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RFID如何工作以及如何制作基于Arduino的RFID门锁

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Arduino教程
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在本教程中，我们将学习什么是RFID，它如何工作，以及如何制作基于Arduino的RFIDbetway门锁。你可以观看下面的视频或阅读下面的书面教程了解更多细节。

概述

RFID代表无线电频率识别它是一种非接触式技术，广泛应用于许多行业，如人员跟踪、访问控制、供应链管理、图书馆图书跟踪、收费站系统等。

射频识别的应用和使用

RFID的工作原理

射频识别系统由两个主要部件组成，一个位于我们想要被识别的物体上的应答器或标签，以及一个收发器或读卡器。

RFID是betway如何工作的

该RFID阅读器由射频模块、控制单元和产生高频电磁场的天线线圈组成。另一方面,标签通常是被动组件,由天线和电子芯片,所以当它附近的电磁场的收发器,由于感应电压产生的天线线圈这芯片的电压作为功率。

RFID的工作原理

现在，当标签启动后，它可以从阅读器中提取传输的消息，为了将消息发送回阅读器，它使用了一种称为负载操作的技术。标签天线上的负载开关会影响阅读器天线的功耗，功耗可以通过电压降来测量。电压的变化将被捕获为1和0，这就是数据从标签传输到阅读器的方式。

在读取器和标签之间还有另一种数据传输方式，叫做反向散射耦合。在这种情况下，标签使用接收到的部分能量产生另一个电磁场，该电磁场将被读取器的天线接收到。

RFID和Arduino

这就是基本的工作原理，现在让我们看看如何将射频识别与Arduino结合来制作我们自己的射频识别门锁。我们将使用基于MIFARE协议和MFRC522 RFID阅读器的标签，这只需要几美元。

RFID和Arduino教程

这些标签有1kb的内存和一个可以做算术运算的微芯片。它们的工作频率为13.56 MHz，根据天线的几何形状，工作距离可达10厘米。如果我们把其中一个标签放在光源前，我们可以注意到天线和我们之前提到的微芯片。

内置天线和微芯片的RFID标签

RFID读写器模块使用SPI协议与Arduino板进行通信，下面是我们需要如何连接它们。请注意，我们必须将模块的VCC连接到3.3V，至于其他引脚，我们不必担心，因为它们是5V容限。

连接模块之后，我们需要下载MFRC522图书馆从GitHub。该库提供了几个很好的示例，我们可以从中学习如何使用该模块。

首先，我们可以上传“DumpInfo”示例并测试我们的系统是否正常工作。现在，如果我们运行Serial Monitor并将标记放在模块附近，读取器将开始读取标记，标记中的所有信息将显示在串行监视器上。

Arduino MFRC522库DumpInfo示例

在这里我们可以看到标签的UID号以及1kb的内存，它实际上被分成16个扇区，每个扇区分成4个块，每个块可以存储2字节的数据。在本教程中，我们不会使用任何标签的内存，我们只使用标签的UID号。

Arduino RFID门锁门禁项目

在我们讨论射频识别门锁项目的代码之前，让我们先看看这个项目的组件和电路原理图。

Arduino RFID门锁门禁项目

除了RFID模块，我们还将使用一个接近传感器来检查门是否关闭或打开，一个伺服电机用于锁机构和一个字符显示。

你可以从下面的链接获得这个Arduino教程所需的组件:

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该项目有以下工作流程:首先，我们必须设置一个主标签，然后系统进入正常模式。如果我们扫描一个未知的标签，访问将被拒绝，但如果我们扫描主，我们将进入一个程序模式，从那里我们可以添加和授权未知的标签。现在如果我们再扫描一次标签就可以打开门了。

Arduino RFID门锁门禁项目

我们关门后，门会自动锁上。如果我们想从系统中删除一个标签，我们只需要再次进入程序模式，扫描know标签，它就会被删除。

源代码

现在让我们看一下代码。因此，首先我们需要包括射频识别模块的库，显示和伺服电机，定义一些变量所需的程序，以及创建库的实例。

#include  #include  #include  #include < servi .h> #define RST_PIN 9 #define SS_PIN 10 byte readCard[4];char* myTags[100] = {};int tagsCount = 0;String tagID = "; ";boolean successRead = false;boolean correctTag = false;int proximitySensor;boolean doorOpened = false;//创建实例MFRC522 MFRC522 (SS_PIN, RST_PIN);液晶显示器(2,3,4,5,6,7); //Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7) Servo myServo; // Servo motor

