原标题：【毕业设计】Stm32的RFID智能门禁系统设计-毕业设计（原理图+代码+PCB原理图+仿真+教程）

STM32的RFID智能门禁系统设计

1. 项目背景与目标

随着智能技术的飞速发展，RFID（无线射频识别）技术被广泛应用于门禁系统、物品追踪、人员定位等领域。在这些应用中，STM32微控制器因其高效能、低功耗、丰富的外设支持及强大的开发工具支持，成为设计智能门禁系统的首选平台。

本设计旨在基于STM32微控制器，开发一款智能门禁系统，能够实现对人员进出门禁的自动识别与管理。系统将通过RFID技术读取卡片信息，识别合法用户后开锁，非法用户则拒绝进入。系统的主要组成包括：RFID读写器、STM32主控板、电子锁、显示屏以及按键输入模块。

2. STM32主控芯片型号及其在设计中的作用

STM32系列微控制器由意法半导体（STMicroelectronics）推出，属于32位ARM Cortex-M系列芯片。STM32芯片广泛应用于嵌入式系统设计，具备高性能、低功耗和丰富的外设接口，适合用于各类复杂控制任务。在本项目中，选择了STM32F103系列作为主控芯片。

2.1 STM32F103系列主控芯片概述

STM32F103系列是基于ARM Cortex-M3内核的微控制器，最高主频可达72MHz，具有丰富的外设接口，包括UART、SPI、I2C、ADC、PWM等，适用于各种嵌入式应用。STM32F103芯片具有以下主要特点：

• 内核：ARM Cortex-M3，32位，支持Thumb指令集。

• 运行频率：最高72MHz，支持高速性能的运算处理。

• 内存配置：具有不同的内存配置，如64KB Flash、20KB RAM等。

• 丰富的外设：包括多个SPI、UART、I2C接口，以及多通道PWM和ADC。

• 低功耗：支持低功耗模式，适合电池供电的设备。

2.2 STM32F103在智能门禁系统中的作用

STM32F103系列在本系统中充当了核心控制单元，负责系统的逻辑控制、数据处理和外设接口的管理。具体作用包括：

• RFID读卡器接口控制：系统通过SPI或USART接口与RFID读卡器进行通信，读取卡片信息。STM32F103负责将读到的RFID信息传输到后台进行验证，并控制是否开锁。

• 开锁控制：根据RFID识别结果，STM32F103通过GPIO控制继电器或电子锁模块的开关，进行门禁的开锁或拒绝操作。

• 显示与输入管理：系统通过液晶显示屏（如LCD1602）向用户显示操作信息（如“欢迎”、“非法用户”等），并通过按键输入模块获取用户操作，STM32F103通过扫描按键来处理用户输入。

• 数据存储与处理：系统内存中存储合法用户的RFID卡号，STM32F103负责管理和比对卡号，并根据数据库验证结果作出相应处理。

2.3 其他可能选择的STM32主控型号

除STM32F103系列外，针对不同的需求，还可以选择以下STM32主控型号：

• STM32F407系列：这款芯片性能更强，拥有更高的主频（高达168MHz），更多的外设资源，适用于需要更高处理能力的门禁系统。

• STM32L4系列：如果项目需要低功耗设计，STM32L4系列提供了优异的低功耗特性，适合需要延长电池使用时间的门禁系统。

• STM32F072系列：适合需要USB接口支持的门禁系统，具有丰富的USB外设接口，可以方便地与PC或其他设备进行数据交换。

3. 系统设计

3.1 RFID模块

RFID模块在本系统中用于读取用户的卡片信息。常见的RFID模块有MFRC522、RC522、RDM6300等。在本设计中，选用了MFRC522模块，它通过SPI接口与STM32进行通信。MFRC522可以读取13.56 MHz频率的RFID卡，支持ISO 14443A/MIFARE协议，具备良好的稳定性和较强的抗干扰能力。

3.2 电子锁模块

电子锁模块是智能门禁系统的重要部分，用于控制门的开启与关闭。常见的电子锁模块有继电器驱动的电磁锁和直流电机控制的智能锁。在本设计中，采用了继电器控制的电磁锁，通过STM32的GPIO引脚控制继电器的开关，从而控制门锁的开合。

3.3 显示与输入模块

显示模块用于向用户显示系统状态，如欢迎信息、非法访问警告等。本设计采用了LCD1602显示屏，通过I2C接口与STM32进行通信。输入模块包括一个简单的按键模块，用户可以通过按键重置系统或进入配置模式。按键输入通过STM32的GPIO进行扫描和处理。

4. 电路原理图与PCB设计

4.1 电路原理图

电路原理图的设计是整个系统的核心，涉及到电源模块、主控芯片、外设连接等部分。STM32F103芯片通过SPI与MFRC522模块通信，同时GPIO控制电子锁模块的开关。LCD1602通过I2C与STM32连接，按键通过GPIO扫描。

4.2 PCB设计

根据电路原理图，使用PCB设计软件（如Altium Designer或KiCad）进行PCB板设计。在设计过程中，要注意电源布线、信号线布线的抗干扰设计，保证RFID信号和其他信号不受干扰。布局时要考虑外设的合理布置，以及信号的正确连接。

5. 软件设计与代码实现

5.1 系统初始化

在系统启动时，STM32会进行外设初始化，配置GPIO、SPI、I2C等接口，为后续的操作做好准备。初始化过程中，STM32还会配置时钟、复位外设，并启动系统的主循环。

5.2 RFID读取与识别

当RFID卡片靠近读卡器时，MFRC522模块通过SPI接口将卡片信息传输给STM32。STM32通过比对卡片信息与存储的合法卡号数据库，判断是否允许开锁。如果卡号匹配，则控制电子锁模块打开门锁；否则，显示非法用户警告。

5.3 用户界面与输入处理

在显示屏上，STM32会根据系统状态显示不同的信息，如“欢迎使用智能门禁”、“非法用户”等。同时，通过按键模块，用户可以进行重置或配置操作。按键的处理通过扫描GPIO端口来实现。

5.4 电子锁控制

电子锁模块通过继电器与STM32控制的GPIO引脚连接，STM32通过输出高电平或低电平来控制继电器开关，从而实现门锁的开关操作。

6. 系统测试与调试

在完成硬件连接和软件编写后，系统进入调试阶段。首先测试RFID读取模块是否能够准确读取卡片信息，随后验证STM32的识别与处理逻辑是否正确。接着测试电子锁模块的控制效果，最后进行整系统的综合测试，确保门禁系统在不同条件下能够正常工作。

7. 总结与展望

本设计基于STM32微控制器和RFID技术，成功实现了一款智能门禁系统。通过本项目的开发，不仅加深了对STM32主控芯片及其外设配置的理解，也提高了在实际项目中解决问题的能力。未来，系统可以进一步优化，如增加网络通信功能、实现远程控制、增加多种用户验证方式（如指纹识别等）。

通过这些技术的不断创新和应用，智能门禁系统将变得更加智能化和便捷化，满足更广泛的用户需求。