「BXY」micro:bit 高中信息技术教程—智能门禁系统- Makelog(造物记)

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。

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：

材料清单

micro:bit开发板 X2 链接
I/O扩展板 X1 链接
NFC近场通讯模块 X1 链接
DMS-MG90 金属9g舵机 X1 链接
Type-C&Micro二合一USB线 X1 链接
OBLOQ - IoT物联网模块 X1 链接

软件使用：[BXY编程软件](https://bxy.dfrobot.com.cn/)、[SIoT软件](http://mindplus.dfrobot.com.cn/SIoT)

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。
>

**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 ESP32](https://www.dfrobot.com.cn/goods-1394.html)、[FireBeetle ESP8266](https://www.dfrobot.com.cn/goods-1441.html)等各类3V3/5V主控系统。
>

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。

**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。

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

代码

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

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？

「BXY」micro:bit 高中信息技术教程—智能门禁系统 简单

「BXY」micro:bit 高中信息技术教程—智能门禁系统简单