2021-7-29 10:17:47 [显示全部楼层]
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[BXY高中信息技术教程] 「BXY」micro:bit 高中信息技术教程—智能门禁系统

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本帖最后由 EVE 于 2021-7-29 10:54 编辑

一、实践情境

住在一些老旧小区时,每次出门,我们都得随身携带一长串钥匙,这为我们的生活带来了许多不便。为此,在这节课上,我们将设计一个智能门禁系统,能够免去带钥匙的烦恼并能记录人员进出门时间。
image001.png

二、实践目标

本实践项目运用micro:bit作为智能终端,借助NFC近场通讯模块和OBLOQ模块来设计一个智能门禁系统,继而结合舵机实现门的开关并记录人员进出门时间。

三、知识目标

  1. 认识NFC近场通讯模块、舵机;

  2. 理解NFC近场通讯模块和舵机的使用和接线方法,能根据连线图进行实物连接;

  3. 掌握以micro:bit为智能终端,通过BXY软件编写代码读取 RFID 卡 ID 信息的方法。

四、实践准备

硬件清单:

micro:bit开发板 x2 I/O扩展板 x1 NFC近场通讯模块 x1
ThuJuly-202107296810..png ThuJuly-202107294279..png ThuJuly-202107292919..png
DMS-MG90 金属9g舵机 x1 Type-C&Micro二合一USB线 x1 OBLOQ - IoT物联网模块 x1
ThuJuly-202107297563..png ThuJuly-202107294786..png ThuJuly-202107293960..png

软件使用:BXY编程软件SIoT软件

知识链接

无线射频技术

简介:无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID),常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。其原理为由扫描器发射一特定频率之无线电波能量给接收器,用以驱动接收器电路将内部的代码送出,此时扫描器便接收此代码。

接收器的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污,且晶片密码为世界唯一无法复制,安全性高、长寿命。RFID的应用非常广泛,目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。

我们使用的门禁卡就是使用这个技术实现的。我们日常所接触的门禁卡里面有RFID芯片,含有RFID芯片的门禁卡时通过感应门禁阅读器,阅读器发射出来的无线波读取门禁卡的数据信息,RFID芯片会写入个人信息,从而阅读器可以感应到谁进出,是不是属于这个房子的主人,从而完成一系列的工作,RFID技术门禁卡更是住户的一个电子身份证,让用户身处RFID技术中而不知。

近场通信

简介:近场通信(Near Field Communication,简称NFC),是一种新兴的技术,使用了NFC技术的设备(例如移动电话)可以在彼此靠近的情况下进行数据交换,是由非接触式射频识别(RFID)及互连互通技术整合演变而来的,通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能,利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。

现在很多手机中带有NFC功能,就可以使用手机模拟交通卡、门禁卡等等功能,这样我们甚至可以连卡都不用带了,只要带上手机就可以开门解锁了。
image014.png

NFC近场通讯模块

简介:NFC近场通讯模块采用NXP PN532进口高集成NFC通信芯片,支持市面上常见的各类MIFARE Classic S50/S70系列(即M1卡)和NTAG21x系列等工作频率在13.56Mhz的NFC电子标签或卡片。采用Gravity标准的PH2.0-4P接口,除了让接线更方便,在保留UART的基础上额外复合了I2C,通过开关轻松切换两种不同的接口,使用更灵活。当使用UART串口时,可以利用市面上常见的USB to UART转换器和第三方上位机软件轻松读写操作各类NFC卡。当使用I2C接口时,则可用于Arduino、micro:bit、FireBeetle ESP32FireBeetle ESP8266等各类3V3/5V主控系统。
FvYqzDVDuzfsDI9IVs7fruhXzMpc.jpg

五、实践过程

在本项目中,我们将利用NFC近场通讯模块和舵机,结合SIoT物联网平台,分步骤设计一个智能门禁系统。在系统中有两部分,一部分是SIot物联网平台,主要执行数据接收和发送的部分,另一部分主控板则需要执行检测和判断,并将数据发送给SIot平台,或接收SIot平台发来的指令执行对应的功能。

1、检测RFID 卡 ID 信息
2、控制舵机转动
3、与物联网平台通信

任务1:检测RFID 卡 ID 信息

1、硬件搭建

STEP1:将一块micro:bit开发板插入I/O扩展板,注意正反。
STEP2:按下图通过连接线将NFC近场通讯模块与舵机接入扩展板。
image017.png
STEP3:通过USB连接线将micro:bit接到计算机。
STEP4:将 NFC 近场通讯模块上的开关拨到 IIC 一端。
ThuJuly-202107294865..png

2、软件编写

STEP1:软件设置
1、创建与保存项目文件
(1)启动BXY编程软件,选择主控类型“micro:bit”。
(2)新建项目,保存并命名为“m7.1”。

STEP2:程序编写

from microbit import *
import PN532
nfc = PN532()
nfc.begin()
while True:
    sleep(0.2*1000)
    print(nfc.scan())      #是否读取到卡片
    print(nfc.read_uid())  #读取NFC的UID

3、运行调试

STEP1:上传程序并观察

读卡器没有检测到 NFC 卡片时,串口输出 no card 把 NFC 卡片放到读卡器上,串口输出卡片ID
image023.jpg image024.png image026.jpg image027.png


把 NFC 卡片放到读卡器上,串口输出卡片ID

任务2:反馈控制

在上个任务中,我们已经实现了RFID 卡 ID 信息的检测,接下来,让我们自己尝试编写程序实现反馈控制,当检测信息正确时使舵机转动起来实现开门的效果。

任务3:与SIoT物联网平台通信

在实现控制门的开关后,让我们继续搭建SIoT物联网平台,完成智能门禁系统,实现与平台的通信,并以此记录人员进出门时间吧。

六、延伸拓展

1、通过之前加密相关知识的学习,我们知道NFC近场通讯模块可以将数据读取与写入到空白的卡片中,让我们自己尝试往卡片中写入信息并读取吧!
2、NFC功能除了应用在门禁上,还有什么场景可以使用到它?

M7.zip

642 Bytes, 下载次数: 12

gray6666  初级技神

发表于 2021-7-30 16:16:12

这个案例好,上学期我用过,效果杠杠的。。。
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EVE  中级技匠
 楼主|

发表于 2021-8-4 09:24:29

gray6666 发表于 2021-7-30 16:16
这个案例好,上学期我用过,效果杠杠的。。。

        
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