DIY 智能门禁：用 ESP32 RFID 打造安全便捷的家居体验 (附代码)

news2024/10/6 18:22:09

一、系统概述

本项目旨在使用 ESP32 微控制器和 RFID 技术构建一个安全可靠的门禁系统。该系统利用 RFID 卡进行身份验证，通过读取卡内存储的唯一 ID，判断用户权限并控制门锁的开关。ESP32 强大的 Wi-Fi 功能还能实现远程监控和管理，方便用户实时掌握门禁状态。

系统架构图：

二、RFID 技术介绍

RFID（射频识别）是一种无线通信技术，可以通过无线电波识别特定目标并读取数据，而无需建立机械或光学接触。

RFID 系统组成：

**电子标签（Tag）：**附着于目标物体上，存储着物体的标识信息。
**读写器（Reader）：**发射射频信号激活电子标签，读取或写入数据。
**天线（Antenna）：**用于 RFID 信号的发送和接收。

RFID 工作原理：

读写器发射射频信号。
电子标签接收到信号后，其内部电路被激活，并将存储的 ID 信息发送出去。
读写器接收电子标签发送的信号，并解码获得 ID 信息。

RFID 优势：

非接触式识别，方便快捷。
可读写，信息存储量大。
抗干扰能力强，安全性高。

三、ESP32 微控制器

ESP32 是一款低功耗、高性能的微控制器，集成了 Wi-Fi 和蓝牙功能，非常适合物联网应用开发。

ESP32 主要特点：

双核 32 位处理器，运行速度高达 240 MHz。
支持 Wi-Fi 802.11 b/g/n 协议，可连接互联网。
支持蓝牙 4.2 协议，可与手机等设备进行通信。
丰富的 GPIO 接口，方便连接各种传感器和执行器。

四、系统硬件设计

所需硬件：

ESP32 开发板
RFID 读写模块 (例如：RC522)
RFID 卡
电磁锁
继电器模块
电源

硬件连接图：

五、系统软件设计

主要功能：

初始化 ESP32 和 RFID 模块。
读取 RFID 卡 ID。
验证用户权限。
控制门锁开关。
通过 Wi-Fi 连接云平台，实现远程监控。

代码示例 (Arduino IDE)：

#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#include <WiFi.h>

// 定义 RFID 模块引脚
#define RST_PIN  9
#define SS_PIN  10

// 定义 Wi-Fi 信息
#define WIFI_SSID "your_ssid"
#define WIFI_PASSWORD "your_password"

// 创建 RFID 对象
MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);

// 授权用户卡号
byte authorizedCard[] = {0xXX, 0xXX, 0xXX, 0xXX}; // 替换为实际卡号

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  // 初始化 SPI 总线
  SPI.begin();
  // 初始化 RFID 模块
  mfrc522.PCD_Init();
  // 连接 Wi-Fi
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("WiFi connected");
}

void loop() {
  // 寻找 RFID 卡
  if (! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {
    return;
  }
  // 读取卡 ID
  if (! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
    return;
  }
  // 验证卡号
  if (memcmp(mfrc522.uid.uidByte, authorizedCard, mfrc522.uid.size) == 0) {
    Serial.println("Access granted");
    // 打开门锁
    digitalWrite(lockPin, HIGH);
    delay(2000);
    // 关闭门锁
    digitalWrite(lockPin, LOW);
  } else {
    Serial.println("Access denied");
  }
  // 停用当前卡
  mfrc522.PICC_HaltA();
}