基于NFC近场通信技术的门禁系统研究和设计

【摘要】近场无线通信技术(NFC)是一项在RFID技术的基础上扩展形成的新技术,它可以在几厘米的范围内进行设备之间的数据交换,NFC技术已经充分满足了低价格、低功率、兼容性强等近距离无线互连设备所应有的特点,同时由于近场通信具有天然的安全性,这让NFC成为了一种极富竞争力的近距离无线通信互连领域技术,它的出现非常适合应用于门禁系统。为此,本文研究了一种基于近场通信(NearFieldCommunication:NFC)技术的门禁系统。(1)介绍了NFC技术的相关概念、NFC的发展历史与标准化进程,说明了NFC的基本工作原理与工作方式,然后详细阐述了NFC的4大核心技术规范,解析了NFC国际标准中关于通信模式、调制技术、编码方式、防冲突机制、帧结构、传输协议等内容,总结得出了NFC技术的特点优势。(2)进行了基于NFC技术的门禁系统的总体设计,设计了以STM32F101主控芯片为核心,包括电源模块、数码显示、蜂鸣报警、按键输入、看门狗、存储器、485通信电路、RTC电路、NFC读卡器接口电路、门禁锁控制接口电路等在内的门禁控制器硬件电路,绘制出了电路原理图,画出了PCB板,完成了设备元件选材,并焊接调试成功电路板。(3)采用模块化软件设计方法,用C语言设计了基于ARMCortex-M3内核的门禁控制器软件,包括有看门狗、按键、显示、485通信、读卡器、门禁锁等模块程序,通过KeiluVision平台完成了各部分程序的编译,成功实现了485通信、人机交互、控制电子锁、读写卡等功能。(4)基于Modbus-RTU协议,设计了门禁系统主站与门禁控制器之前的通信协议,规定了主站与门禁控制器之间的各种具体操作命令与读写的寄存器,并通过串口调试助手等工具对门禁系统的通信协议进行了验证,达到了预期设计要求。NFC技术是门禁控制、管理的一种新思路、新方法,它给用户带来了更大的便利,更好的交互方式,同时也给管理人员带来了更先进、更智能、更便捷的管理方案。本文对基于NFC技术的门禁系统进行了研究和设计,在研究过程中,参考了国内和国际上相关应用方案和技术标准,设计了基于NFC技术的小型门禁系统,基本满足了设计目标要求,但在软件功能及通信方式方面也还有待进一步提高。
【作者】汪亮；
【导师】黎福海；周志飞；
【作者基本信息】湖南大学，电子与通信工程，2013，硕士
【关键词】门禁系统；NFC；Modbus；STM32；串口通信；

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