基于ARM和射频识别技术的门禁系统设计
基于射频识别技术的门禁系统研究与设计
ｅｔｃ，ｆｉａｎｌｌｙ ｄｅｂｕｇｅｄ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ａｔ ｔｈｅ ｓｃｅｎｅ；
２）Ｒｅｓｅｒｃｈｅｓ
Ｃ５ １
ｔｈｅ
ｏｐｅｒａｔｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ
ｏｆ
ＭＦ
ＲＣ５００
ｓｙｓｔｅｍｉｃａｌｌｙ，ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｈｅ ｂａｓｅ—ｌｅｖｅｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ＰＣＤ ｕｓｅｄ
中南大学 硕士学位论文 基于射频识别技术的门禁系统研究与设计 姓名：陈国栋 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：何将三 20050101
摘要
本文以开发基于射频识别技术的门禁系统为目标，研究了门禁系 统中的关键技术及其应用，包括了门禁系统软硬件设计、天线设计、 数据安全性分析、系统抗干扰性设计等。所开发的门禁系统已投入使 用并获得好的效果。 主要的研究内容和工作：
５）Ａｎａｌｙｓｅｓ
３ＤＥＳ
ｔｈｅ ｄａｔａ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ
ｃｏｄｅ／ｄｅｃｏｄｅ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ，ｆｉｎａｌｌｙ ｒｅａｌｉｚｅ ｉｔ ｗｉｔｈ ａｓｓｅｍｂｌｅ
ｌａｎｇｕａｇｅ．
ＫＥＹ
ＷＯＲＤＳ：ｅｎｔｒａｎｃｅ
ｇｕａｒｄ ｓｙｓｔｅｍ，Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，
我们用图１－２来说明ＲＦＩＤ系统的工作过程，这个例子是无源系统，即射频卡 内不含电池，射频卡工作的能量是由射频读写模块发出的射频脉冲提供。系统的
工作过程如下：
１．射频读写模块在一个区域内发射能量形成电磁场，区域大小取决于发射功
率、工作频率和天线尺寸。
２．射频卡进入这个区域时，接收到射频读写模块的射频脉冲，经过桥式整流 后给电容充电。电容电压经过稳压后作为工作电压。 ３．数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出命令和数据并送到逻辑控制 部分。逻辑控制部分接收指令完成存储、发送数据或其它操作。 ４．如果需要发送数据，则将数据调制然后从收发模块发送出去。 ５．读写模块接收到返回的数据后，解码并进行错误校验来决定数据的有效 性，然后进行处理，必要时可以通过ＲＳ２３２，ＲＳ４２２，ＲＳ４８５，ＲＪ４５或无线接口将 数据传送到计算机。读写器发送的射频信号除提供能量外，通常还提供时钟信号，
基于ARM的指纹识别门禁系统设计方案
基于ARM的指纹识别门禁系统设计方案
现代社会高速发展，很多场合需要身份确认，传统的身份识别技术已经不能满足社会要求。
人的身体特征具有不可复制性，因此人们开始研究生物识别技术，而指纹具有唯一性、终生不变性、难于伪造等特点，安全性高，因而得到了广泛应用。
在一些机要部门，如银行、宾馆、机房等一般都安装有门禁系统，门禁系统是为保障人们生活、工作及财产安全，对重要通道的出入口进行管理与控制的系统，基于指纹识别技术的门禁系统是一项高科技安全设施，提高了系统的安全性。
ARM 作为一种嵌入式系统处理器，具有高性能、低功耗、低成本等特点，因而在工业控制领域、成像和安全产品方面得到了广泛应用。
本文介绍了基于嵌入式ARM9 体系结构的指纹识别原理与处理方法，以及指纹识别门禁系统的软硬件设计方法。
1 指纹识别原理及处理方法
指纹识别技术通过分析指纹的局部特征，从中抽取详尽的特征点，从而可靠地确认个人身份。
指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图象、提取特征、保存数据和比对。
首先从获取的指纹图像上找到“特征点”，然后根据特征点的特性建立用户活体指纹的指纹特征数据（一种单向的转换，可以从指纹图像转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹图像）。
由于两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据，所以通过对所采集到的指纹图像的特征数据和存放在数据库中的指纹特征数据进行模式匹配，从而计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果，根据匹配结果来鉴别用户身份。
1.1 指纹图像的采集
光学取像有着悠久的历史，它可以追溯到上世纪70 年代，依据的是光的全反射原理。
现在一般采用光学指纹传感器来采集指纹，取得指纹具有图像。
基于arm的门禁系统设计
目录一、实验目的 (2)二、实验说明 (2)三、实验设备 (2)四、实验内容 (2)4.1门禁系统的概述 (2)4.2 门禁系统的方案 (2)4.3 门禁系统的硬件部分 (3)4.4 门禁系统的软件部分 (6)4.5 门禁系统的软、硬件调试 (8)结论 (9)程序 (10)一、实验目的1．理解和掌握基于单片机的嵌入式系统的设计理念与设计方法。
2．掌握Protel 原理图设计方法。
二、实验说明以住宅小区或商场停车场为基础，物联网技术为依托，设计一套车辆出入口门禁系统。
我们以单片机为控制核心，采用非接触IC卡技术、TCP/IP网络技术，实现车辆出入道闸控制及停车信息的远程统计、查询。
本实验完成其中的非接触IC卡读写部分。
系统电路结构框图如下图所示。
三、实验设备1、计算机一台2、单片机试验箱四、实验内容4.1门禁系统的概述4.1.1 门禁系统概念出入口门禁控制系统采取以感应卡来取代用钥匙开门的方式。
使用者用一张卡可以打开多把门锁, 对门锁的开启也可以有一定的时间限制。
如果卡丢失了，不必更换门锁，只需将其从控制主机中注销。
出入口门禁控制系统是通过对出入口的准入情况进行控制、管理和记录的设备，对何人何时在何地进行详细跟踪，以实现中心对出入口的24小时控制、监视及管理。
4.1.2 门禁系统的特点系统将IC卡技术、计算机控制技术与电子门锁有机结合，用IC卡替代钥匙，配合计算机实现智能化门禁控制和管理，有效的解决了传统门锁的使用繁琐和无法信息记录等不足，利用数据控制器采集的数据实现数字化管理可为内部人力资源的有效管理等带来意想不到的效果。
电子钥匙：授权后的IC卡即可当作电子钥匙，将此电子钥匙感应器前一晃, 控制器对该卡进行身份验证，验证合法后即控制电子门锁自动打开。
