基于非接触式IC卡门禁系统的设计(3)

基于非接触式IC卡门禁系统的设计

逐渐在电信、公安、石油、海关、工商管理、税收征管、卫生医疗、交通管理、公共事业、社会保障等各行各业得到广泛应用，并带动了读写机器和各类应用产品及系统的开发、生产和推广应用，初步形成了从芯片设计、ＣＯＳ开发、模块生产、制卡、读写机具及应用产品开发、生产的完整体系。如２０００年１２月份在上海推出的社会保障卡，存储了持卡者的指纹、姓名、身份证号码、照片、工作单位、婚姻状况等信息，真正做到了个人信息电子化。但目前我国非接触式Ｉｃ卡的制卡技术及其相应的读、写卡设备技术仍处于相对落后状态，这种要求有极高安全性和保密性的金融行业制约了我国金卡工程的实施和发展。也正因为如此，许多软硬件企业也纷纷瞄准这一新的ＩＣ卡领域进行生产与开发，相信非接触式ＩＣ片的广泛应用前景必将带来这一市场越来越激烈的竞争和更快的发展。

１．３本课题来源

本课题来源于某省级示范实验教学中心，该中心是一个开放型的实验室（学生可以随时到实验室进行实验），人流量特别大，实验室老师不仅要对学生的基本情况、实验内容和所借工具进行登记，而且还需要对学生的进出情况进行记录。在此之前都采用人工登记的办法，这使实验室老师的工作特别繁琐、工作量特别大。本设计采用非接触式ｌＣ卡作为学生管理的门禁考勤系统，该系统不仅可以自动记录学生的出入情况【５Ｊ，而且还实现了学生基本信息收集和处理的自动化，管理的综合化、现代化。

基于非接触式IC卡门禁系统的设计

西安科技大学硕士学位论文

２课题总体研究和涉及的主要技术

２．１非接触式ＩＣ卡门禁系统组成

非接触式ＩＣ卡门禁系统由非接触式Ｉｃ卡、读卡器和ＰＣ管理机组成，此外还包括外部门禁设备。

ｆ１）读卡器：是门禁系统的主要设备，直接与ＰＣ机通过ＲＳ一２３２串行口相连，只要有非接触式Ｉｃ卡进入读卡器天线射频能量范围，读卡器便通过射频信号与Ｉｃ卡通信，认证密码，读取卡中的数据，并将其存入计算机中。

（２）非接触式ＩＣ卡：相当于开门钥匙，它是通过磁力线圈产生感应电流向读卡器发射卡内信息，完成读卡工作的。

（３）ＰＣ管理机：门禁系统有不同的构成方案，一种是读卡器不带存储器，ＰＣ机直接与读卡器相连，读卡信息实时地传送给ＰＣ机。另一种是读卡器独立工作，内部用较大的存储器存放读卡数据，采用采集器采集读卡器中的数据，再传送到ＰＣ管理机上。在本设计中采用的是第一种方案。

（４）１＂１禁设备：门禁设备由读卡器中单片机的Ｉ／Ｏ口根据刷卡情况发出控制信号控制，密码认证通过开门，否则不开门。在读卡器上用喇叭来仿真。

２．１．１读卡器

门禁系统的关键部件是读卡器，它由微处理器、外围扩展器件、读写芯片、射频天线、串行通信接口等几部分组成。接上串行口和＋５Ｖ电源之后不仅可以读卡而且可以与计算机进行通信。

该读卡器是针对Ｐｈｉｌｉｐｓ公司Ｍｉｆａｒｅ产品设计的，能够读写Ｍｉｆａｒｅ系列的非接触式ＩＣ卡。非接触式ＩＣ卡读卡器技术指标如下：

（１）读写卡片类型：Ｍｉｆａｒｅ；

（２）天线可操作距离：天线的可操作距离为５～１０ｃｍ；

（３）卡片存储容量：卡存储ＥＥＰＲＯＭ大小为ｌＫ字节；

（４）射频输出：通过功率匹配将天线线圈直接连接到功率输出级；

（５）供电电压：５Ｖ士ｌＯ％（小于１００ｍＡ）；

（６）接口：标准ＲＳ２３２（读卡器）。

２．１．２非接触式ＩＣ卡（１）非接触式ＩＣ卡的分类

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２课题总体研究和涉及的主要技术

ＩＣ卡可以根据卡中所镶嵌的集成电路的不同可以分成三类。存储器卡：卡中的集成电路有ＥＥＰＲＯＭ；逻辑加密卡：卡中的集成电路具有加密逻辑和ＥＥＰＲＯＭ：ＣＰＵ卡：卡中的集成电路包括中央处理器ＣＰＵ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ以及固化在ＲＯＭ中的片内操作系统ＣＯＳ（ｃｈｉｐｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）。

按照应用领域来分，Ｉｃ卡分为金融卡和非金融卡，金融卡又有信用卡和现金卡等。按照卡与外界数据传送的方式来分，ＩＣ卡分为接触式ＩＣ卡和非接触式ＩＣ卡，当前广泛使用的是接触式Ｉｃ卡，但是非接触式Ｉｃ卡是将来Ｉｃ卡发展的方向。还有一种双界面ＩＣ卡，其既可以接触式使用也可以非接触式使用，是未来ＩＣ卡发展的方向之一。

ｆ２１非接触式ＩＣ卡的特点

非接触式Ｉｃ卡无机械触点，通过无线方式与读写设备进行通讯，与接触式Ｉｃ卡相比具有以下特点：

①操作快捷：卡与读卡器之间为无线通讯，使用时无需插拔卡及固定方向。大大提高了使用速度。同时，由于卡与读卡器进行通讯时的载波频率较高，卡内芯片可以工作在较高的系统时钟下，使二者的通信速率很高。

②高抗干扰性：非接触式Ｉｃ卡具有防冲突机制，在多张卡片同时进入读卡器工作范围时能够防止卡片之间出现数据干扰，允许多张卡片同时操作。

③高可靠性：非接触式ＩＣ卡与读卡器之间无机械接触，避免了由于接触而产生的各种故障，同时无需担心由于触点损坏或脱落而导致卡片失效，提高了应用的可靠性及设备和卡的寿命。而且由于无线电波不会受尘土、潮气和震动的干扰，使得非接触式ＩＣ卡可应用在恶劣的环境。同时，由于读卡器可以置于障碍物的后面而不影响它与卡的通讯，可以防止在接触式ＩＣ卡的使用中对读卡器进行恶意破坏现象的出现忡Ｊ。

④高安全性：非接触式Ｉｃ卡的序列号是唯一的，制造商在产品出厂前将此序列号固化于卡内芯片中，不可再更改，使用时非接触式ＩＣ卡与读卡器要进行三次相互认证，而且通讯过程中所有的数据都加密，卡内各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。

（３）非接触式Ｉｃ卡的功能组成

本课题采用的非接触式ＩＣ卡是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司ＭｉｆａｒｅＣｌａｓｓｉｃ非接触式ＩＣ卡系列的ＭｉｆａｒｅＳｔａｎｄａｒｄ产品。非接触式ＩＣ卡的功能组成如图２．１所示：

零一一图２．１非接触式ＩＣ卡的功能组成图蚕…睾重三一一一一芸一三下一

基于非接触式IC卡门禁系统的设计

西安科技大学硕士学位论文

整个卡片包含了两个部分，射频接口电路和数字电路部分：

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