基于MF RC500的门禁读卡器设计与实现

摘要

射频识别(RFID)技术是近年快速发展起来的一门自动识别技术。它利用射频方式在射频卡和读卡器之间进行无线双向通信,完成目标识别和数据交换,而卡上电路的工作电源由读卡器发出的电磁波能量提供,解决了卡内能量来源和信号的无线传输这一难题。相对于目前广泛应用的接触式IC卡,在频繁刷卡的场合,射频卡具有应用可靠性高、操作速度快、保密性能高等特点,具有广阔的应用前景。因此,对射频卡读卡器的研究与实现具有重要的现实意义。射频卡读卡器是射频卡应用系统的关键部件之一。在对射频卡系统的相关理论和技术进行研究的基础上,设计了一种读写距离为100mm的基于MF RC500的门禁射频卡读卡器,实现访客身份信息的识别和读取。
　　 本文对门禁读卡器的设计及其实现进行了研究。主要内容包括：⑴通过对门禁系统功能需求分析,采用AT89C52微控制器实现对MF RC500射频识别IC模块接口设计,实现了基于RFID技术和MF RC500主芯片的读卡器的系统设计；⑵通过对智能卡与读卡器之间的三次相互认证和对称加密机制-流密码的研究,实现了M1卡的识别和智能卡与读卡器之间的数据传输安全；⑶针对数据传输的机密性、完整性、真实性和持久性的要求,探讨了安全方案并给出循环冗余校验算法和防冲突算法。本读卡器能读写M1非接触式智能卡,门禁记录暂存在门禁读卡器中,易于实现二次开发。本设计只用到了卡的一个扇区,还可以对卡进行扩展,最多可以扩展到16个功能。实际运行结果表明读卡器与射频卡之间的有效读卡距离可以达到5-10cm,具有安全、可靠、低功耗等特点,满足实际应用需要。

目录

文摘

英文文摘

图表目录

第一章 概述

1.1 课题的提出背景及意义

1.2 RFID技术在国内外发展及现状

1.3 论文的结构安排

1.4 本章小结

第二章 总体设计

2.1 需求分析

2.2 门禁读卡器的设计原则

2.2.1 系统的实用性

2.2.2 系统的完整性

2.2.3 系统的安全性

2.2.4 系统的可移植性

2.2.5 系统易维护性

2.3 Mifare 1型射频IC卡技术

2.3.1 卡片的选择

2.3.2 Mifare1卡的特点

2.3.3 Mifare1卡的性能

2.3.4 Mifare1卡的存储结构

2.3.5 非接触式智能卡的国际标准

2.4 非接触式智能卡的工作原理

2.5 总体方案

2.6 软硬件开发环境

2.6.1 硬件技术和器件基础

2.6.2 软件技术基础

2.7 本章小结

第三章 硬件设计

3.1 读卡器电路的总体方案设计

3.2 主控制器接口

3.3 读写模块的接口及控制

3.3.1 读写模块的接口

3.3.2 读写模块串行接口规范

3.3.3 数据传输格式

3.4 读写芯片的接口及控制

3.4.1 读写芯片的接口

3.4.2 读写芯片的控制

3.5 显示及驱动的硬件设计

3.5.1 ZLG7290的特点

3.5.2 ZLG7290内部结构

3.5.3 ZLG7290的工作原理

3.5.4 I2C总线协议

3.5.5 显示的管理与控制

3.6 实时时钟的硬件设计

3.7 数据存储的硬件设计

3.7.1 数据存储器的接口

3.7.2 存储器的读写操作方式

3.8 电锁驱动电路

3.9 本章小结

第四章 软件设计

4.1 主程序设计

4.2 初始化程序设计

4.2.1 复位读卡模块

4.2.2 初始化SPI接口

4.2.3 初始化读卡模块

4.3 读卡过程及程序设计

4.3.1 装载密码

4.3.2 询卡

4.3.3 防冲突

4.3.4 选卡

4.3.5 验证密码

4.3.6 读卡

4.3.7 停卡

4.4 显示与驱动程序设计

4.4.1 显示初始化

4.4.2 读时钟数据

4.4.3 时钟显示

4.5 刷卡记录的存取

4.5.1 刷卡数据处理

4.5.2 写刷卡数据

4.5.3 读取刷卡数据

4.6 系统调试

4.7 本章小结

第五章 IC卡的通信安全及信息安全设计

5.1 异步串行通信中的差错校验

5.1.1 差错校验的发展

5.1.2 纵向冗余校验(LRC)

5.1.3 校验和

5.1.4 循环冗余码(CRC)校验

5.2 防冲突的设计

5.2.1 防碰撞的工作原理

5.2.2 MFI IC S50卡的算法具体实现步骤如下

5.3 信息安全设计-密码技术

5.3.1 通讯安全和保密

5.3.2 非对称密钥密码体制

5.3.3 对称密钥密码体制

5.4 用户认证过程

5.5 本章小结

第六章 读卡器综合测试

第七章 总结与展望

7.1 论文主要完成的工作

7.2 存在的不足与展望

致谢

参考文献

附录