开门权限：按门设置：可以根据持卡人身份权限设定有效开门区域（控制器号码）。
系统可设有最高权限卡，该卡可以打开系统辖区内所有电子门锁。
自动报警：非法使用卡或强行打开门锁等非正常情况下系统会将自动发出报警信号，系统将自动记录非常状况的时间、门号、状态等详细信息，确保门锁安全和事后查证。
基于ARM的门禁系统的设计
Doors &WindowsTM2012.09门窗专栏基于ARM 的门禁系统的设计李晓强西安理工大学高等技术学院摘要：门禁系统是在传统门锁基础上发展而来的。
近年来，随着自动控制技术、计算机技术、感应卡技术、生物识别技术等的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展，其应用领域也更加广泛。
但随着科技的发展，人们对门禁系统也提出了更多的实际功能要求，而目前市场上的门禁系统大多是基于单片机的理念设计的，这种门禁系统由于速度、接口和性能等方面的限制，已很难甚至不能满足人们的各种生活需求。
因此设计一种高速度、高性能、低功耗、低成本且益于扩展的门禁系统迫在眉睫。
考虑到ARM 处理器具有较高的处理效率以及对各种操作系统的良好支持，本文提出了一套新型的门禁系统设计方案———基于ARM9的嵌入式门禁系统。
此系统消除了以往门禁系统中依赖单片机作为主要控制芯片而导致的各种缺点，并将人体生物特征应用其中，利用人体生物特征的唯一性大大提高系统的安全性，促进其不断向前发展。
关键字：ARM9；嵌入式门禁系统；人体生物特征1研究背景如今，门禁系统已逐渐发展成为一套现代化的、功能齐全的管理系统，它不仅仅作为人员进出的管理使用，而且还能提供公司或小区内部的有序化管理，出入口的实时视频监测等功能。
在一些发达国家，门禁系统已经相对成熟，广泛地应用于智能小区、办公室、宾馆的各种房门、大门、人行通道管理方面。
在国内，门禁系统也呈现出了迅猛发展的势头，在各种领域开始应用。
目前，从国际、国内研发的门禁系统的控制手段来看，主要有键盘输入密码式门禁系统、接触式卡门禁系统、非接触式IC 卡门禁系统、生物辨别系统等。
虽然目前的门禁系统也能完成一些相应的基本功能，但其核心处理器大多主要依赖单片机来实现，扩展能力等有限，而随着嵌入式技术的不断发展，特别是基于ARM 处理器的嵌入式系统，由于其可扩展性强、稳定性高、功耗低、性能和价格比合理等特点，已在实际生活中得到了广泛的应用。
基于射频识别技术的嵌入式门禁系统
基于射频识别技术的嵌入式门禁系统（2012测控技术与仪器高世浩）一、关于射频识别技术和门禁系统射频识别技术是从八十年代逐渐兴起的一项识别技术。
它是利用电磁感应、无线电波或微波进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。
与同期或早期的接触式识别技术不同，RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别，因此它可实现多目标识别、运动目标识别。
另外不象IC卡那样有电触点暴露在外，射频卡是将芯片完全封装在内的，因此可以使用在比较恶劣的环境。
RFID系统可在更广泛的场合中应用。
门禁系统又称门禁出入口保安自动化管理系统，门禁系统属于楼宇自动化系统的一部分，具有对门户出入控制，保安防盗，报警等多种功能，它主要方便内部员工或住户出入，杜绝外来人员随意出入，既方便了内部管理，又增强了内部的保安。
一套现代化的，功能齐全的门禁系统，不止是作为进出口管理使用，而且还有助于内部的有序管理。
它将时刻自动记录人员的出入情况，限制内部人员的出入区域，出入时间，礼貌的拒绝不速之客。
同时也将有效地保护财产不受非法侵犯。
二、射频识别技术原理通常情况下，RFID 的应用系统主要由读写器和RFID 卡两部分组成的。
其中，读写器一般作为计算机终端,用来实现对RFID 卡的数据读写和存储，它是由控制单元、高频通讯模块和天线组成。
而RFID 卡则是一种无源的应答器，主要是由一块集成电路(IC)芯片及其外接天线组成，其中RFID 卡芯片通常集成有射频前端、逻辑控制、存储器等电路，有的甚至将天线一起集成在同一芯片上。
RFID应用系统的基本工作原理是RFID卡进入读写器的射频场后，由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源，同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理，所需回复的信息则从存储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回给读写器。
可见，RFID 卡与读写器实现数据通讯过程中起关键的作用是天线。
基于ARM和射频识别技术的门禁系统设计11
邮局订阅号：82-946360元/年技术创新ARM 开发与应用《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注基于ARM 和射频识别技术的门禁系统设计The Design of Access Control System Based on ARM and RFID Technology(上海理工大学)刘牮俎立峰LIU Jian ZU Li-feng摘要:论文主要研究和设计基于ARM 和射频识别技术的非接触式IC 卡智能门禁系统。
本门禁系统通过TCP/IP 协议实现门禁与远程管理主机之间的传输数据,并结合90年代以来飞速发展的射频识别技术,来完成现代化的网络型门禁系统的管理。
关键词:ARM;RFID;TCP/IP 协议;门禁系统中图分类号:TP391.4文献标识码:A Abstract:This paper studies and designs based on ARM technology and radio frequency identification contact less IC smart card ac -cess control system.Access the system through the TCP /IP protocols and remote access management data transmission between thehosts,conjunction with the rapid development since the early 90's radio frequency identification technology,to complete the modern -ization of the network-access control systems.Key words:ARM;RFID;TCP/IP protocol;Access Control System文章编号:1008-0570(2010)01-2-0101-021概述数字安防系统综合利用了现代传感技术、数字信息处理技术、计算机技术、多媒体技术和网络技术,能够实现社区各种安防信息的采集、处理、传输、显示和高度集成共享。
