【占坑】抛弃钥匙，寝室RFID门禁系统进化史...

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       不知道大家是否在学校生活中常常会有忘带钥匙的情况出现，每当忘带钥匙，室友不在寝室的话，站在寝室外等待各种尴尬。同时不知道是不是学校门锁老旧，开门比较纠结花时间。那时候就有制作自动门锁的想法。后来入手了RFID读卡器，可以正常读取市面上的Mifare S50，S70非接触智能卡，像学校的饭卡就可以读取。就构想了这个基于RFID的寝室门禁系统。
        系统原理是基于非接触式卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化,不可再更改。这样不同的卡都是唯一的存在，可以利用读卡器读取卡的序列号，来判断卡的拥有者（像我的室友）。基本原理可以参考下图：

           
寝室RFID门禁系统1.0
        首先来一张全景图吧。
         
        
（1）        准备工作
制作材料：
        Arduino UNO
        NOKIA 5110液晶屏
        RFID-RC522读卡器
        MG-996R舵机
        移动电源


   

        首先，是将RFID-RC522和UNO连接起来，这个读卡器是基于SPI通讯。但这里有一个封装比较好的库文件支持RC522，可以自定义SPI针脚位。NOKIA 5110液晶屏也有库文件——支持画图，中文显示，可以自定义针脚位。因为开启门锁需要较强拉力，这样MG-996R所需电量比较大，实际使用时，需要给舵机单独供电。整个电路部分还是比较简单的，只是能够完成最基本的功能展现。

（2）        软件部分
主控部分用的的是Arduino Uno，使用了arduino IDE 1.04。
代码如下：

1. #include <SPI.h>
   
2. #include <RFID.h>
   
3. #include <LCD5110_CN.h>
   
4. #define servopin 7
   
5. #define sensor 0
   
6. #define BL 9
   
7. LCD5110 myGLCD(2,3,4,5,6);//CLk-SCK,Din-MOSI,DC,RST-IO,CS-CE
   
8. extern uint8_t SmallFont[];
   
9. 
   
10. RFID rfid(10,8);    //D10--读卡器SDA引脚、D8--读卡器RST引脚
    
11. 
    
12. //4字节卡序列号，第5字节为校验字节
    
13. unsigned char serNum[5];
    
14. 
    
15. void servopulse(int angle)//定义一个脉冲函数
    
16. 
    
17. {
    
18. 
    
19.   int pulsewidth=(angle*11)+500;  //将角度转化为500-2480的脉宽值
    
20. 
    
21.   digitalWrite(servopin,HIGH);    //将舵机接口电平至高
    
22. 
    
23.   delayMicroseconds(pulsewidth);  //延时脉宽值的微秒数
    
24. 
    
25.   digitalWrite(servopin,LOW);     //将舵机接口电平至低
    
26. 
    
27.   delayMicroseconds(20000-pulsewidth);
    
28. 
    
29. }
    
30. void setup()
    
31. {
    
32.    myGLCD.InitLCD();
    
33.   Serial.begin(9600);
    
34.   pinMode(BL,OUTPUT);
    
35.   pinMode(servopin,OUTPUT);
    
36.   myGLCD.setFont(SmallFont);
    
37.   SPI.begin();
    
38.   rfid.init();
    
39. }
    
40. 
    
41. void loop()
    
42. {
    
43. /* int val1=analogRead(sensor);
    
44. if(val1>200)
    
45.   {analogWrite(BL,512);}
    
46.   else
    
47.   {digitalWrite(BL,LOW);}*/
    
48. //通过光敏，控制5110的背光
    
49. 
    
50.   long randNumber = random(0, 20);
    
51. 
    
52.   
    
53.   unsigned char i,tmp;
    
54.   unsigned char status;
    
55.   unsigned char str[MAX_LEN];
    
56.   unsigned char RC_size;
    
57. 
    
58.   //找卡
    
59.   rfid.isCard();
    
60.   //读取卡序列号
    
61.   if (rfid.readCardSerial())
    
62.   {
    
63.     Serial.print("The card's number is  : ");
    
64.     Serial.print(rfid.serNum[0]);
    
65.     Serial.print(" , ");
    
66.     Serial.print(rfid.serNum[1],BIN);
    
67.     Serial.print(" , ");
    
68.     Serial.print(rfid.serNum[2],BIN);
    
69.     Serial.print(" , ");
    
70.     Serial.print(rfid.serNum[2],BIN);
    
71.     Serial.print(" , ");
    
72.     Serial.print(rfid.serNum[4],BIN);
    
73.     Serial.println(" ");
    
74. 
    
