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基于射频识别的嵌入式门禁系统设计
作 者: 朱晓林
导 师: 耿恒山
学 校: 河北工业大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 门禁系统 RSA算法 系统安全 MFRC522 Cortex-M3
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
随着社会人员流动的不断增加,安防产品逐渐走进了人们的生活,门禁系统作为安防产业中的支柱项目,尤其受到社会广泛应用。门禁系统应用技术也多种多样,例如:声音识别、指纹识别、面部识别等,这些技术虽新颖,但稳定性不高,目前,最普遍使用的是智能卡门禁系统。然而如果智能卡容易被复制,那么门禁系统就形同虚设。另外,网络盗号、电话窃听层出不穷,数据一旦需要通过媒介传播时,就有可能被窃取。本文介绍了门禁系统的概念、国内外研究现状,详细分析基于射频识别的嵌入式门禁系统的需求,选择了目前市场上性价比比较高的Cortex-M3处理器和MF RC522射频读卡芯片进行门禁读卡器设计。智能卡使用北京大唐智能卡公司的CPU卡和NXP公司的Mifare卡。硬件方面实现了MF RC522射频读卡模块设计、控制器与读卡模块的SPI通信、门禁读卡器读写CPU卡和Mifare卡。软件方面使用JAVA语言和SQLServer数据库编程实现上位机软件系统,用来记录人员流动情况。在硬件方面实现对CPU卡和Mifare卡的读写,针对门禁系统存在信息传输方面保密性不够、卡片信息易被复制的两个弱点,本文在读卡器读CPU卡过程中运用RSA算法对用户ID进行加密保护,防止卡片信息容易被复制;在读卡器与PC机的信息交互过程中分别使用了RSA数字签名来保证PC机接收数据的准确和安全性,从而实现了高安全性的门禁系统,这也是本文创新点所在。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-9 第一章 绪论 9-12 §1-1 课题来源及研究目的 9-10 1-1-1 安防行业的发展 9 1-1-2 门禁系统市场新需求 9-10 §1-2 门禁系统国内外研究现状 10-11 1-2-1 国外研究现状 10 1-2-2 国内研究现状 10-11 §1-3 论文的研究工作 11-12 第二章 门禁系统总体设计 12-19 §2-1 门禁系统概述 12-13 2-1-1 门禁系统简介 12 2-1-2 门禁系统特点 12-13 §2-2 系统需求分析 13-15 2-2-1 智能卡选择 13-14 2-2-2 射频读写芯片选择 14 2-2-3 控制器选择 14-15 §2-3 通信协议介绍 15-16 2-3-1 智能卡通信协议分类 15 2-3-2 ISO/IEC14443 协议 15-16 §2-4 系统总体设计方案 16-19 2-4-1 功能分析 16-17 2-4-2 系统总体流程设计 17-19 第三章 门禁系统硬件设计与实现 19-38 §3-1 门禁系统硬件 19-22 3-1-1 门禁系统硬件组成 19 3-1-2 硬件性能分析 19-22 §3-2 门禁系统开发工具介绍 22-23 3-2-1 硬件开发环境 22 3-2-2 上位机软件开发环境 22-23 §3-3 门禁系统硬件实现 23-35 3-3-1 基于 MF RC522 芯片的读卡模块设计 23-24 3-3-2 控制器 STM32 和读卡模块 MF RC522 通信方式 24-26 3-3-3 SPI 通信方式实现 26-28 3-3-4 MF RC522 的初始化 28-30 3-3-5 读卡器与 MIFARE 卡交互 30-33 3-3-6 读卡器与 CPU 卡交互 33-35 §3-4 硬件测试 35-37 3-4-1 读卡器读取 CPU 卡片测试 35-36 3-4-2 读卡器读取 Mifare 卡片测试 36-37 §3-5 本章小结 37-38 第四章 非对称 RSA 安全算法实现 38-47 §4-1 算法分类 38-39 4-1-1 对称加密算法 38 4-1-2 非对称加密算法 38-39 §4-2 RSA 安全算法概述 39-40 4-2-1 RSA 算法数字签名 39 4-2-2 RSA 算法特点 39-40 §4-3 RSA 算法实现 40-46 4-3-1 生成 RSA 算法密钥 40-41 4-3-2 实现 RSA 算法加密 41 4-3-3 实现 CRT 五元组解密 41-43 4-3-4 实现 RSA 算法数字签名 43-44 4-3-5 RSA 算法实现测试 44-46 §4-4 本章小结 46-47 第五章 上位机软件设计 47-56 §5-1 串口通信方式介绍 47-48 5-1-1 串行通信硬件设计 47 5-1-2 通信原理流程 47-48 §5-2 JAVA 实现串口通信 48-51 5-2-1 Java 串口包分类 48-49 5-2-2 串口包安装(windows 下) 49 5-2-3 主要的 API 函数介绍 49-50 5-2-4 串口编程思路及主要实现 50-51 §5-3 上位机软件总体设计 51-52 5-3-1 上位机软件功能分析 51 5-3-2 上位机软件设计 51-52 §5-4 软件界面设计 52-55 5-4-1 软件界面总框架设计 52 5-4-2 软件主要界面设计 52-55 §5-5 本章小结 55-56 第六章 总结与展望 56-57 参考文献 57-59 附录 A 59-60 附录 B 60-61 致谢 61-62 攻读学位期间所取得的相关科研成果 62
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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