基于ARM的无线门禁控制系统的研究与设计
图 １无线 门禁 控制器 的 总体架 构 图
（ ）读 卡器 １
信息获取设备 ，工作时 ，在 ＡＲ 微处 Ｍ
所 存 储 的信 号进 行任 何操 作 之 前 ，都 必 须 通 过 ４层 认 证 ： 第 一 层 验 证 调 用 ｍｉ ｅ ｕｓ ｕｈ ｒ Ｍｏ ｅ ｃａ ， ｆ ｒｑ ｅｔ ｃａ ｓ （ ｄ． ｈｒ ｕ ｉａ Ｔ ｇ ｙ ｅ 函数 ，该 函数 发 送 ｅｕ ｓ 命 令 ，返 回卡 ｄｔ ａ ａ Ｔ ｐ） Ｒ ｑ ｅｔ
Ｍｉ ｏ ｏ ｕｅ Ａ ｐｉ ｔ ｎ Nhomakorabeaｏ． ８ Ｎ ． ２ １ ｃ ｃ ｍｐ ｔｒ ｐ ｌ ａｉ ｓ １２ ， ｏ ， ０ ２ ｒ ｃ ｏ Ｖ ３
文 章 编 号 ：１ ０ —５ Ｘ（０ ２３０ ３ —３ ０ ７７ ７ ２ １ ），０ ３０
研 究 与设计
微 型 电脑 应 用
２１ ０ ２年第 ２ ８卷第 ３期
０ 引言
随着 科 技 的发 展 ， 能化 的 门禁 监 控 己经 是 现 代 化 管 理 智
数据信息 ，出入记录。读卡器 从卡 中读 出信息后 。ＡＲ 微 Ｍ
处 理 器 调 取 存 储 器 中 保 存 的用 户 信 息 与 读 卡 器 读 出 的 信 息
的重要手段之一 。 了科学地管理特定区域的出入权 限，及 为 时并准确地监控被管制区域的出入情况， 在广 大企业 、 机关 、 楼 宇 和 生 活 小 区 中 建 立 现 代 化 的 门禁 管 理 系 统 是 必 不 可 少
模 块 ＭＤ６ ０ Ｄ Ｕ 实 现 门禁 控 制 器 与 上位 机 之 间 的无 线通 信 。通 过 实验 证 明 ， 系统 具 有功 能 多样 化 、 处 理 效 率 高 、布 线 简 ０Ａ Ｔ 单 的优 点 ， 可 以 满足 现 代 化 门禁 系统 的 监 控 要 求 。 关键 词 ： 门 禁 系 统 ；无 线通 信 ；ＡＲ ；Ｒ Ｉ Ｍ ＦＤ 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｐｌ 文 献 标 志码 ：Ａ
基于射频识别技术的门禁系统(完整版)
3.2系统硬件模块分析17
3.2.1射频读写模块分析17
3.2.2其他部分硬件分析18
3.3射频读写模块设计19
3.4直接匹配天线20
3.4.1 EMC电路20
3.4.2接收电路20
基于ARM平台的门禁设计方案
基于ARM平台的门禁设计方案门禁系统在现代社会中广泛应用，用于保护建筑物、公司、商店等场所的安全。
而基于ARM平台的门禁设计方案可以将传统的门禁系统与智能化技术相结合，提高系统的安全性和便利性。
在硬件设备方面，门禁系统主要包括门禁控制器、读卡器和电锁等组件。
门禁控制器是门禁系统的核心部件，负责控制门禁设备的工作。
基于ARM平台的门禁控制器具有处理能力强、稳定性好和功耗低的特点。
读卡器用于读取用户的身份信息和权限，可以采用RFID、指纹识别、人脸识别等技术。
电锁用于控制门的开关，可以通过电磁和电子方式实现。
此外，门禁系统还可以加入其他组件如摄像头、报警器等，以提高系统的安全性。
在软件系统方面，门禁系统需要借助ARM平台的操作系统进行管理和控制。
通过软件系统可以实现对门禁设备的配置、权限管理、报警处理等功能。
门禁系统可以与其他智能设备如监控系统、报警系统等进行联动，实现全方位的安全防护。
同时，门禁系统还可以与网络相连，实现远程监控和管理。
通过手机APP或网页端，用户可以实时查看门禁记录、设置权限、开关门禁，方便快捷。
1.处理能力强：ARM处理器具有高性能和较低的功耗，能够满足门禁系统对处理能力的需求。
同时，ARM平台可以通过升级处理器等方式提供更高的性能。
2.稳定可靠：ARM处理器拥有较好的稳定性和可靠性，能够长时间稳定工作。
门禁系统对稳定性要求较高，ARM平台能够满足这一需求。
3.低功耗：门禁设备通常需要长时间运行，对功耗要求较低。
ARM处理器采用先进的制程工艺和功效优化技术，能够提供较低的能耗。
4.灵活可扩展：基于ARM平台的门禁系统可以灵活地配置和扩展。
用户可以根据具体需求选择适合的硬件组件和软件系统，实现定制化的门禁方案。
5.可远程管理：基于ARM平台的门禁系统可以通过网络实现远程管理。
用户无需现场操作，即可实现监控、配置、权限管理等功能，提高了管理效率。
总之，基于ARM平台的门禁设计方案能够提供安全可靠的门禁系统，实现对建筑物、公司、商店等场所的安全管理。
基于ARM的智能门禁系统设计
摘要门禁系统作为安防系统中的一个重要部分，随着人们的生活水平和工作的质量的提升，其技术要求也得到了相应的提升。
同时在楼宇自动化中门禁系统也得了很多的重视。
它以计算机技术为主体，涉及了电子、机械、光学、通讯技术、生物技术等多种技术用来有效的对出入口进行控制，并且限制出入人员的权限。
计算机系统通过门禁锁实现对出入口的控制，而最多只需要一个人在中心监控室实现有必要的人为控制。
本课题就是以ARM为主控制器，将嵌入式技术和射频识别技术应用到门禁系统中，利用嵌入式系统丰富的控制器资源、对实时多任务有很强的支持能力、可扩展的处理器结构方便以后功能的完善，同时射频技术来检测IC卡，通行的人用IC卡来获得进入的权限。
关键字：门禁系统，嵌入式技术，身份识别技术ABSTRACTAccess control system as an important part of the security system, with the enhancement of people's living standards and the quality of work, technical require ments has also been a corresponding increase. Access control systems in building automation also got a lot of attention. Computer technology as the main body involved in the electronic, mechanical, optical, communications technology, biotechnology and other technologies used to control the import and export, and to limit access permissions. Computer