《單晶片微電腦論壇》之十八— 再戰使用Arduino之RFID門禁管制系統

使用Arduino之RFID門禁管制系統

壹、前言

貳、相關知識

        二、１　ＲＦＩＤ技術推廣與標準制定單位

       二、２　ＲＦＩＤ所使用之無線電波與頻帶

       二、３　ＲＦＩＤ系統基本概念  

       二、４　ＲＦＩＤ系統感應方式

       二、５　ＲＦＩＤ系統的讀寫器／感應器

       二、６　ＲＦＩＤ系統的電子標籤(Tag) 

       二、７　Ｍｉｆａｒｅ卡相關知識介紹

       二、８常見的Ｍｉｆａｒｅ卡讀取器與標籤 

參、系統功能規格與動作

三、１　系統功能規格

三、２　系統動作說明

三．２－２　系統待機與正常工作狀態

三．２－３　主控制卡功能操作與設定

肆、電路設計與分析

四．１　Arduino Uno板主體電路

四．２　４Ｘ４鍵盤輸入電路

四．４　蜂鳴器、電鎖與出廠設定部份電路

四．５　ＲＦＩＤ讀寫器模組部份電路

伍、軟體程式設計與分析

五．１　Arduino整合開發軟體下載與安裝

五．２　Arduino IDE與模組板連接測試

五．３　Arduino IDE程式語言架構說明

五．４　Arduino IDE內建函式說明

五．４．１　基本型內建函式

五．４．２　引入型函式庫

五．５　自建函式(副程式)說明

五．５．１　ＬＣＤ顯示器相關函式

五．５．２　４Ｘ４鍵盤相關函式

五．５．３　聲音產生相關函式

五．５．４　ＥＥＰＲＯＭ相關函式

五．５．５　ＲＦＩＤ讀寫器模組相關函式

五．５．６　系統子功能相關函式

五．６　Arduino IDE主體程式說明

五．６．１ 　引入函式庫與變數定義部份

五．６．２ 　初始化設定(setup)部份

五．６．３ 　主體迴圈(loop)部份

陸、全體程式列表

　壹、前言

         在本論壇前兩篇文章中，筆者以兩種不同系列的單晶片微電腦(８０５１系列與Arduino模組板系列)分別去設計一RFID密碼鎖門禁管制系統，而這兩個系統使用的是相同的RFID讀寫器模組(即YHY502CTG或是CY14443C這兩個功能完全一樣的模組)，當然兩個系統的功能與規格也幾乎是一模一樣；筆者之所以會這樣做，主要是想讓學者了解與學習如何用不同的方法與去實現一個相同產品，古語說『條條大路通羅馬』，也就是告訴我們不要讓自己受限於單一的想法。不過要想達到這個境界，首先我們自己還是得具備足夠的知識與能力才行。

在前一篇使用Arduino模組板的文章刊出後有朋友問筆者，Arduino系列不是也有和Mifare卡(即ISO-14443A規範)相關的模組板可用嗎？為何不用而要使用YHY502CTG或是CY14443C等型號的RFID讀寫器模組？其實如果以Arduino官方網站的內容來看，他們目前已經沒有和RFID有關的Shields模組板，不過倒是有一些第三方的支援廠商有這類的產品，當然也就會有不少世界級的熱心高手提供了相關的函式庫供大家使用。由於筆者在學校有開設和RFID相關的課程，教授的內容比較多(除了資料的儲存之外還包括電子錢包等功能)，雖然說Arduino IDE中有不少的函式庫可引用，但如果要實現像電子錢包等功能還是得花些時間與功夫自己動手去做；限於時間與學者的能力，在實際的教學上還是以使用前述(YHY502CTG或是CY14443C)這兩款功能較多的模組比較方便，也因為如此，所以在本論壇前兩篇文章中筆者選擇使用那兩款RFID讀寫器模組。

在和RFID有關的第一篇文章刊出後，筆者又陸續買進和蒐集了一些Arduino第三方支援廠商和RFID/Mifare卡有關的產品，也找到了相關的函式庫，不過在使用和測試時發現並不是想像中那麼容易！尤其是想要融入之前所設計的使用Arduini模組板之RFID密碼鎖門禁管制系統時，不是直接呼叫外掛的函式就可以，還要多方考慮使用與操作上的問題。還好我們的系統使用到的功能並不多，主要是讀取Mifare卡的UID卡片號碼就可以；在筆者努力的修改與測試後，終於完成一個完全使用Arduino系列相關模組的RFID密碼鎖門禁管制系統，在此打算再次野人獻曝把研究的心得介紹給各位讀者，也作為RFID這個系列文章的結束。

為了不要讓讀者們覺得筆者只是將之前的系統直接照抄過，筆者在硬體部份特地作了重大的改善！在此將教導各位如何用一根I/O腳去實現一個４Ｘ４的鍵盤輸入電路，這個創新作法好像還沒有人提出來過，即使在Arduino的官方社群網站上好像也沒看到，所以應該可算是這篇文章的賣點吧，還希望讀者們不吝給予支持與鼓勵！由於本文已經是RFID密碼鎖門禁管制系統相關系列的第三篇文章，為了不佔用太多的篇幅，所以內文中將不再介紹太多和RFID/Mifare卡有關的知識，如果是第一次看到本系列文章的讀者，還請麻煩回頭去找本刊第４１１、４１３、４１４等幾期中和RFID/Mifare卡有關的資料參考一下