实验室门禁系统的设计与实现.docx

发布时间：2022-05-31 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.88M 资料格式：docx 举报版权申诉

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1. 前言

2.实验室门禁系统设备简介

2.1 RFID模块

2.2 数据库设计

2.3 GSM/GPRS MODEM模块

3. 实验室门禁系统总体设计方案

3.3主要功能模块设计

4.主要功能的代码实现及其功能测试

4.1主程序部分

4.1.1主要代码

4.1.2 运行结果

4.2 增加个人信息部分

4.2.1 主要代码

4.2.2 运行结果

4.3 增加预约信息部分

4.3.1 主要代码

4.3.2 运行结果

5. 总结

参考文献

摘要随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，门禁管理系统不断朝着集成化、智能化、网络化与分布式的方向发展。射频识别（Radio Frequency Identification，简称 RFID)技术是通过电磁波的方式实现非接触式通信，与被标记物体进行数据交换。如今射频识别技术发展迅速，被广泛应用于物流追踪、供应链管理、仓储管理、医疗、安防等行业，是近年来发展比较迅速的一种自动识别技术。近年来，世界范围内 INTERNET、以太网环境基本形成，使得基于网络环境的门禁管理系统的设计开发成为未来门禁系统建设及发展的重要方向，由于在规模、结构、功能层次及设计实现等各个方面均与传统的系统发生很大变化，所以，如何适应这种变化并提出一种切实可行的设计方法是当前门禁管理系统所面临的首要问题。为了提高门禁系统的现代化管理和远程监控能力，设计一种现代化门禁系统是非常有必要的，此门禁系统采用无线射频技木，当读写器的射频范围内出现非接触式 IC 卡时，读卡并将信息通过串口通信传送给服务器进行相关的数据处理。该系统可让学生提前预约，从而了解学生的学习状况。同时在学生进入实验室时，实现对学生的身份进行多重验证，已确保持卡人身份的正确性，从而有效地实现在互联网的任何位置对信息的实时监控。关键词： RFID 读卡器门禁系统 I

目录 1. 前言 .................................................................... 3 2. 实验室门禁系统设备简介 .................................................. 4 2.1 RFID 模块 ........................................................... 4 2.2 数据库设计 ......................................................... 8 2.3 GSM/GPRS MODEM 模块 ................................................ 10 3. 实验室门禁系统总体设计方案 ............................................. 11 3.1 硬件方案 .......................................................... 11 3.2 软件方案 .......................................................... 12 3.3 主要功能模块设计 .................................................. 14 4. 主要功能的代码实现及其功能测试 ......................................... 15 4.1 主程序部分 ........................................................ 15 4.1.1 主要代码 .................................................... 15 4.1.2 运行结果 .................................................... 22 4.2 增加个人信息部分 .................................................. 23 4.2.1 主要代码 .................................................... 23 4.2.2 运行结果 .................................................... 28 4.3 增加预约信息部分 .................................................. 29 4.3.1 主要代码 .................................................... 29 4.3.2 运行结果 .................................................... 29 5. 总结 ................................................................... 32 参考文献 .................................................................. 33 II

1. 前言 21 世纪以来，在计算机技术和电子技术快速发展的形响下，自动识别技术已经逐渐完善，并且应用在了许多领域。自动识别技术是获取信息的一种新的方式，借助于一些比较智能的设施，自动获取需要识别的物体的信息，并提交到后台数据处理系统对获取的信息进行处理。采集信息快速、准确。Radio frequency identification（RFID)技术逐渐发展成熟，并已经应用到社会生活的各个方面， RFID 技术即射频识别，是使用无线电波通过读卡器读取 RFID 标签来传输数据， RFID 标签存储被识别物体的数据信息，贴在物体表面，用来识别和跟踪物体。 RFID 枝术可以被用在许多应用中，标签几乎可以贴到任何物体上，用来追踪和管理库存、资产人员等等，例如，它可以贴到汽车、计算机、书、电话等等设备上。近年来，医疗行业已经使用 RFID 来减少预算，寻找审计项目；许多金融机构使用 RFID 来追踪关键资产；美国国土安全部还希望使用无源的 RFID 系统记录每个人进入或离开美国的陆路路线；由于社会媒体最近的优势，RFID 被用于连接现实世界和虚拟世界，在汽车和商品防盗、产品召回、宠物追踪、不停车收费系统、交通管理、建筑物出入权限、自动停车、图书馆书籍管理以及供应链系统中有广泛的应用。数据库（Database）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库，它产生于距今五十年前，随着信息技术和市场的发展，特别是二十世纪九十年代以后，数据管理不再仅仅是存储和管理数据，而转变成用户所需要的各种数据管理的方式。数据库有很多种类型，从最简单的存储有各种数据的表格到能够进行海量数据存储的大型数据库系统都在各个方面得到了广泛的应用。在信息化社会，充分有效地管理和利用各类信息资源，是进行科学研究和决策管理的前提条件。数据库技术是管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统等各类信息系统的核心部分，是进行科学研究和决策管理的重要技术手段。GPRS Modem，也叫做 GPRS 调制解调器，它是一种实现 GPRS(分组交换)通信的调制解调的设备，它是在随着无线数据业务的快速发展，越来越多的设备开始要求具备无线通讯能力的这种背景下诞生的。许多从来没有的应用从理想变成了现实，如无线上网、远程监控 ﹑远程数据采集等。

