单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,项目二：,125kHz,物联网射频卡应用,门禁系统,项目二：125kHz物联网射频卡应用 门禁系统,学习目标,本项目的工作任务是掌握,125kHz,的物联网只读射频卡,的特点，了解其应用，以设计门禁应用系统为例掌握其相关应用系统设计的方法。,理论知识要点,125kHz,物联网只读射频卡的特点。,125kHz,物联网只读射频卡应用系统组成结构及工作原理。,技能训练要点,能进行,125kHz,物联网只读射频卡应用系统硬件设计。,能操作,125kHz,物联网只读射频卡应用系统软件。,学习目标本项目的工作任务是掌握125kHz的物联网只读射频卡,2.1,任务导入：什么是射频卡门禁系统？,2.1 任务导入：什么是射频卡门禁系统？,门禁系统，又称,出入管理控制系统,，是一种,管理人员进出的数字化管理系统,。,在科学技术发达的今天，门禁系统已发展成为一套现代化的、功能齐全的管理系统，它对出入门和通道的管理也早已超出了单纯的对,门锁及钥匙的管理,。它不止是作为进出口管理使用，而且还能有助于内部的有序化管理。它能够,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,，,礼貌地拒绝不速之客,。,1,、门禁系统,门禁系统，又称出入管理控制系统，是一种管理人员进出的数字化管,常见的门禁系统有：,密码门禁系统,IC,卡,(,感应式,IC,卡,),门禁系统,指纹虹膜掌型生物识别门禁系统,有哪些常见的门禁系统？,常见的门禁系统有：有哪些常见的门禁系统？,常用门禁系统,常用门禁系统,2,、门禁系统组成,2、门禁系统组成,控制器是门禁系统的核心，它由一台微处理机和相应的外围电路组成。,如果将,阅读器比作系统的眼睛，将电磁锁比作系统的手，那么控制器就是系统的大脑,，由它来决定某一张卡是否为本系统已注册的有效卡，该卡是否符合所限定的时间段，从而控制电磁锁是否打开。,负责整个系统输入、输出信息的处理和储存，控制等等。,门禁控制器,控制器是门禁系统的核心，它由一台微处理机和相应的外围电路组成,阅读器是读取射频门禁卡片中数据信息并将信息传送给控制器的设备。,阅读器（识别仪）,阅读器是读取射频门禁卡片中数据信息并将信息传送给控制器的设备,电控锁是门禁系统中锁门的执行部件。用户应根据门的材料、出门要求等需求选取不同的锁具。,电控锁,电控锁是门禁系统中锁门的执行部件。用户应根据门的材料、出门要,门禁卡是开门的钥匙。可以在卡片上打印持卡人的个人照片、个人信息等，开门卡、胸卡合二为一。,门禁卡,门禁卡是开门的钥匙。可以在卡片上打印持卡人的个人照片、个人信,出门按钮：按一下打开门的设备，适用于对出门无限制的情况。,门 磁：用于检测门的安全,/,开关状态等。,电 源：整个系统的供电设备，分为普通和后备式（带蓄电池的）两种。,其它设备,出门按钮：按一下打开门的设备，适用于对出门无限制的情况。其,传输部分主要包含,电源线和信号线,。如门禁控制器、读卡器、电控锁都需要供电；门禁控制器同读卡器、门磁之间的信号线；等等。,传输部分,传输部分主要包含电源线和信号线。如门禁控制器、读卡器、电控锁,通过,RFID,技术，验证电子钥匙（射频门禁卡）的合法性，控制电子门锁的开启,；,对射频门禁卡信息进行管理,；,对用户信息进行管理,。,同时记录出入信息作为考勤管理,。实现自动、安全的射频门禁管理目标。,该门禁系统的设计目的是实现,人员出入控制、考勤数据采集、数据统计和信息查询,过程的自动化；方便人员进出开锁与报到，方便管理人员统计、考核实验室人员出勤情况。,3、门禁系统设计目标,通过RFID技术，验证电子钥匙（射频门禁卡）的合法性，控制电,刷卡开门,按钮开门,时间段设置,报警功能,定时事件,局域网互联功能,远程控制,实时监控,时间校正,记录存储功能,市场应用门禁系统具体的功能需求,刷卡开门市场应用门禁系统具体的功能需求,卡片使用模式：,采用,125kHz,非接触式物联网射频卡。