基于RFID的电子储物箱设计与制作

魏承朴 张 倩 韩 竹

北方工业大学

1 引言

近几年，射频识别技术应用急剧增长，物联网和EPC(产品电子代码)的概念逐步流行，RFID技术在物联网架构中的应用更是有无限的可能，随之而来的是对RFID 技术的关注聚焦。与传统保险箱相比，电子储物箱能更安全地，便捷地存储人们的物品，利用有限仓储和物流资源，更高效率地进行物流仓储管理，更保险地存储重要商业机密等。

2 RFID电子储物箱系统硬件设计与实现

2.1 系统硬件设计和实现

本系统为基于RFID的电子储物箱设计与实现，根据系统所要实现的功能，整个系统的硬件部分设计分为系统硬件模块设计和工作流程，硬件选型，以及各个模块功能和硬件介绍。此电子储物箱系统的硬件模块主要由分为：射频模块，微控制器模块，4*4键盘模块，LCD显示模块和电磁锁及其驱动电路模块。整个系统硬件框图如图2.1所示。

图2.1 服务器端功能框图

2.2 读卡器模块设计与实现

本设计选用MFRC 522读卡器模块，MFRC522读写器模块兼容Mifare1系列射频卡，能够对其进行数据的读写。Mifare卡和读写器的通信必须要满足一定的规则，即协议。Mifare卡的工作流程如下：

1，首先读写器发送射频信号来寻找在读卡器射频磁场范围内的射频卡，如果在此范围内有支持的电子标签类型，那么电子标签对读写器做出应答。

2，然后进行防冲突机制，读写器磁场范围内如果有多个支持的电子标签，读写器会进行防冲突，根据每张卡的唯一序列号，选定其中一张卡。

3，选定之后，双方都需要进行三轮的验证，保证彼此都是合法的。射频卡要保证读写器的合法性，读写器要保证射频卡的合法性。

4，验证完成后，读写器可以顺利地对卡进行数据的读后者写操作，也可以对其数据进行运算(加1减一操作)。

3 RFID电子储物箱系统软件设计与实现

3.1 软件模块设计与实现

系统软件部分主要分为以下模块：初始化模块、主程序模块、状态机模块、键盘扫描模块、温度显示和扫描模块以及显示模块。各个模块实现相应的功能，主程序根据状态机进行状态的切换实现各个功能的切换[1]。

1，初始化模块主要负责整个系统的初始化操作，整个系统上单复位后，先初始化操作，这是一般单片机系统都要进行的，之后执行后续程序。

2，主程序模块是整个程序的核心，将各个模块整合在一起。

3，状态机模块主要实现系统各个状态之间的切换，主要实现如下状态的转换：密码门状态的转换和对应显示的切换，开关箱状态的转换，复位操作。

4，键盘扫描模块是采集用户的输入，将用户的按键信息送入单片机进行处理，单片机进行判断实现开关门和密码的管理功能，同时单片机按要求进行系统的显示部分。

5，温度采集和显示模块主要实现本系统当前的温度的采集和数据处理。

6，显示模块主要通过LCD1602显示屏实现系统显示功能，时钟计时显示和用户输入状态以及温度显示。

3.2 射频模块设计与实现

3.2.1 射频读写模块设计

读写操作主要是根据指令集来实现。射频读写模块主要实现对射频卡数据的读取或者写入。主要分为以下四个步骤：第一步，寻卡。第二部，防冲撞处理。第三步，选卡。第四步，读写卡。读写卡之前需要进行认证。这里主要用到读卡[2]。

3.2.2 射频卡授权管理

在实际应用中，还可以加入上位机进行控制，将读写器和上位机进行连接，实现对卡的授权管理功能。当需要增加新的成员或者删除以往成员时，可以进行添卡和注销卡操作[3-4]。

4 结论

本文设计和制作了基于RFID的电子储物箱，本文完成的工作如下：首先研究了有关RFID系统的一些基本知识，介绍了系统构成和工作原理，系统存在的问题。分析了储物箱和RIFD系统目前的研究现状：发展过程、重点应用场景、优缺点分析、目前的问题。然后分析了系统的需求，确定了RFID电子储物箱的基本功能，从刷卡或输入密码开锁到管理功能，再到显示功能。紧接着分别从软件和硬件分别介绍了整个系统的设计和实现。本RFID的电子储物箱，有着相较于指纹型的储物箱的优势，虽然安全性没有么高，但是成本优势明显，识别准确率高，非常适合大规模地进行推广和继续研发。相信RFID技术以后一定能够让我们的生活更智能，更方便。

[1]杨艳，傅强.从零开启大学生电子设计之路[M].北京：北京航空航天大学出版社，2014

[2]谭浩强.C程序设计(第四版)[M].北京：清华大学出版社，2010。

[3]徐科军 传感器与检测技术[M].北京：电子工业出版社，2004。

[4]徐爱钧.STC15增强型8051单片机C语言编程与应用[M].北京：电子工业出版社，2014.10，101-168