75.     if(rfid.serNum[0]==205||rfid.serNum[0]==170||rfid.serNum[0]==219||rfid.serNum[0]==117||rfid.serNum[0]==155){
    
76.       for(int i=0;i<100;i++)
    
77.       {
    
78.         servopulse(45);
    
79.         if(rfid.serNum[0]==205||rfid.serNum[0]==117||rfid.serNum[0]==155)
    
80.         {
    
81.           myGLCD.clrScr();
    
82.           Serial.println("Welcome Mr.Xiao");
    
83.           myGLCD.print("Welcome",int(randNumber)+20,int(randNumber));
    
84.           myGLCD.print("Mr.Xiao",int(randNumber)+20,int(randNumber)+20);
    
85.           analogWrite(BL,HIGH);
    
86.         }
    
87.         if(rfid.serNum[0]==219)
    
88.         {
    
89.           myGLCD.clrScr();
    
90.           Serial.println("Welcome Mr.Yang");
    
91.            myGLCD.print("Welcome",int(randNumber)+20,int(randNumber));
    
92.           myGLCD.print("Mr.Yang",int(randNumber)+20,int(randNumber)+20);
    
93.           digitalWrite(BL,HIGH);
    
94.         }
    
95.         if(rfid.serNum[0]==170)
    
96.         {
    
97.           myGLCD.clrScr();
    
98.           Serial.println("Welcome Mr.Huang");
    
99.         myGLCD.print("Welcome",int(randNumber)+20,int(randNumber));
    
100.           myGLCD.print("Mr.Huang",int(randNumber)+20,int(randNumber)+20);
     
101.           digitalWrite(BL,HIGH);
     
102.         }
     
103.         
     
104.       }      //引用脉冲函数
     
105.     delay(3000);
     
106.     for(int i=0;i<100;i++)
     
107.       {
     
108.         servopulse(0);
     
109.       }
     
110.   }
     
111.   }  
     
112.     if (!rfid.readCardSerial()){
     
113.       
     
114.       digitalWrite(servopin,LOW);
     
115.       digitalWrite(BL,LOW);
     
116.   }
     
117.     rfid.halt();                //指挥卡进入睡眠模式            
     
118.   }

复制代码

      
这里有两个库文件
           

（3）        试验品1.0
电路连接的部分结束后，我使用了比较简陋的纸壳将整个装置包装起来，将电路部分固定在了里面。然后将整个包装粘合在门后，其中读卡器是在门缝走线（还好是木门O(∩_∩)O哈哈~）。
   

这里有个效果视频


这里有几个问题，希望可以和大家探讨下：
1.电源供电部分？不知道有没有更好的供电方案，那个舵机供电太烦恼了，不得不用有两头供电的移动电源。
2.有没有自动激活好方法？希望能够实现晚上系统断电，早上系统激活工作。这样可以增强系统续航力。
3.更好的用户界面，像欢迎，查询。用点阵还是液晶屏？

以上只是我想法的最基础版本，可以说是系统1.0版吧，但这样已经完成了最初的预想。我想这个基础版还是有很大的发展空间，完全可以基于此，进一步使整个寝室智能化。下一步我想加强系统的稳定性，以及增加密码键功能，开发出2.0,3.0版本。也希望有兴趣的朋友那个给出宝贵的建议，大家一起分享快乐。

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占楼备用...

      占楼一年多了，还是没填坑。惭愧呀！！！

      现在填些坑吧，后来版本我加入了休眠机制，进一步降低了功耗，一块5000mAH的移动电源可以支持一个星期没问题。新版本在我的寝室已经正常工作了半年多了吧。如果还想减低功耗，就要自己绘制电路开板了，麻烦了就搁置了。
     硬件方面就是比原来的版本多了个外部唤醒的开关，去除了内部的显示屏，在这里把新的代码贴下

1. #include<SPI.h>
   
2. #include<RFID.h>
   
3. #include <Enerlib.h>//低功耗公共库
   
4. #define servopin 7
   
5. 
   
6. Energy energy;             // 宣告"Energy"程式物件
   
7. 
   
8. const byte swPin = 2;      // 外部开关引脚
   
9. byte times = 0;            // 记录睡眠状态
   
10. volatile byte state = 0;  
    
11. 
    
12. RFID rfid(10,8);
    
13. //4字节卡序列号，第5字节为校验字节
    
14. unsigned char serNum[5];
    
15. 
    
16. void servopulse(int angle)//定义一个脉冲函数
    
17. 
    
18. {
    
19. 
    
