Cortex-M3内核单片机基于ARM Cortex-M3核心的32位微控制器512K 片内FLASH（相当于硬盘），64K片内RAM拥有3路SPI接口，2路I2S 接口，2路I2C接口，5路USART。主控制器通过串口和NFC读卡芯片PN532连接，PN532是一个高度集成的ISO14443A读写芯片，数据通信采用串口指令的形式[4-7]。

2.2 RS485电路和液晶显示

美信半导体公司提供的MAX13085型号的485串口信号转换芯片。液晶显示采用LCD6100的彩色显示屏，图形驱动芯片为Philips公司的PCF8833，132*132像素、RGB颜色位数、3.3 V工作电压和9位SPI串行接口[8]。

2.3 后台云服务器

WEB服务器择采用目前最为成熟的Apache+PHP+Mysql的组合来构建系统。系统采用Browser/Server/Database的3层体系结构，利用Mysql实现数据库服务器，利用PC客户端作为客户端。主要记录客户的开门时间、建立客户账户有效时间。

3 系统软件设计

系统软件流程图如图2所示，系统上电后，进行喂狗处理，防止程序软件死机，能够利用软件实现程序复位，保证系统稳定性运行。完成后同上位机进行485通信协议的处理，保持通信的连接。进入刷卡处理程序，如果刷卡成功进入显示刷卡信息部分，同时通过485发送数据给上位机，等待上位机验证，验证成功后执行对门锁的开关控制。

图2 系统软件流程图

4 结语

本文利用NFC技术实现了智能门禁的刷系统设计，以STM32F103单片机作为主控制系统，控制PN532芯片进行刷卡处理，实现了数据的安全验证以及上传，解决了传统刷卡系统容易丢失、安全性能较差等问题。

[1]李波,刘震宇,谢胜利等.RFID在现代军事领域的应用探讨[J].电脑与电信,2006(7):16-23.

[2]Klaus Finkenzeller.射频识别技术(第3版)[M].北京:电了工业出版社,2006:32-38.

[3]朱轶,土刚,土洪金等.13.56MHz RFID阅读器天线的设计[J].微波学报,2008:24(5):22-260.

[4]刘希若.无线门禁系统的设计与实现[J].科技广场,2007(7):33-40.

[5]J.Noll,J.Carlos,L.Calvet,K.Myksvoll.Admittance Services through Mobile Phone Short Messages[C].UniK,Telenor R&D,Norway. IEEE,2006.

[6]Yoon Deuk Seo,Jin Ho Ahn.Efficient NFC Tagging Pattern-Based Contents Recommendation for Museum Viewers[J].Scientific. Net,2012,12:2876-2880.

[7]张妍.2.45GHz手持式RFID读卡器的研究与实现[D].电子科技大学,2007.

[8]李满玲.基于云服务的NFC门禁监控系统的设计[J].吉林师范大学学报(自然科学版),2014,35(2):101-104．

王茂林（1992—），男，重庆永川人，大学本科，研究方向：嵌入式、物联网工程。

重庆第二师范学院市级大学生创新训练项目“智能门禁系统的研制”（201514388376）；重庆第二师范学院校级青年项目“一种压电功能的幼儿园监控穿戴系统”（KY201544C)。

张杨奎（1994—），男，重庆人，大学本科，研究方向：无线传感网络、物联网技术。

罗青青【通讯作者】（1987—），女，重庆人，大学本科，研究方向：地理信息技术。