随着人们安全意识的提高，门禁系统的安全问题日益受到用户的重视。门禁系统经过几十年的发展，已经走过了几个不同的阶段，从最传统的机械式的门锁和钥匙，发展到磁卡式门禁，再到现在的 RFID 射频识别门禁系统，人们对现在的的门禁系统的安全性、便捷性、耐用性等提出了新的要求。近年来，日益提高的城市现代化水平，极大地改善了人们的生活环境和水平，人们对于生活各方面的安全性有了越来越高的要求。同时，商业竞争日趋激烈，迫切需要对一些重要机关、档案馆、科研实验室、银行等的工作人员给予出入权限，同时在公司、宾馆、办公室、工厂以及小区等地方，也需要对出入人员进行严恪控制。如今一提到门禁系统，已经不再是简单的机械门锁及钥匙，人们期待的是全方位的出入管理系统，RFID 门禁系统应运而生，而这种系统也逐渐被广泛应用在各种重要场合。此设计是现代化门禁系统，它是一种通过对学生的身份进行多重验证的系统。其工作原理是：学生预先进行实验预约，然后在预约时间前几分钟内去实验室门口刷卡，系统根据卡的信息查询预约信息从而判断学生是否预约和判断学生是否在预约时间内到达实验室，若验证也通过，则发送动态密码到学生手机上。现代化门禁系统的基本功能是：该系统可让学生提前预约，从而了解学生的学习状况。同时在学生进入实验室时，可对学生的身份进行多重验证，以确保持卡人身份的正确性。此设计有很大的实用性，可以控制人员的出入，大大提高了工作效率和安全性。 2. 实验室门禁系统设备简介 2.1 RFID 模块 1）定义射频识别（RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子存储的信息，数米之

内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。本次设计用的 RFID 实物如图 2-1、2-2 所示。图 2-1 RFID 实物图正面图 2-2 RFID 实物图背面 2）组成部分（1）应答器：由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用标签作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。（2）阅读器：由天线，耦合元件，芯片组成，读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式 rfid 读写器或固定式读写器。（3）应用软件系统：是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。 3）工作原理

RFID 技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的 RFID 系统，是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是 Reader 发射一特定频率的无线电波能量，用以驱动电路将内部的数据送出，此时 Reader 便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。以 RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合及后向散射耦合两种。一般低频的 RFID 大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是 RFID 系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过 Ethernet 或 WLAN 等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是 RFID 系统的信息载体，应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到 100 毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容的标准。射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统，导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准，这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长。许多欧美组织正在着手解决这个问题，并已经取得了一些成绩。标准化必将刺激射频识别技术的大幅度发展和广泛应用。 4）性能特点

（1）快速扫描。RFID 辨识器可同时辨识读取数个 RFID 标签。（2）体积小型化、形状多样化。RFID 在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，RFID 标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。（3）抗污染能力和耐久性。传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但 RFID 对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；RFID 卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。（4）可重复使用。现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID 标签则可以重复地新增、修改、删除 RFID 卷标内储存的数据，方便信息的更新。（5）穿透性和无屏障阅读。在被覆盖的情况下，RFID 能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。（6）数据的记忆容量大。一维条形码的容量是 50Bytes，二维条形码最大的容量可储存 2 至 3000 字符，RFID 最大的容量则有数 MegaBytes.随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。（7）安全性。由于 RFID 承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。 RFID 因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。物流管理的本质是通过对物流全过程的管理，实现降低成本和提高服务水平两个目的。如何以正确的成本和正确的条件，去保证正确的客户在正确的时间和正确的地点，得到正确的产品，成为物流企业追求的最高目标。一般来说，企业存货的价值要占企业资产总额的 25%左右，占企业流动资产的 50%以上。所以物流管理工作的核心就是对供应链中存货的管理。在运输管理方面采用射频识别技术，只需要在货物的外包装上的安装电子标签，在运输检查站或中转站设置阅读器，就可以实现资产的可视化管理。与此同

时，货主可以根据权限，访问在途可视化网页，了解货物的具体位置，这对提高物流企业的服务水平有着重要意义。 2.2 数据库设计 1）定义数据库，简单来说是本身可视为电子化的文件柜--存储电子文件的处所，用户可以对文件中的数据进行新增、截取、更新、删除等操作。数据库指的是以一定方式储存在一起、能为多个用户共享、具有尽可能小的冗余度的特点、是与应用程序彼此独立的数据集合。在经济管理的日常工作中，常常需要把某些相关的数据放进这样的“仓库”，并根据管理的需要进行相应的处理。例如，企业或事业单位的人事部门常常要把本单位职工的基本情况(职工号、姓名、年龄、性别、籍贯、工资、简历等)存放在表中，这张表就可以看成是一个数据库。有了这个"数据仓库"我们就可以根据需要随时查询某职工的基本情况，也可以查询工资在某个范围内的职工人数等等。这些工作如果都能在计算机上自动进行，那我们的人事管理就可以达到极高的水平。此外，在财务管理、仓库管理、生产管理中也需要建立众多的这种"数据库"，使其可以利用计算机实现财务、仓库、生产的自动化管理。本次设计采用 Microsoft Office Access 2016。 2）用途 Microsoft Access 在很多地方得到广泛使用，例如小型企业，大公司的部门。Access 的用途体现在两个方面：（1）用来进行数据分析： access 有强大的数据处理、统计分析能力，利用 access 的查询功能，可以方便地进行各类汇总、平均等统计。并可灵活设置统计的条件。比如在统计分析上万条记录、十几万条记录及以上的数据时速度快且操作方便，这一点是 Excel 无法与之相比的。这一点体现在：会用 access，提高了工作效率和工作能力。（2）用来开发软件： access 用来开发软件，比如生产管理、销售管理、库存管理等各类企业管理软件，其最大的优点是：易学！非计算机专业的人员，也能学会。低成本地满足了那些从事企业管理工作的人员的管理需要，通过软件

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