摘要：本文主要采用系统总体设计方案和实验测试相结合的方法，对基于互联网的射频识别远程智能门控进行设计和研究。该设计是一种新型智能门控系统，是根据过去体验酒店以及各种类型宾馆的经历，以及对整个行业的调查，分析住宿行业安防核心元素而进行的研究。主要通过RFID射频识别技术对智能家门进行信息采集，由基于ZigBee技术的无线传感网络将采集的数据传输到主控制平台（家庭网关）进行分析处理。该项目能够完成预期设计的便捷、自启化进门；文字留言、语音输入和图片截取；手机APP“芝麻非门”；远程智能终端服务器等功能。
关键词：RFID射频识别技术；ZigBee技术；智能门
1背景
近年来随着家居智能化的普及，人们追求舒适安全的高品质生活的要求也越来越高，这也为智能门控类家居提供了一个崭新的发展商机。过去门控家居文化仅仅停留在造型、材料、做工等方面，然而在社会全面信息化、智能化、自动化的今天，家庭门控智能化是大势所趋。故关于探索更为人性化、智能化、舒适化的现代门控系统，我们的团队亟待研究。
本文设计的基于互联网的射频识别远程智能门控，作为一种新型智能门控系统，具有操作简单、功能强大、价格低廉等特点。其智能化的服务理念，在现有的射频识别智能门控方面属于创新产品，能为人们营造出一个更加方便、智能和可靠的生活环境。
2系统总体设计方案
本文研发的基于互联网的射频识别远程智能门控具有以下四大功能：便捷、自启化进门；文字留言、语音输入和图片截取；远程智能终端服务器；手机APP“芝麻非门”。
该设计采用STM32高级单片机为核心处理模块，通过将RFID无线射频识别技术运用到戒指中，其接收器内置芯片，并能够读写戒指相关数据，而无需识别系统与戒指之间建立的机械或光学接触。
同时采用ZigBee无线网络技术作为数据传输机制，将传感器节点采集到的数据通过ZigBee网络汇聚到网络中的控制中心节点，该控制中心节点再通过串口发送数据到智能家居系统中的管理中心【1】。
利用触摸式大屏幕液晶显示屏可以输入文字、语音输入，更可通过摄像头进行门外人物面孔的拍摄。
手机APP客户端“芝麻非门”具有接收、发送处理门控系统的信息等诸多功能。
系统总体设计图如下：
图1系统总设计图
3系统详细设计方案
3.1硬件设计
3.1.1RFID及ZigBee技术【2】
RFID识别系统可通过无线电讯号识别RFID戒指，该戒指由PC机、读写器、天线和电子标签四部分组成，构成内置芯片。识别时读写相关数据，而无需识别系统与戒指之间建立的机械或光学接触。我们用到ZigBee核心板（ZigBee CC2530）主要完成了两大块功能。第一完成了高频射频电路的设计，使本模块可以完成无线收发功能。第二将核心板的I/O和其他CPU资源进行了引出，方便用户进行其他功能扩展和二次开发。ZigBee技术是为低速率传感器和控制网络设计的标准无线网络协议栈，是最适合无线传感器网络的标准。ZigBee模块工作流程图如下：
图2 ZigBee模块工作流程图
3.1.2文字留言、语音输入、图片截取
智能终端触摸式大屏幕液晶显示屏，采用STM32模块，是同类产品中性能最高的产品，同时是32位产品用户的最佳选择。STM32单片机的GPIOA8引脚设置为带下拉输入模式，接收红外感应器的输入电平；GPIOA6引脚设置为输出模式，接入锁舌控制电路控制锁舌开闭；SP3232芯片用于串行口的电平变换，实现控制器与通信接口之间的通信【3】。
文字输入采用基于STM32F103x的LCD触摸屏，采用电阻触摸屏工作原理。
语音录入设备采用516秒智能型语音模块，该模块已经高度智能化，已经把底层的控制功能高度集成，令使用变得轻而易举。