system to control the import and export through access control lock up only one person in a central control room to achieve the necessary human control. The sub ject is the controller, ARM-based embedded technology and radio frequency identifi cation technology to the access control system, embedded system controller, a strong ability to support real-time multi-tasking, scalable processors structure to facilitate future improve the function of the radio frequency technology to detect IC card, IC card access to get permission to enter.Key words :Access control system ，embedded technology ，ID technology目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1 课题背景和意义 (1)1.2 门禁系统的发展和国内外现状 (1)1.3论文研究的内容和工作 (2)第二章门禁系统技术的介绍 (4)2.1 RFID射频识别技术的介绍 (4)2.2基于ARM平台的嵌入式系统的介绍 (5)2.2.1 ARM技术的介绍 (5)2.2.2 嵌入式系统概述 (6)第三章总体设计和软硬件平台的选择 (9)3.1系统总体设计 (9)3.2硬件平台的选择 (9)3.2.1 S3c6410芯片介绍 (9)3.2.2 MF RC500射频读写芯片 (11)3.3软件平台的选择 (13)3.3.1 选择Linux操作系统的理由 (14)3.3.2 bootloader的选择 (15)3.3.3 文件系统的选择 (16)第四章系统详细设计与实施 (18)4.1 嵌入式Linux开发环境的搭建 (18)4.2 主机开发环境的搭建和系统的移植 (18)4.2.1 搭建主机的开发环境 (18)4.2.2 U-boot的编译 (18)4.2.3 内核的定制 (19)4.2.4 文件系统的制作 (22)第五章应用软件的设计 (24)5.1 软件设计的总体思路 (24)5.2 通过协议编写程序 (26)结论 (28)参考文献 (29)附录 (30)致谢 (60)第一章绪论1.1 课题背景和意义在科技、社会经济飞速发展的当今，城市的面貌发生了极大的变化，林立的大厦、众多成片小区的出现的同时也产生了不少的安全隐患，不法分子利用高科技手段犯罪的行为也逐渐多了起来，怎么让人们利用现代科技手段为自己的人身财产安全保驾护航，同时有效的阻止犯罪行为呢？传统的门锁和防盗门已经不能满足人们的需求了。
基于的智能门禁系统的设计与实现
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请各位老师批评指正!
XXXXXXXXXX
指导老师：XXX
答 辩 人 ：XXX
THESIS DEFENSE POWERPOINT
用户管理：系统可以管理用户信息，包括添加新用户、删除用户、修改用户信息等。管理员可以通过手机APP或PC端进行操作
日志记录：系统将记录所有操作日志，包括读卡记录、生物识别记录、开门记录等，方便管理员进行审计和故障排查
系统功能与流程
低电量提醒：当读卡器或生物识别模块电量低时，系统将发送提醒给管理员，以确保系统正常运行
开门指令：如果用户身份验证成功，系统将发送开门指令给门禁电机模块。否则，系统将发出警报
门禁电机动作：门禁电机模块接收到开门指令后，将驱动门禁电机动作，实现门的开启
系统功能与流程
实时监控与报警：系统可以实时监控各个模块的工作状态，并在异常情况下(如读卡失败、生物识别不符、电机故障等)发出警报
在线连接：系统可以通过Wi-Fi或移动网络将数据上传至云端，实现远程监控和管理。用户可以通过手机APP或网页查看门禁系统的状态和历史记录
门禁电机模块：用于接收开门指令并驱动门禁电机动作
报警模块：在异常情况下发出警报
系统功能与流程
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系统功能与流程
读卡与生物识别：用户在门禁系统前出示门禁卡或进行生物识别(指纹或面部)
身份验证：系统通过读卡器读取门禁卡信息，或从生物识别模块获取指纹或面部数据。这些数据将被发送到云端数据库进行比对和验证
基于ARM的智能门禁系统的设计与实现
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目录
CONTENTS
系统架构
1
系统功能与流程
2
基于ARM的智能门禁系统的设计与实现
基于ARM的门禁系统设计
DOI：10.3969/j.jssn.1009-9492.2016.z1.041基于ARM的门禁系统设计任世琦，陈亮，幸丹（广东安居宝数码科技股份有限公司，广东省广州市，570000）摘 要： 针对ISO14443协议， 提出了一种新型的基于ARM的门禁系统电路设计，介绍了系统组成、工作原理和工作流程，给出了读卡器和控制器的详细硬件设计，对该设计结果进行了测试及分析，表明该系统能普遍适应现在所需门禁场景。
关键词： 射频识别；ARM；天线设计；门禁系统中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1009-9492（2016）z1-0188-04引言相对于原来的接触式IC卡、磁条卡，非接触式的射频识别卡有着使用方便，读写速度快，携带方便，不易损坏等优点。
目前射频识别技术（RFID）在我们现在的生活中应用越来越广泛，公交卡、小区门禁、停车场收费等等，而且随着苹果公司推出了Apple Pay功能使得基于射频识别的NFC支付大热。
目前RFID是用最为广泛的是支持ISO 14443协议的。
本文介绍了一种基于ARM的门禁系统，实现了通过读写mifare卡进行出入管理的功能。
1、系统简介系统主要由读卡器和控制存器两部分组成。
读卡器主要完成对射频系列卡数据的读写，并根据需要将数据通过串口转485总线传给控制器，控制器收到读卡器传来的数据进行分析处理，完成开锁、上报后台服务器等功能。
读卡器由单片机加读写卡芯片构成。