在设置部分，首先对模块进行初始化，将伺服电机的初始值设置为锁定位置。然后，我们将初始消息打印到显示器上，并使用下面的“while”循环，等待主标记被扫描。getID()自定义函数获取标签UID，并将其放入myTags[0]数组的第一个位置。

void setup(){//初始化SPI.begin();// SPI总线mfrc522.PCD_Init();// mfrc522 lcd.begin（16,2）;// LCD屏幕myServo.attach(8);//伺服电机myServo.write(10);//伺服电机的初始锁定位置//打印初始消息lcd.print（“ - 没有主标记！ - ”）;lcd.setcursor（0,1）;lcd.print（“立即扫描”）;//等待master card被扫描，while (!successRead) {successRead = getID();if (successRead == true) {myTags[tagsCount] = strdup(tagID.c_str()); // Sets the master tag into position 0 in the array lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Master Tag Set!"); tagsCount++; } } successRead = false; printNormalModeMessage(); }

让我们看看getID()自定义函数。首先，它检查是否有一个新的标签放置在阅读器附近，如果有，我们将继续“for”循环，这将获得标签的UID。我们使用的标记有4字节的UID号，所以这就是为什么我们需要对这个循环进行4次迭代，并使用concat()函数将4字节添加到单个String变量中。我们还将字符串的所有字符设置为大写，并在结束时停止读取。

uint8_t getID(){//准备读取PICCs if (!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()){//如果一个新的PICC放置到RFID阅读器继续返回0;}如果（！mfrc522.picc_readcardserial（））{//由于picc放置了串行并继续返回0;} tagID = "";for（uint8_t i = 0; i <4; i ++）{//我们使用的mifare piccs有4个字节uid readcard [i] = mfrc522.uid.uidbyte [i];tagid.concat（string（mfrc522.uid.uidbyte [i]，hex））;//在一个字符串变量中添加4个字节}tagID.toUpperCase();mfrc522.PICC_HaltA ();//停止读取｝

在进入主循环之前，在设置部分的末尾，我们还调用了printNormalModeMessage()自定义函数，该函数在显示器上打印“Access Control”消息。

void printNormalModeMessage(){延迟(1500);lcd.clear ();lcd.print（“ -  Access Control-”）;lcd.setcursor（0,1）;lcd.print（“扫描你的标签！”）;｝

在主回路中，我们从读取接近传感器的值开始，它告诉我们门是否关闭。

int proximitySensor = analogRead(A0);

因此，如果门关闭，使用与我们在getID()自定义函数中描述的相同的行，我们将扫描并获取新标记的UID。我们可以在这里注意到，由于“if”语句中的“return”行，代码在扫描标记之前不会继续执行。

一旦我们扫描了这个标签，我们就会检查这个标签是否是我们之前注册的master，如果是这样，我们就会进入程序模式。在这种模式下，如果我们扫描一个已经授权的标签，它将从系统中删除，或者如果标签是未知的，它将作为授权添加到系统中。

//检查扫描的标签是否是主标签if (tagID == myTags[0]) {lcd.clear();lcd.print（“计划模式：”）;lcd.setcursor（0,1）;lcd.print（“添加/删除标签”）;while (!successRead) {successRead = getID();if（successRead == true）{for（int i = 0; i <100; i ++）{if（tagid == mytags [i]）{mytags [i] =“”;lcd.clear ();lcd.setCursor（0,0）;lcd.print（“删除标签！”）;printNormalModeMessage (); return; } } myTags[tagsCount] = strdup(tagID.c_str()); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" Tag Added!"); printNormalModeMessage(); tagsCount++; return; } } }

在程序模式之外，通过下一个“for”循环，我们检查扫描的标签是否等于任何挂号标签，我们要么解锁门或保持访问拒绝。最后在“别的”声明中我们等到门关闭，然后我们锁定了门并再次打印了正常模式消息。