图片截取采用内嵌式数码摄像头，其内置的高性能数字信号处理芯片实现了对原始图像的高比例压缩。产品图像输出采用标准JPEG格式，可方便地兼容各种图像处理软件。我们采用标准的RS-232通信接口以及简单的图像传输协议，使得摄像头可以迅速、方便地实现与服务器以及各种嵌入式系统的连接，同时附加的红外补光功能更可使产品在各种光照条件下清晰成像。
3.2软件设计
该手机APP【4】客户端“芝麻非门”是在Eclipse集成开发环境中编写完成，能够下载安装在Android手机等移动终端的监控界面。能够在手机上进行点击、触摸屏幕等发送指令，该设计基于安卓Andriod系统，软件主要采用Java语言进行编程，应用于中间件的开发。
其功能可以实现文字回复、语音回复、门的反锁、增删智能卡、响铃无打扰模式、远程无接触式“芝麻开门”、门的铁锁（取消RFID识别技术开门功能，开启传统钥匙开门模式）等功能。APP开发模式的应用程序位于平台层的上方，具有较好的下行访问和兼容能力，可以充分利用设备的资源，提供良好的交互式体验。该手机APP客户端的主界面如图所示：
图3芝麻非门APP图
4系统整体测试
按照设计好的基于互联网的射频识别远程智能门控系统，详细计算系统中各个原件的参数，选择相应的器件制作实际的软、硬件平台。该项目作为一种具有广泛应用价值的远程智能门控系统，为了保证该基于互联网的射频识别远程智能门控系统可以很好的运行，并顺利、成功地投入市场，需要对该设计的各个板块进行各种性能测试，以便更好的提高其稳定性、准确性、可靠性。
首先对硬件部分进行测试，测试发现RIFD阅读器能够在8米内检测到RFID戒指，时延约为0.5s，若在小于等于5米内，检测时延几乎为0s；对STM32 F103x的LCD触摸屏进行测试，操作屏幕灵敏，通过写字板能够进行文字的输入；对516秒智能型语音模块进行测试，测试良好，该语音模块能清晰记录语音；对数码摄像头及ZigBee模块进行测试，也能够实现项目的预期要求。
对软件部分进行测试，测试发现手机APP能够接收通过PC机传输的文字、语音及高清摄像图片，还能进行文字回复、语音回复并显示在智能门的液晶显示屏上。另外，通过手机APP可以实现操控门的反锁、增删智能卡、响铃无打扰模式、远程无接触式“芝麻开门”、门的铁锁等功能，很好地实现了项目功能。
5 结论
我们所立项并完成的基于互联网的射频识别远程智能门控具有功能强大、操作便捷、智能化程度高等优点，可以替代传统的功能单一型智能门控系统。同时我们设计的智能门控也存在一些待改进和完善的地方，毕竟基于射频识别的远程智能门控越来越人性化和优良化的发展需要一个逐渐改进的过程。
总的来说，我们相对圆满的完成了项目最初确立的目标功能，作为智能家居中的智能门控系统，随着人们生活水平的不断提高，人们追求智能化、人性化、舒适化生活的要求也越来越高。为了满足人们的生活需求，我们会建立在系统的集成化和稳定性性能不断提高的基础上逐渐创新，使成果更加的完善。
参考文献：
[1]袁源，王紫婷，刘洋帆.基于FPGA和ZigBee技术的智能家居系统[J].信息通信，2011（06）：42-43.
[2]董海涛，屈玉贵，赵保华.Zigbee无线传感器网络平台的设计与实现[J].电子技术应用，2007（12）：124-126
[3]鄢秋荣，马耀中，柏欢，王腾，王斌，刘昱晟.基于STM32单片机和移动通信模块的门户智能锁网络[J].实验室研究与探索，2016，35（03）：115-118.
[4]顾春来.APP应用程序开发模式探究[J].硅谷，2014，7（05）：35-36.
论文作者:王瑞1,许文卓2,陈远奇3,马诗芯4
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/16
标签：门控论文; 智能论文; 射频论文; 系统论文; 非门论文; 互联网论文; 语音论文; 《电力设备》2018年第15期论文;