读卡芯片选用恩智浦公式生产的PN512，PN512是一款用于13.56MHz非接触通信的高集成度收发器IC，它利用了先进的调制解调技术，完全集成了13.56MHz下的各种非接触通讯方式和协议。
单片机在这里起到IO扩展和少量逻辑控制作用，选用了Ateml的STM8S105。
控制器使用了Atmel公司生产的STM32F107。
STM32F107拥有专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核，一个全速USB(OTG)接口，使终端产品在连接另一个USB设备时既可以充当USB主机又可充当USB从机;还增加一个硬件支持IEEE1588精确时间协议(PTP)的以太网接口，用硬件实现这个协议可降低CPU开销，提高实时应用和联网设备同步通信的响应速度。
基于ARM的门禁系统设计
基于ARM的门禁系统设计引言门禁系统作为一种安全保障设备，广泛应用在各类公共场所和机构中。
基于ARM（Advanced RISC Machine）的门禁系统设计，是一种使用ARM架构的处理器作为控制核心，实现门禁控制和安全管理的系统。
本文将探讨基于ARM的门禁系统的设计原理、系统组成和关键技术。
设计原理基于ARM的门禁系统主要由三个组成部分构成：门禁读卡器、控制器和门锁。
读卡器用于读取用户身份信息，控制器用于对用户身份进行验证并控制门锁的开关，门锁负责门的实际开关操作。
整个系统的设计原理是通过读卡器获取用户身份信息，控制器进行验证，验证通过后控制门锁开启。
基于ARM的门禁系统由以下几个组成部分构成：1. 门禁读卡器门禁读卡器是系统的输入设备，用于读取用户的身份信息。
读卡器根据不同的技术采用不同的读取方式，如刷卡、感应等。
读卡器通过接口将读取到的用户身份信息传递给控制器进行下一步的验证。
2. 控制器控制器是系统的核心部件，采用ARM架构的处理器作为控制核心。
控制器负责对读卡器读取到的用户身份信息进行验证，验证通过后，控制器向门锁发送开锁信号，使门锁开启。
控制器还可以与其他外部设备进行通信，以实现系统的扩展功能，如与监控摄像头进行联动，实现门禁监控等。
门锁是系统的输出设备，负责实际的门控制操作。
门锁能够通过控制器发送的开锁信号进行门的开启和关闭操作。
门锁的种类繁多，有电子锁、电磁锁、指纹锁等。
4. 用户管理系统用户管理系统用于管理门禁系统中的用户信息。
用户信息包括用户身份信息、权限等级等。
用户管理系统可以与控制器进行通信，通过控制器更新用户信息或获取用户权限等。
关键技术基于ARM的门禁系统设计涉及到多项关键技术，包括：1. ARM架构处理器选型ARM架构是一种低功耗、高性能的处理器架构，适合嵌入式系统应用。
在门禁系统设计中，需要选择适合的ARM处理器作为控制器的核心。
选择合适的ARM处理器可以提高门禁系统的性能和稳定性。
基于ARM的指纹识别门禁系统设计
HUBEI NORMAL UNIVERSITY嵌入式课程设计报告课题：指纹识别门禁系统设计：万苗学号：院系：电脑科学与技术学院班级： 1303班导师：曹杉杉基于ARM的指纹识别门禁系统设计【摘要】本设计介绍了基于ARM的指纹识别门禁系统的软硬件设计。
其中硬件主要是Intel 公司基于Xscale内核的PXA255处理器和美国豪威公司的CMOS图像传感器FPS200。
软件设计包括系统初始化, 指纹处理识别, 电控锁控制部分等。
经过实际测试该系统工作稳定可靠, 到达了设计目的。
【关键词】 ARM 门禁系统指纹识别 TCP/IP 图像一、门禁系统概述门禁系统(Access Contro l System ) , 又称出入口控制系统,是为保障人们生活、工作及财产安全, 对重要通道的出入口进行管理与控制的系统。
随着技术的发展, 门禁系统已经从传统的卡式门禁系统发展到今天的生物特征识别门禁系统。
生物特征识别门禁系统是以人体生物特征作为辨识条件的指纹比对、掌纹比对、语音比对等。
这些生理特征相同的概率到达数十亿分之一,因此具有无法仿冒与借用、不怕遗失、不用携带、不会遗忘,有着个体特征独特性、唯一性、安全性的特点,适用于高度机密性场所的安全保护。
其中指纹识别发展最早, 使用也最广泛。
并逐渐与网络集成。
二、PXA 255处理器和指纹传感器FPS200简介本系统采用Intel 公司基于Xscale 内核的PXA255处理器。
Xscale微架构采用ARMV 5TE ISA 兼容指令集(浮点指令集除外),它以ARM 核为中心,在其周围扩展了指令和数据内存管理(Inst ruct ion andDataM emo ryM anagement Unit), 指令、数据和微小数据高速缓(Instruction,Data and Mini-DataCache),写缓冲、全缓冲、挂起缓冲和分支目标缓冲,电源管理单元, 性能监测单元, 调试和JTAG 单元以及协处理器接口、MAC 协处理器、核心存储总线等。
基于ARM的门禁系统设计
• 198•ELECTRONICS WORLD ・技术交流基于ARM的门禁系统设计安徽理工大学电气与信息工程学院 侯泽振现如今，许多门禁系统都以单片机作为主控制器，由于它资源较少，在存储容量和性能方面难以满足要求。
本系统采用内核为ARM 的S5PV210为主控制器，以ZLG522S/LT 为读卡模块，以HUI-GANG 继电器作为门锁开关，通过RS-485总线与上位机进行通信，完成按时间和用户的权限进行刷卡开门、添加用户、记录、设置考勤时间段和时间权限的功能，并将信息记录到SD 卡中。
本系统具有保密性、稳定性、可靠性以及友好的人机界面等优点。
1 前言在现今的社会生活中，人们已经逐渐进入并融入到了数字化、电子化的生活，社会的各个方面都已经实现或基本实现了数字化，门禁系统作为人们生活中必不可少的管理类应用，在人类的工作中显得尤为的重要，而对于这样一个应用，在这样一个大的背景下，实现其数字化与电子化是十分必要的，但是许多门禁系统都以单片机作为主控制器，由于它资源较少，在存储容量和性能方面难以满足要求。
然而，随着嵌入式技术的发展，尤其是基于ARM 的嵌入式系统，具有低功耗、稳定性高、可扩展性强等特点，在生活中得到了越来越多的应用，因此，对研究基于ARM 的电子门禁系统就显得很有必要。
2 系统内容2.1 系统功能及设计方案整个系统以S5PV210为主控制器，系统主要包括电源模块，复位模块，串口通信模块，ZLG522S/LT 读卡模块，门锁控制与门开关检测模块，声音提示和指示灯模块等。
电源模块用于给整个系统供电，复位模块完成系统的复位，ZLG522S/LT 读卡模块用于读取用户门卡信息，门锁控制与门开关检测模块仿效实际中人员进出门的场景，读取用户门卡信息，伴有声音提示和状态指示灯来进行指示，并且将接收的数据传给主控制器S5PV210来进行处理，S5PV210处理数据并整理后通过RS-485串口通信模块与上位机进行通信。
