在生活中,家是我们最后也是最重要的归依,原有的铜锁,越来越不安全,而且携带一堆钥匙更是不方便,许多智慧家居都已寻求更简单、方便、快速的方式来保全我们最重要的家。如果我们能够用创客神器来Arduino来保全我们最重要的家,透过RFID卡,当成一个开门的Key卡,那该有多好?所以本月我们要使用Arduino,透过简单RFID Mifare卡,建立一个安全的门锁开门利器。
主要材料
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所需工具
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制作步骤
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第1步:
电控锁
一般门禁系统进出入口大部份为门,而门闭合与开合的关键装置则为锁(如下图所示),但是人力锁闭合与开合的关键装置需要透过人的开锁行为来运作,以联接门禁系统之辨识系统来闭合与开合,该『锁』必须是电力装置方能达到需求。
所以一般都是电力控制之电控锁,方能在「开锁装置」(例如钥匙、密码、开锁卡片,或是指纹、掌纹、视网膜或声音等生物特征)辨识并判断使用者的身份正确后,启动回路通电(或断电)至电控锁开门。
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第2步:
驱动MF RC522 RFID模块
MF RC522 RFID模块本身就可以读取Mifare卡片的数据,我们依照下表进行电路连接,连接MF RC522 RFID模块,进行电路组立。
(表1)RFID门禁管制接脚表:
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第3步:
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第4步:
电路组立之后,依照下表之RFID门禁管制机测试程序一进行程序攥写的动作。
RFID门禁管制接脚表:
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第5步:
RFID門禁管制機測試程式一(doorcontrol01)
#include <LiquidCrystal.h>
#include <SPI.h>
#include <RFID.h>
/* LiquidCrystal display with:
LiquidCrystal(rs, enable, d4, d5, d6, d7)
LiquidCrystal(rs, rw, enable, d4, d5, d6, d7)
LiquidCrystal(rs, enable, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7)
LiquidCrystal(rs, rw, enable, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7)
R/W Pin Read = LOW / Write = HIGH // if No Pin connect RW , please leave R/W Pin for Low State
Parameters
*/
LiquidCrystal lcd(8,9,10,38,40,42,44); //ok
RFID rfid(53,5); //this is used for Arduino Mega 2560
//RFID rfid(10,5); //this is used for Arduino UNO
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println(“RFID Mifare Read");
SPI.begin();
rfid.init();
// PinMode(11,OUTPUT);
// digitalWrite(11,LOW);
lcd.begin(20, 4);
// 設定 LCD 的行列數目 (4 x 20)
lcd.setCursor(0,0);
// 列印 “Hello World" 訊息到 LCD 上
lcd.print(“RFID Mifare Read");
}
void loop()
{
// 將游標設到 column 0, line 1
// (注意: line 1 是第二行(row),因為是從 0 開始數起):
Serial.println(millis()/1000);
delay(200);
if (rfid.isCard()) { //找尋卡片
if (rfid.readCardSerial()) { //取得卡片的ID+CRC校驗碼
//第0~3個byte:卡片ID
Serial.println(" “);
Serial.print(“RFID Card Number is : “);
Serial.print(rfid.serNum[0],HEX);
Serial.print(" , “);
Serial.print(rfid.serNum[1],HEX);
Serial.print(" , “);
Serial.print(rfid.serNum[2],HEX);
Serial.print(" , “);
Serial.println(rfid.serNum[3],HEX);
//第4個byte:CRC校驗位元
Serial.print(“CRC is : “);
Serial.println(rfid.serNum[4],HEX);
lcd.setCursor(2, 1);
lcd.print(rfid.serNum[0],HEX);
lcd.setCursor(5, 1);
lcd.print(rfid.serNum[1],HEX);
lcd.setCursor(8, 1);
lcd.print(rfid.serNum[2],HEX);
lcd.setCursor(11, 1);
lcd.print(rfid.serNum[3],HEX);
}
}
rfid.halt(); //命令卡片進入休眠狀態
delay(500); //延時0.5秒
}
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第6步:
RFID卡控制开锁
我们已经可以正确读取卡号号,我们加入继电器模块来控制外部电力装置开关与否,主要是将电磁锁(如图1所示)的开门开关电路,参照(表1)所示,接至继电器模块的Com与NC两接点,在正确读取到适合卡号时,启动继电器模块,使继电器模块的Com与NC两接点短路,让电磁锁(如图1所示)开门。
由于MF RC522 RFID模块本身就可以读取Mifare卡片的数据,我们依照表1进行电路连接,连接MF RC522 RFID模块,读者依照下表之RFID门禁管制机测试程序二进行程序攥写的动作。
(表 3)RFID 門禁管制機測試程式二:
#include <LiquidCrystal.h>
#include <SPI.h>
#include <RFID.h>
#include <String.h>
#define openkeyPin 4
int debugmode = 0;
/* LiquidCrystal display with:
LiquidCrystal(rs, enable, d4, d5, d6, d7)
LiquidCrystal(rs, rw, enable, d4, d5, d6, d7)
LiquidCrystal(rs, enable, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7)
LiquidCrystal(rs, rw, enable, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7)
R/W Pin Read = LOW / Write = HIGH // if No Pin connect RW , please leave R/W Pin for Low State
Parameters
*/
LiquidCrystal lcd(8,9,10,38,40,42,44); //ok
RFID rfid(53,5); //this is used for Arduino Mega 2560
//RFID rfid(10,5); //this is used for Arduino UNO
String keyno1 = String(“6AE4E616″);
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println(“RFID Mifare Read");
SPI.begin();
rfid.init();
pinMode(openkeyPin,OUTPUT);
digitalWrite(openkeyPin,LOW);
lcd.begin(20, 4);
// 設定 LCD 的行列數目 (4 x 20)
lcd.setCursor(0,0);
// 列印 “Hello World" 訊息到 LCD 上
lcd.print(“RFID Mifare Read");
}
void loop()
{
// 將游標設到 column 0, line 1
// (注意: line 1 是第二行(row),因為是從 0 開始數起):
if (rfid.isCard()) { //找尋卡片
if (rfid.readCardSerial()) { //取得卡片的ID+CRC校驗碼
//第0~3個byte:卡片ID
Serial.println(" “);
Serial.print(“RFID Card Number is : “);
Serial.print(strzero(rfid.serNum[0],2,16));
Serial.print(“/");
Serial.print(rfid.serNum[0],HEX);
Serial.print(“/");
Serial.print(rfid.serNum[0],DEC);
Serial.print(" , “);
Serial.print(strzero(rfid.serNum[1],2,16));
Serial.print(“/");
Serial.print(rfid.serNum[1],HEX);
Serial.print(“/");
Serial.print(rfid.serNum[1],DEC);
Serial.print(" , “);
Serial.print(strzero(rfid.serNum[2],2,16));
Serial.print(“/");
Serial.print(rfid.serNum[1],HEX);
Serial.print(“/");
Serial.print(rfid.serNum[1],DEC);
Serial.print(" , “);
Serial.print(strzero(rfid.serNum[3],2,16));
Serial.print(“/");
Serial.print(rfid.serNum[0],HEX);
Serial.print(“/");
Serial.println(rfid.serNum[0],DEC);
//第4個byte:CRC校驗位元
Serial.print(“CRC is : “);
Serial.print(strzero(rfid.serNum[4],2,16));
Serial.print(“/");
Serial.print(rfid.serNum[4],HEX);
Serial.print(“/");
Serial.println(rfid.serNum[4],DEC);
lcd.setCursor(2, 1);
lcd.print(strzero(rfid.serNum[0],2,16));
lcd.setCursor(5, 1);
lcd.print(strzero(rfid.serNum[1],2,16));
lcd.setCursor(8, 1);
lcd.print(strzero(rfid.serNum[2],2,16));
lcd.setCursor(11, 1);
lcd.print(strzero(rfid.serNum[3],2,16));
lcd.setCursor(4, 2);
lcd.print(getcardnumber(rfid.serNum[0],rfid.serNum[1],rfid.serNum[2],rfid.serNum[3]) );