20.   int pulsewidth=(angle*11)+500;  //将角度转化为500-2480的脉宽值
    
21. 
    
22.   digitalWrite(servopin,HIGH);    //将舵机接口电平至高
    
23. 
    
24.   delayMicroseconds(pulsewidth);  //延时脉宽值的微秒数
    
25. 
    
26.   digitalWrite(servopin,LOW);     //将舵机接口电平至低
    
27. 
    
28.   delayMicroseconds(20000-pulsewidth);
    
29. 
    
30. }
    
31. void wakeISR() {
    
32.   if (energy.WasSleeping()) {
    
33.     state = 1;
    
34.   }
    
35.   else {
    
36.     state = 2;
    
37.   }
    
38. }
    
39. 
    
40. void setup()
    
41. {
    
42.   //Serial.begin(9600);
    
43.   attachInterrupt(0, wakeISR,RISING);//CHANGE);
    
44.   pinMode(servopin,OUTPUT);
    
45.   SPI.begin();
    
46.   rfid.init();
    
47. }
    
48. 
    
49. void loop()
    
50. {
    
51.   unsigned char i,tmp;
    
52.   unsigned char status;
    
53.   unsigned char str[MAX_LEN];
    
54.   unsigned char RC_size;
    
55. 
    
56.   if (state == 1) {
    
57.     //Serial.println("Was sleeping...");
    
58.   }
    
59.   else if (state == 2) {
    
60.     //Serial.println("Was awake...");
    
61.   }
    
62.   state = 0;
    
63. 
    
64.   //找卡
    
65.   rfid.isCard();
    
66.   //读取卡序列号
    
67.   if (rfid.readCardSerial())
    
68.   {
    
69.     if(rfid.serNum[0]==155||rfid.serNum[0]==234||rfid.serNum[0]==219){
    
70.       for(int i=0;i<100;i++)
    
71.       {
    
72.         servopulse(45);        
    
73.       }      //引用脉冲函数
    
74.       delay(3000);
    
75.       for(int i=0;i<100;i++)
    
76.       {
    
77.         servopulse(0);
    
78.       }
    
79.     }
    
80.   }  
    
81.   if (!rfid.readCardSerial()){
    
82.     digitalWrite(servopin,LOW);  
    
83.   }
    
84.   if(!rfid.isCard())
    
85.   {
    
86.     energy.PowerDown();      
    
87.   }
    
88.   rfid.halt();                //指挥卡进入睡眠模式
    
89. }
    
90. 
    

复制代码

低功耗库下方

Damn_intuition

哈哈，小心读卡模块被人偷走哦~~~~~

Cupid

读卡器放在门里边读不到卡吗？如果被人拿走不哭死，移动电源多长时间充次电？

code-AR

Cupid 发表于 2014-1-2 17:53
读卡器放在门里边读不到卡吗？如果被人拿走不哭死，移动电源多长时间充次电？

一般可以支持3-4天，所以希望改进供电部分。

edmondhuang

Damn_intuition 发表于 2014-1-2 17:38
哈哈，小心读卡模块被人偷走哦~~~~~

嗯嗯，直接拿走好了

pipapi

几十块买个磁性门锁，控制电路依然是你那套东西，完美了

zoologist

pipapi 发表于 2014-1-2 22:12
几十块买个磁性门锁，控制电路依然是你那套东西，完美了

有道理 这个应该是个比较好的方案 我也看一下比如下面这个

http://item.taobao.com/item.htm? ... &id=18770053569

code-AR

pipapi 发表于 2014-1-2 22:12
几十块买个磁性门锁，控制电路依然是你那套东西，完美了

这个是寝室，还不太敢拆门锁

303931362

门是铁的吗？隔着铁不是RC522不能用了吗？

chaqing

不用时是可以完全断电的吧，在门外加个电源开关，打开才真正供电就可以了吧

chaqing

好像就是破 木板门龙骨加胶合板那种吧，可惜估计不敢拆，不然背面开洞，读卡模块贴在前面薄板的背面估计就可读了

shenhaiyu

嗯，在外面放个开关，刷卡的时候再通电，这样能省很多电

code-AR

chaqing 发表于 2014-1-3 10:18
好像就是破 木板门龙骨加胶合板那种吧，可惜估计不敢拆，不然背面开洞，读卡模块贴在前面薄板的背面估计就可 ...

这个的确是，就不知道RFID的模块可不可以通过神马手段增加距离，这样就方便了。

code-AR

shenhaiyu 发表于 2014-1-3 13:30
嗯，在外面放个开关，刷卡的时候再通电，这样能省很多电

这样感觉有些麻烦，还要先启动开关。