//检查扫描的标签是否被授权（int i = 0; i <100; i ++）{if（tagid == mytags [i]）{lcd.clear（）;lcd.setCursor（0,0）;lcd.print（“获得授予的！”）;myServo.write (170);//打开门printNormalModeMessage();correctTag = true;}} if (correctTag == false) {lcd.clear();lcd.setCursor（0,0）;lcd.print（“拒绝访问！”）;printNormalModeMessage (); } } // If door is open... else { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" Door Opened!"); while (!doorOpened) { proximitySensor = analogRead(A0); if (proximitySensor > 200) { doorOpened = true; } } doorOpened = false; delay(500); myServo.write(10); // Locks the door printNormalModeMessage(); }

这就是项目的全部内容，下面是项目的完整代码:

/ * * Arduino门锁访问控制项目* *由Dejan Nedelkovski，www.www.mfxpo.com * *图书馆：bet188官方网站MFRC522，https://github.com/miguelbalboa/rfid * / #include  #include  #include  #include  #define rst_pin 9 #define ss_pin 10字节readcard [4];char* myTags[100] = {};int tagsCount = 0;String tagID = "; ";boolean successRead = false;boolean correctTag = false;int proximitySensor;boolean doorOpened = false;//创建实例MFRC522 MFRC522 (SS_PIN, RST_PIN);液晶显示器(2,3,4,5,6,7); //Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7) Servo myServo; // Servo motor void setup() { // Initiating SPI.begin(); // SPI bus mfrc522.PCD_Init(); // MFRC522 lcd.begin(16, 2); // LCD screen myServo.attach(8); // Servo motor myServo.write(10); // Initial lock position of the servo motor // Prints the initial message lcd.print("-No Master Tag!-"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" SCAN NOW"); // Waits until a master card is scanned while (!successRead) { successRead = getID(); if ( successRead == true) { myTags[tagsCount] = strdup(tagID.c_str()); // Sets the master tag into position 0 in the array lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Master Tag Set!"); tagsCount++; } } successRead = false; printNormalModeMessage(); } void loop() { int proximitySensor = analogRead(A0); // If door is closed... if (proximitySensor > 200) { if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { //If a new PICC placed to RFID reader continue return; } if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) { //Since a PICC placed get Serial and continue return; } tagID = ""; // The MIFARE PICCs that we use have 4 byte UID for ( uint8_t i = 0; i < 4; i++) { // readCard[i] = mfrc522.uid.uidByte[i]; tagID.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX)); // Adds the 4 bytes in a single String variable } tagID.toUpperCase(); mfrc522.PICC_HaltA(); // Stop reading correctTag = false; // Checks whether the scanned tag is the master tag if (tagID == myTags[0]) { lcd.clear(); lcd.print("Program mode:"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Add/Remove Tag"); while (!successRead) { successRead = getID(); if ( successRead == true) { for (int i = 0; i < 100; i++) { if (tagID == myTags[i]) { myTags[i] = ""; lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" Tag Removed!"); printNormalModeMessage(); return; } } myTags[tagsCount] = strdup(tagID.c_str()); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" Tag Added!"); printNormalModeMessage(); tagsCount++; return; } } } successRead = false; // Checks whether the scanned tag is authorized for (int i = 0; i < 100; i++) { if (tagID == myTags[i]) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" Access Granted!"); myServo.write(170); // Unlocks the door printNormalModeMessage(); correctTag = true; } } if (correctTag == false) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" Access Denied!"); printNormalModeMessage(); } } // If door is open... else { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" Door Opened!"); while (!doorOpened) { proximitySensor = analogRead(A0); if (proximitySensor > 200) { doorOpened = true; } } doorOpened = false; delay(500); myServo.write(10); // Locks the door printNormalModeMessage(); } } uint8_t getID() { // Getting ready for Reading PICCs if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { //If a new PICC placed to RFID reader continue return 0; } if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) { //Since a PICC placed get Serial and continue return 0; } tagID = ""; for ( uint8_t i = 0; i < 4; i++) { // The MIFARE PICCs that we use have 4 byte UID readCard[i] = mfrc522.uid.uidByte[i]; tagID.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX)); // Adds the 4 bytes in a single String variable } tagID.toUpperCase(); mfrc522.PICC_HaltA(); // Stop reading return 1; } void printNormalModeMessage() { delay(1500); lcd.clear(); lcd.print("-Access Control-"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" Scan Your Tag!"); }

我希望你喜欢本教程，请在下方的评论部分提出任何问题。

41岁的反应

  2. 可Karlsson

    谢谢!我正在制作智能锁，作为一名机械工程师，我从你们不同的视频中得到了很多帮助。太棒了!
    /可

    回复
  4. Setasena

    先生，我不能让它工作。我检查了所有的电线，都没问题。
    液晶显示仍然空白!
    我该如何解决这个问题?