,刷卡开门：,用户进入门禁管制区域时需刷卡，读卡器读取信息后，将信息传输到主机，主机首先判断该信息是否合法，如合法则发出开门指令，不合法则发出报警，同时记录用户刷卡事件。,管理控制：,控制器的记录进行收集管理，可增加、删除、更新用户信息。,记录存储：,系统可将门禁控制器运行产生的所有用户刷卡事件、报警时间等记录，便于进行用户的考勤管理和发生事故后及时进行处理。,实验门禁系统项目实现的功能,卡片使用模式：采用125kHz非接触式物联网射频卡。实验门禁,125kHz,物联网射频卡主要有台湾,4001,卡、瑞士微电,EM4100,（,H4001,）卡、,EM4150,卡、,EM4609,卡、,Temic e5551,卡、,Atmel T5557,卡、,Atmel AT88RF256-12,卡、等。,使用较多的是台湾,4001,卡、,瑞士微电,EM4100,卡,，卡内主芯片分别是,4001,和,EM4100,，它们都是,只读型射频卡,，,均都采用,125kHz,的典型工作频率,。,2.2 125kHz物联网射频卡,125kHz物联网射频卡主要有台湾4001卡、瑞士微电EM4,EM4100(,原名,H4100),是一款用于,RF,只读收发器的,CMOS,集成电路,。这个芯片通过放置于电磁场中的外部线圈获得电源，同时从线圈的一端得到运行时使用的主时钟。通过开启和关闭调制电流的方式，芯片可以把工厂预编程的,64bit,标签信息,返回给阅读器。,通过激光熔断集成电路内部多晶硅连接的方式，可以为,每一个芯片编程一个唯一的识别码,。,2.2.1 EM4100射频卡简介,EM4100(原名H4100)是一款用于RF只读收发器的CM,EM4100芯片只有4个引脚。4个引脚分别为电源VDD、电源地VSS、天线线圈连接端 COIL1、COIL2。,1.EM4100芯片引脚设置,EM4100芯片只有4个引脚。4个引脚分别为电源VDD、电源,EM4100芯片内核消耗很低的功率，因此应用电路没有必要增加一个电源缓冲电容。EM4100内部已经集成了一个74pF的并联谐振电容。一个外部线圈连接到EM4100就可以实现芯片的典型应用,2.EM4100射频卡典型的操作配置,EM4100芯片内核消耗很低的功率，因此应用电路没有必要增加,激光可编程的,64bit Memory,空间,提供多种数据率和编码方式选择,片内集成谐振电容,片内集成电源缓冲电容,片内集成电压限位功能,片内集成全波整流,低阻抗器件提供大调制深度,100-150kHz,工作频率,非常小的芯片尺寸，方便植入,非常低的功耗,3.EM4100射频卡芯片特点,激光可编程的64bit Memory空间3.EM4100射频,2.2.2 EM4100射频卡内部电路框图,EM4100,通过外部线圈的电磁场传导的方式获得能量。线圈上的交流电压信号经过整形变成直流，为芯片内部电路提供工作电压。只要芯片供电仍然持续，标签信息就会不停地循环发送出来。,2.2.2 EM4100射频卡内部电路框图EM4100通过外,EM4100,提供多种选项（注：修改集成电路内部的金属线连接。）定义编码类型和数据速率。,编码数据,bit,的发送速率可以是,64,，,32,或者,16,个载波周期,；,数据编码方式可以是,曼切斯特编码（,Manchester,），双相编码（,Biphase,）或者相移键控（,PSK,）,。,2.2.3 EM4100编码描述,EM4100提供多种选项（注：修改集成电路内部的金属线连接。,曼切斯特编码是在,一个数据,bit,发送期间的中点总会产生一个从开到关或者从关到开的翻转,。数据,bit,从,0,到,1,或者从,1,到,0,变化时，相位发生改变。下图中数据流值的高电平表示调制器开关打开，低电平表示关闭。