基于单片机和射频识别技术的门禁系统设计
基于单片机和射频识别技术的门禁系统设计
射频识别技术，主要是一种非接触式的自动识别技术，在其应用的过程当中，需要在电磁原理的基础上利用射频信号来对目标对象进行信息的获取，由于其应用的广泛，可以实现在不同区域内的应用，因此被广泛的应用在了各种环境的作业当中。
在射频识别系统当中，射频读卡器的输出数据需要严格遵守Wieggand格式当中对其作出的规定，也就是利用两根传输分别为0
和1的数据线进行传输。
基于单片机和射频识别技术的门禁系统是基于单片机STC89C52和IC射频卡设计的射频识别锁系统，可用于实验室、机房、办公楼、档案室、财务室等安全性要求较高的场所．
1、系统设计方案
此门禁系统由安装在门上的客户端和对新卡进行授权写入的授权端两部分组成．客户端由电源模块、单片机最小系统、串行通信模块、刷卡模块、蜂鸣器模块和电磁锁模块组成，如图1。
在客户端，当用户需要开门的时候，需要把IC射频卡放在读卡器的感应区对卡内信息进行读取，当读取出来的信息验证成功时，则在蜂鸣器嘀一声的同时，门锁打开，延迟一秒后重新上锁;若信息验证失败，则蜂鸣器会发出四声连续短促的鸣叫．授权端用于对每一。
基于ARM的指纹识别门禁系统的设计
摘要随着数字化和网络化的发展，传统的门禁系统由于鉴别方式、速度和性能等方面的限制，很难满足安全可靠和网络化的控制需求。
由于识别技术的不断成熟，基于人体生理特征的身份识别系统逐渐被人们开始采用，目前，从实用的角度看，指纹识别技术要比其它生物识别技术更安全和方便，这是因为人的指纹具有唯一性、不变性以及贴身性的特点。
传统的门禁控制器常采用单片机开发，利用串行通信接口向远程上位机传送数据，多个门禁控制器一般组成RS485网络，通信线路专用且不易于实现网络控制和远程控制，而基于TCP/IP网络通信的门禁系统通过局域网传递数据，很容易实现远程控制和分布式管理。
论文首先分析了门禁系统的研究背景、意义及国内外的发展现状，然后介绍了指纹识别网络门禁系统的总体结构，阐述了系统各个重要功能模块的硬件资源。
论文研究了指纹识别算法，包括指纹图像预处理和指纹图像的特征提取和匹配，重点分析了指纹图像分割法，利用灰度梯度和灰度方差的结合设置一个合适的局部阈值对指纹进行分割。
然后，阐述了门禁控制系统软件的总体设计，指纹图像采集、GoAhead Web Server的应用以及系统运用TCP/IP实现系统门禁控制器和上位机PC之间的网络通信。
关键词：嵌入式，门禁，指纹识别，Linux，TCP/IPBased on the ARM of fingerprint identification entrance guardsystem designAbstractWith the development of digitalization and network，the traditional access cont- rol system is difficult to meet the reliability and network control requirements because of the identification methods，speed and performance．The human physiology chara- cteristic’s status recognition is widely used based on the progress of the recognition t- echnology．At present，looking from the practical angle，the fingerprint recognition technology must be safer than other physiology character recognition，this is because person’s fingerprint is unique，invariable as well as the next to the skin．The traditi- onal entrance guard controller often used the Single-Chip Microcomputer and the ser- ial port for transmitting data to the position machine．Some entrance guard controllers compose by the RS485 network generally，it makes it’s no easy to realize the network and the remote control because of the co mmunication link’s special-purpose，but net- working entrance guard system based on the TCP/IP is easy to realize the remote con- trol and the distributional management．Firstly，the paper analyzed the development of the access control system and it’s background and significance，and then introduced the overall structure of the system，listied the important function modules of the hardware resources and drivers．Thirdly，the paperstudied the fingerprint recognition algorithm which mainly includes the fin- gerprintimage pretreatment and the feature extraction and matches．In this paper，it’s focuedon analysis of fingerprint image segmentation algorithm，using of the gray gra- dientand the gray variance combination，and then seting up a suitable local threshold forsegmentation．