}
}
rfid.halt(); //命令卡片進入休眠狀態
if (keyno1 == getcardnumber(rfid.serNum[0],rfid.serNum[1],rfid.serNum[2],rfid.serNum[3]))
{
digitalWrite(openkeyPin,HIGH);
lcd.setCursor(0, 3);
lcd.print(“Access Granted:Open");
Serial.println(“Access Granted:Door Open");
}
else
{
digitalWrite(openkeyPin,LOW);
lcd.setCursor(0, 3);
lcd.print(“Access Denied:Closed");
Serial.println(“Access Denied:Door Closed");
}
delay(500); //延時0.5秒
}
String getcardnumber(byte c1, byte c2, byte c3, byte c4)
{
String retstring = String(“");
retstring.concat(strzero(c1,2,16));
retstring.concat(strzero(c2,2,16));
retstring.concat(strzero(c3,2,16));
retstring.concat(strzero(c4,2,16));
return retstring;
}
String strzero(long num, int len, int base)
{
String retstring = String(“");
int ln = 1 ;
int i = 0 ;
char tmp[10] ;
long tmpnum = num ;
int tmpchr = 0 ;
char hexcode[]={‘0′,’1′,’2′,’3′,’4′,’5′,’6′,’7′,’8′,’9′,’A’,’B’,’C’,’D’,’E’,’F’} ;
while (ln <= len)
{
tmpchr = (int)(tmpnum % base) ;
tmp[ln-1] = hexcode[tmpchr] ;
ln++ ;
tmpnum = (long)(tmpnum/base) ;
/*
Serial.print(“tran :(“);
Serial.print(ln);
Serial.print(“)/(“);
Serial.print(hexcode[tmpchr] );
Serial.print(“)/(“);
Serial.print(tmpchr);
Serial.println(“)");
*/
}
for (i = len-1; i >= 0 ; i –)
{
retstring.concat(tmp[i]);
}
return retstring;
}
unsigned long unstrzero(String hexstr)
{
String chkstring ;
int len = hexstr.length() ;
if (debugmode == 1)
{
Serial.print(“String “);
Serial.println(hexstr);
Serial.print(“len:");
Serial.println(len);
}
unsigned int i = 0 ;
unsigned int tmp = 0 ;
unsigned int tmp1 = 0 ;
unsigned long tmpnum = 0 ;
String hexcode = String(“0123456789ABCDEF") ;
for (i = 0 ; i < (len ) ; i++)
{
// chkstring= hexstr.substring(i,i) ;
hexstr.toUpperCase() ;
tmp = hexstr.charAt(i) ; // give i th char and return this char
tmp1 = hexcode.indexOf(tmp) ;
tmpnum = tmpnum + tmp1* POW(16,(len -i -1) ) ;
if (debugmode == 1)
{
Serial.print(“char:( “);
Serial.print(i);
Serial.print(“)/(“);
Serial.print(hexstr);
Serial.print(“)/(“);
Serial.print(tmpnum);
Serial.print(“)/(“);
Serial.print((long)pow(16,(len -i -1)));
Serial.print(“)/(“);
Serial.print(pow(16,(len -i -1) ));
Serial.print(“)/(“);
Serial.print((char)tmp);
Serial.print(“)/(“);
Serial.print(tmp1);
Serial.print(“)");
Serial.println(“");
}
}
return tmpnum;
}
long POW(long num, int expo)
{
long tmp =1 ;
if (expo > 0)
{
for(int i = 0 ; i< expo ; i++)
tmp = tmp * num ;
return tmp ;
}
else
{
return tmp ;
}
}
我們發現圖 3(a)所示,MF RC522 模組讀到卡(卡號:316C1155),為不是正確的開門卡,所以不會啟動繼電器,而見圖 3(b)所示,MF RC522 模組讀到卡(卡號:6AE4E616),為正確的開門卡,則Arduino 開發模組在 MF RC522 模組讀到該卡號之後,比對表 3 內『String keyno1 = String(“6AE4E616″);』的變數,為相同的變數內容,則使繼電器模組的 Com 與 NC 兩接點短路,讓電磁鎖。
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