    回复
    • 德扬Nedelkovski

      LCD的问题是对比。尝试调整LCD对比度引脚的电压，尝试使用电位器或不同的分压器，以及使用带有Arduino的LCD显示屏查看我的详细教程。

      回复
      • 山姆

        你好，我已经参考了你的LCD教程，但我没有电位器。请问电阻器的调整是在地面上还是在对比度引脚的5v上进行?我在5v上使用220欧姆，在gnd上使用1000欧姆，正如图片颜色代码所示。是我使用了错误的电阻还是有什么问题。因为我用的是和你一样的LCD和连接，所以应该不会有任何错误?谢谢你! !I need this for a mini project of mine hope you can help me with the LCD contrast issue Thanks!!

      • 山姆

        啊. .谢谢!我已经尝试移除一个对比引脚电阻，并将其直接连接到地面。它工作!

    • 李休伊特

      标签id是否存储在EEPROM中，以便在断电后记住先前存储的标签?

      谢谢,

      李。

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  7. moroisa

    我可以用螺线管12v代替伺服电机吗?如果我想增加led指示灯?我必须做什么(编码)?
    请帮助。

    回复
      • Moroisa

        我做到了，

        增加电磁阀，按钮从另一边接入，LED RGB，电池和LCD I2c适配器。所有的工作都很完美，除了一个想法，当失去动力程序重新开始。现在我试着用我的EEPROM，你有什么建议吗?
        还有一个小问题，当我试图在printNormalModeMessage()上做滚动文本时，程序卡住了，不能扫描卡和运行系统，只是在LCD上出现滚动文本，请帮助。谢谢你，先生。

  9. 马克

    伟大的项目，但我如何存储uid ?另外，在腐蚀标签上存储一个名称也是很好的。
    马克

    回复
  10. Baidar

    你用的是哪个Arduino，为什么。也有一种方法来记录什么卡被扫描和它被扫描的时间，并能够保存为显示。

    回复
  14. 汤姆

    你好,伟大的文章。我需要大约2英尺的射程，这可能吗?
    谢谢,汤姆

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    • 罗恩

      是的，一些RFID阅读器可以在两英尺远的地方激活被动标签。然而，它们并不紧凑，需要比这个项目多得多的电力，只能在商业上使用，而且可能相对昂贵。在这种情况下，接近传感器可能不实用，超声波传感器可能也不够。如果有意义，可以考虑一个可中断的光束，如红外或激光，物体触发RFID阅读器激活。另一种可能是将RFID阅读器打开，并在标签经过跟踪型应用程序时进行投票。

      回复
  15. 大卫·威廉姆斯

    你好!
    关于这个项目，我有一个问题要问你:
    这个项目在没有接近传感器的情况下也可以工作吗?或者我需要一个接近传感器才能正常工作吗?
    谢谢

    回复
    • 德扬

      嘿，它会起作用，但它需要在代码中进行一些修改。如果您没有那个，您也可以使用不同的接近传感器。

      回复
  16. 丹

    出于某种原因，getID()在我的上面不起作用。有什么办法能解决这个问题吗?谢谢。
    PS:我试图复制和粘贴的代码在网站上，这也不起作用。

    回复
    • 德扬

      你会得到什么样的错误?确保您已经安装了MFRC522库，上面的文章中包含了它的链接。

      回复
      • 丹

        它说:getID()在这个作用域中没有声明。
        谢谢，伟大的文章。

  17. 本Smithens

    你好，请问如何连接70元的光学传感器?

    我已经炸了3次了，我按照原理图。

    只是为了确保你使用的电阻是220和10k对光学传感器?

    如何连接传感器接地和电源?

    好吧谢谢

    回复
    • 德扬

      我们将使用你连接适当的引脚到适当的电阻，以及接地和5V。电路图显示了正确的连接方式。

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  18. 费尔南多

    嘿，谢谢你的项目。我想知道我们是否可以用超声波传感器而不是接近传感器人民币70元?

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    • 德扬

      是的，你可以用超声波传感器。当然，您必须适当地修改代码。我用70元，因为它更小。

      回复

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