At last，the paper elaborated the access control system’s so ftware design which is focus on collecting fingerprint image acquisition，GoAhead Web Se- rv er’s applications and the communication between the accesscontrol system contro- ller，and the client PC based on TCP/IP protocol．Key Words：Embedded System，Access Controller，Fingerprint Recognition，Linux，TCP／IP目录1.绪论 (1)1.1 课题的研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状和发展 (1)1.3 本文的研究内容 (2)2.系统硬件设计 (2)2.1 系统总体设计 (2)2.1.1 系统概述及设计原则 (2)2.1.2 系统组成及功能 (3)2.2 嵌入式主控模块设计 (5)2.2.1 ARM微处理器与地址空间映射 (5)2.2.2 NAND FLASH单元 (5)2.2.3 SDRAM单元 (6)2.2.4 USB及USB摄像头单元 (7)2.3 界面显示接口模块设计 (8)2.4 指纹识别模块设计 (9)3.指纹识别算法研究及实现 (11)3.1 指纹识别的理论基础 (11)3.2 指纹图像的预处理 (12)3.2.1 背景分割 (12)3.2.2 指纹图像增强 (12)3.2.3 图像二值化 (13)3.2.4 细化及其后处理 (13)3.3 指纹图像的特征提取及匹配 (13)3.3.1 指纹图像的特征点提取 (13)3.3.2 指纹图像的特征匹配 (13)4.门禁控制系统软件设计 (14)4.1 门禁控制系统总体软件设计 (14)4.2 指纹图像采集 (15)4.3 网络通信 (16)4.3.1 TCP/IP协议 (16)4.3.2 系统网络通信软件设计 (16)4.3.3 GoAhead嵌入式Web服务器 (18)5.结论 (18)参考文献 (20)致谢 (21)1.绪论1.1 课题的研究背景及意义随着科学技术的不断进步，人们对现代化办公和生活场所提出了更高层次的安全管理需求，普通的门锁系统和手工出入管理已经不符合现代人的实际需求。
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邮局订阅号：82-946360元/年技术创新ARM 开发与应用《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注基于ARM 和射频识别技术的门禁系统设计The Design of Access Control System Based on ARM and RFID Technology(上海理工大学)刘牮俎立峰LIU Jian ZU Li-feng摘要:论文主要研究和设计基于ARM 和射频识别技术的非接触式IC 卡智能门禁系统。
本门禁系统通过TCP/IP 协议实现门禁与远程管理主机之间的传输数据,并结合90年代以来飞速发展的射频识别技术,来完成现代化的网络型门禁系统的管理。
关键词:ARM;RFID;TCP/IP 协议;门禁系统中图分类号:TP391.4文献标识码:A Abstract:This paper studies and designs based on ARM technology and radio frequency identification contact less IC smart card ac -cess control system.Access the system through the TCP /IP protocols and remote access management data transmission between thehosts,conjunction with the rapid development since the early 90's radio frequency identification technology,to complete the modern -ization of the network-access control systems.Key words:ARM;RFID;TCP/IP protocol;Access Control System文章编号:1008-0570(2010)01-2-0101-021概述数字安防系统综合利用了现代传感技术、数字信息处理技术、计算机技术、多媒体技术和网络技术,能够实现社区各种安防信息的采集、处理、传输、显示和高度集成共享。
数字安防系统包括门禁、CCTV 视频监控及防盗报警3个子系统,各子系统通过监控网、信息网、电话网、电视网等不同类型的网络互联互通,达到协调运行、综合管理的目的。
门禁控制系统主要起到出入口管理的功能,并可将防盗报警信息、CCTV 报警信息、消防信号等集成到门禁系统数据库,实现系统联动,因此,门禁系统在数字安防系统中占有重要地位。
门禁控制器作为整个门禁控制系统的核心,完成现场数据的采集、处理、传输等重要工作。
传统的门禁控制器通常采用单片机开发,采用串行通信接口向远程上位机传送数据,多个门禁控制器往往组成RS485网络。
随着网络的普及,很多企业将公司和小区的管理挂接在网络上,以求实现简单化、无人化。
本文提出的采用嵌入式技术开发的带有以太网通信接口的全新门禁控制器架构,其CPU 采用基于ARM9内核的ATMEL 的AT91SAM9260,以Linux 作为嵌入式操作系统,在Linux 操作系统环境下完成应用软件的开发及交叉编译。
由于网络在门禁系统及整个数字安防系统中起到越来越重要的作用,因此本文重点论述嵌入式智能门禁控制器以太网通信接口的开发。
与目前的基于现场总线的控制网络相比,基于工业以太网技术的控制网络是一种低成本、高性能的控制网络解决方案。
以太网应用于企业现场设备控制层是网络发展的趋势,将极大地促进信息从传感器到管理层的集成。
2门禁控制系统总体设计智能门禁控制系统由上位机、控制器、读卡器、电锁、门磁、识别卡和出门按钮等组成。
系统结构如图1所示。
图1网络型门禁系统示意图门禁控制系统的工作过程是:(1)从上位机经通信接口向控制器传输事先设置好的各项运行参数,如使用人员信息、出/入门方式等,完成系统初始化工作;(2)通常情况下门禁控制器处于等待状态,当有人刷卡时读卡器利用射频识别技术将刷卡人信息通过Wigand 接口传输到门禁控制器,控制器中采集数据的中断服务程序将当前卡号、卡片状态、当前时间、控制模式等信息与初始化信息进行比较,得出准许与否的结果,该结果又被送到读卡器中,向读卡人发出声光指示。