,1、曼切斯特编码,曼切斯特编码是在一个数据bit发送期间的中点总会产生一个从开,双相编码是在,每一个,bit,的起始时刻，会发生一次翻转,。逻辑,1,的传送期间状态保持不动，逻辑,0,的传送期间在中间发生一次状态翻转。,2、双相编码,双相编码是在每一个bit的起始时刻，会发生一次翻转。逻辑1的,曼彻斯特和双相编码模式的,IC,存储单元。,64bit Memory,空间。,2.2.3 EM4100中的IC存储单元,1,1,1,1,1,1,1,1,1,D00,D13,该,8bit,为厂商自定义信息；,P0,P1,为行校验位,D00,D01,D02,D03,P0,D10,D11,D12,D13,P1,D20,D93,，,32bit,为可编程,ROM,数据，用来唯一标识该卡片,，,P2,P9,为对应的行校验位,D20,D21,D22,D23,P2,D30,D31,D33,D33,P3,D40,D41,D42,D43,P4,D50,D51,D52,D53,P5,D60,D61,D62,D63,P6,D70,D71,D72,D73,P7,D80,D81,D82,D83,P8,D90,D91,D92,D93,P9,列校验位,PC0,PC1,PC2,PC3,0,9bit,的头信息,行检验位,列检验位,40,个数据位,停止位,曼彻斯特和双相编码模式的IC存储单元。64bit Memo,2.3 125kHz射频卡门禁系统原理,硬件部分,2.3 125kHz射频卡门禁系统原理硬件部分,软件部分是在,Windows xp,操作系统下设计实现，其包括阅读器端,MCU,程序和,PC,端的门禁系统管理系统两部分。,阅读器端,MCU,程序,包括只读,EM4100,射频门禁卡的编码识别与分析程序及与,PC,通信的串口程序，是基于,Keil uVision4,环境开发的,MCU,程序,。,PC,端的门禁系统管理系统软件包括,管理界面与数据库设计,两部分。,管理界面部分是基于,Visual C+6.0,，应用,MFC,进行界面设计,，以先施提拱串口通信,API,软件开发组件，完成读卡等功能操作。,数据库设计部分是用,MySQL,数据库设计完成,，其中,Visual C+6.0,利用,ODBC API,实现,MySQL,数据库功能调用。,关于软件部分本节强调,阅读器与射频卡、阅读器与,MCU,、,MCU,与,PC,机间通信,。,软件部分完成,门禁系统的发卡及出入管理,，包括,建立用户数据库,、,关联用户和卡号,、,记录出入刷卡时间,、,导入导出记录数据查询和分析,等功能。,软件部分,软件部分是在Windows xp操作系统下设计实现，其包括阅,2.3.1 125kHz门禁阅读器结构原理,2.3.1 125kHz门禁阅读器结构原理,2.3.2 125kHz门禁阅读器电路,2.3.2 125kHz门禁阅读器电路,天线部分只涉及到,一个电容、一个电阻和线圈,，但是各个器件的值一定要比较精确。从两个天线端口出来，经过电容、电阻和线圈可以组成一个,LC,串联谐振选频回路，该谐振回路的作用就是从众多的频率中选出有用的信号，滤除或抑制无用的信号。串联谐振回路的谐振频率为,2.3.3 125kHz门禁阅读器天线设计原理,天线部分只涉及到一个电容、一个电阻和线圈，但是各个器件的值一,2.4 125kHz,射频卡门禁系统硬件设计,2.4 125kHz 射频卡门禁系统硬件设计,2.4.1 125kHz 门禁阅读器硬件结构,2.4.1 125kHz 门禁阅读器硬件结构,2.4.2 核心模块M106BWNL-34,2.4.2 核心模块M106BWNL-34,支持,EM,、,TK,及其兼容卡片；,超小体积，仅,32.5mm17.5mm;,低功耗，读卡电流,29mA,。,基于模块的扩展功能很强可根据用户要求修改软件定制个性化模块,不用改变线路板。,通用协议：,UART:,适用于,PC,机或,8,位,UART,的单片机，波特率可选。,支持韦根,-34,：通用读卡器接口。,自带看门狗。,