(3)当比较结果为准许时,控制器通过继电器驱动电磁锁使之退出锁门状态。
3硬件电路设计由图1可知,该门禁系统中的硬件设计包括门禁控制器和读卡器。
门禁控制器电路图2门禁控制器硬件电路刘牮:副教授硕士生导师101--技术创新《微计算机信息》(嵌入式与SOC )2010年第26卷第1-2期360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》ARM 开发与应用控制器中采用ARM 为处理器,运行速度快,灵活性好。
主要包括CPU(ARM)、存储设备SDRAM 和FLASH 、电源、读卡器接口电路、继电器电路、以太网电路、UART 、485、RTC 电路和PSOC 电路(检测门磁输入等信号)。
如图2。
现在重点介绍一下门禁控制器与以太网的接口电路。
本设计中采用的CPU 是Atmel 公司的AT91SAM9200。
以太网接口电路主要由MAC 控制器和物理层接口(physical layer,PHY)组成。
AT91SAM9200片内已有带MII(media independent interface)接口的MAC 控制器,故只需再外接一片物理层芯片,以提供以太网的接入通道。
这里选择SMSC 公司生产的高度集成的以太网控制器芯片LAN8700C 。
此芯片符合IEEE 802.3-2005标准和供应商指定寄存器功能;含有全双工10-BASE-T/100BASE-TX 收发器,支持在3类和5类非屏蔽双绞线上运行10-Mbps (10BASE -T),以及在5类非屏蔽双绞线上运行100-Mbps (100BASE-TX)。
支持媒体独立接口(MII)和简化的媒体独立接口(RMII);支持自动协商和并行检测;带自适应均衡器的集成式DSP;工作电流消耗低;ESD 防护水平达±8kV HBM(在不使用外部保护设备的情况下)。
信号的发送和接收端通过使用汉仁公司的HR901101A 来实现。
HR901101A 内部集成了网络隔离变压器,稳定性更好。
3.2读卡器电路RFID 是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identifica -tion)缩写,是一项利用射频信号通过空间耦合(电磁感应或电磁传播),实现无接触信息传递并得到被标识物的ID 信息以做到识别目的物的技术。
其主要优点是环境适应性强,不受雪雨,冰雹,灰尘等的影响,且可穿透非金属物体进行识别,抗干扰能力强。
RFID 的工作原理:标签进入读写器发出的无线射频信号区后,接收读写器发出的射频信号。
无源标签或被动标签凭借线圈上的感应电流获得能量启动标签控制电路和射频电路发送出存储在芯片中的数据。
有源标签或主动标签主动发送某一频率的信号,读写器直接接受标签发射的信号进行解码后,恢复为标签的原始信息,然后送至中央计算机等应用系统,进行有关数据处理,最后应用系统得到所需要的信息,从而实现识别的目的。
RFID 基本工作原理和基本组成如图3所示。
图3RFID 工作原理在实际应用硬件电路中,读写器一般由天线、基站芯片、MCU 组成。
其中,基站芯片主要实现高频接口模块的功能,用于完成数据的调制、发射和射频的接收以及数据的解调任务。
射频卡的读写以无线电波的方式进行,当卡片移到电磁场的有效作用范围时,卡片里的线圈将感应到读写器模块天线发送的电磁波,从而获得电源并在电磁感应的作用下得到触发,进行调制数据传送。
本文采用MTP 一4K 射频收发模块,他采用5V 电源供电,125kHz 的工作频率,能识别EM4001/4102或兼容卡,通过韦根26位/RS 232TTI (ASCII)输出数据。
MTP —K4总共有9个引脚,引脚3接高为RS 232TTI (ASCII)输出格式,接低为韦根26位输出格式。
采用低功耗的MSP430单片机作为主控制器,MSP430是TI(德州仪器)的一款超低功耗FLASH 型16位RISC指令集单片机,他具有强大的处理能力、丰富的片上外围模块和方便高效的开发方式。
MTP —K4读卡器的数据从第5,6脚输出到MSP430,MSP430对数据进行卡片号码获得、数据加密等处理,在没有读卡期间,MSP430定时从P3.7脚发出复位信号对MTP —K4进行复位,保证电路没有死机现象。
4软件设计门禁读卡器的程序包括:MSP430对射频卡操作的程序、门禁控制器程序。
门禁控制器程序包括嵌入式TCP/IP 模块软件设计、ARM 与读卡器通信中断处理程序、485通信中断处理程序、读写时钟、获得门禁号程序、检测门和锁状态程序及存储器读写程序等。
由于该系统的特点是网络型的门禁系统,所以在ARM 内嵌入TCP/IP 模块,相当于Web Server,用户端只需在浏览器内输入IP 地址,就可以通过TCP/IP 协议登录到门禁控制器,远程控制分布的门禁控制器。
5结论本系统将射频识别理论应用到门禁控制领域,采用多层网络型系统结构,提出了一种以ARM 和射频识别技术为核心,配合射频基站MFRC530及单片机MSP430外围电路的非接触式IC 卡门禁读卡器硬件和软件设计。
该门禁系统已成功应用于某外企的门禁系统。
实践表明,系统运行稳定、实时性好。
但是经过研究发现,个人信息在射频卡和门禁控制器的传递中存在暴露的危险。
因此门禁系统中的隐私保护势在必行。
对此我们可以采取一些定制隐私策略,如采用加密算法等方法来加以控制。
本文作者创新点:采用分布式集中控制方案,Internet 网络和485总线相结合,提高了系统实时性和稳定性;选用低功耗MSP430,占用系统更少的资源,功耗更小。
参考文献[1]宋起柱.RFID 技术及电磁兼容研究./a2008/1215/260/000000260338.shtml,2008.[2]何泉,曹刚.基于射频识别技术的联机型门禁系统设计[J].北京:微计算机信息,2008,5-2:201-202.[3]刘继平,谭耀辉.基于MSP430单片机的实用射频卡读卡电路设计[J].西安:现代电子技术,2008,(10):171–173.[4]BYUNGI LEE and HOWON KIM.A Design of Privacy Con －scious RFID System Using Customizing Privacy Policy Based Ac －cess Control Embedded and Ubiquitous Computing [M].Berlin:Springer Berlin /Heidelberg,2005.作者简介:刘牮(1961-)男,副教授(硕导),研究方向为电子技术及计算机控制,光电信息与计算机工程学院,上海理工大学;俎立峰(1984-),男,电力电子与电力传动专业,主要研究方向为微机和现代控制技术,上海理工大学。