基于乐鑫WiFi模块8266和RFID技术的社区智能门禁系统设计，摘要：为了有效管理社区人员的访问，确保居民的安全，有必要设计一个智能、功能完善的访问控制管理系统。作者利用STM32嵌入式芯片板，基于乐鑫WiFi模块8266和RFID技术，完成了智能访问控制管理系统，并设计了相应的移动终端应用程序。该系统实现的主要功能是阅读访问控制卡功能、远程控制功能、基本信息显示和报警功能。如果系统成功阅读访问控制卡，在蜂鸣器发出声音后打开访问控制，OLED显示屏显示居民信息，提示用户正常访问。如果访问控制卡不能正常阅读或外国人员试图闯入，它将触发蜂鸣器报警。如果用户没有访问控制卡，无法正常进出社区，用户也可以使用移动NFC功能控制访问控制的开启和关闭，或者通过移动终端应用程序控制访问控制，极大地方便居民。经实践验证，该系统操作简单，能有效管理部分社区的出入，具有很大的实用价值。
随着通信技术的逐步成熟，人们的生活越来越方便。例如，用户可以随时随地通过手机进行各种支付活动，并管理个人账户的查询、转账、支付、充值等功能。用户还可以随时了解自己的消费信息。移动支付为用户的生活提供了极大的便利，提高了人们的生活效率，更方便用户管理个人账户，提高了人们的生活体验。然而，随着2020年新型冠状病毒肺炎的爆发，人们对生活环境安全的认识越来越强。然而，传统的社区门禁系统具有单一的功能，其中大部分功耗大，通信距离有限，基站资源占用过多。因此，改进社区门禁系统迫在眉睫。
STM32单片机比51单片机拥有更多的资源，如USB控制器。同时，它废除了机器周期，因此其速度约为51单片机的几十倍。其程序模块化，外围接口功能强大。此外，STM32单片机功耗低，电压低。它具有高度集成和简单开发的特点，是项目开发的理想选择。射频识别技术（Radiofrequencyification和RFID）是一种非接触式自动识别技术。电子标签通过无线射频读写。其基本原理是将电子标签放在需要识别的项目上。读者通过天线发送一定频率的射频信号。当标签进入磁场时，产生感应电流以获得能量。读者读取并解码发送的编码和其他信息，以确保相关处理。电子标签具有很强的耐高温性。随着移动终端的广泛应用，用户对无线接入的需求日益突出。乐鑫WiFi模块8266以其灵活性和移动性脱颖而出，几乎所有社区都被WiFi无线覆盖。基于此，笔者将以STM32单片机为主控机，结合WiFi技术和RFID技术设计完成社区智能门禁系统。
基于WiFi和RFID技术的社区智能门禁系统有两种工作模式：一种是控制模式，另一种是报警模式。在控制模式下，用户可以手动刷卡进入社区，前提是该卡已在系统中成功注册。此外，为了防止用户在没有门禁卡的情况下正常进出社区，用户还可以使用移动NFC功能控制门禁的开启和关闭，或通过移动应用程序控制门禁，这在很大程度上为居民的出行提供了便利。在报警模式下，系统主要通过刷卡判断用户是否为社区居民。如果社区用户，蜂鸣器会响一次，作为打开门禁的提示，并在OLED显示屏上显示社区居民的正确住房信息。例如，**单元**居民欢迎您回家。如果非社区用户，蜂鸣器将继续报警，提醒社区值班人员进入，并在门禁系统上显示如果您不能正常进入社区。此外，系统还通过SHT30温湿度传感器实时监测室外温湿度，并在OLED显示屏上显示值。时间模块RTC用于显示当前时间，方便居民记录当前环境和时间。
硬件系统设计由STM32单片机、RFID射频模块、乐鑫WiFi模块8266、OLED显示屏、蜂鸣器、SHT30温湿度传感器等组成。
RFID射频模块采用RC522模块，是一种低电压、低成本、体积小的非接触式读写芯片。用于13.56mHz非接触式通信，支持ISO14443兼容响应信号；与主机通信时，可根据用户的不同需求选择SPI、I2C或串行UART模式之一，有利于减少连接，缩小PCB板体积，降低成本。
WiFi模块采用乐鑫开发的高度集成ESP8266芯片。它具有体积小、丢包现象不严重、价格超低等优点。ESP8266芯片是一种低功耗串口通信模块，可将物理硬件与WiFi网络连接，性能高。在社区智能门禁系统中，将芯片视为WiFi模块，无需开发芯片。只需根据模块提供的接口，使用AT指令与模块通信，使模块连接到网络。它支持三种工作模式：STA、AP和STA+AP模式。在STA模式下，该模块通过路由器连接网络、手机或计算机远程控制设备。在AP模式下，该模块作为热点，将WiFi与模块通信连接到手机或计算机，实现局域网的无线控制。STA+AP模式是两种共存模式，可以通过路由器连接到互联网，也可以作为WiFi的热点，将其他设备连接到该模块，实现广域网与局域网的无缝切换。
OLED显示屏是由有机电自发光二极管制成的显示屏。由于同时具有自发光有机电激发光二极管，显示屏不需要背光源，对比度高，视角广，反应速度快，更适合露天环境。因此，该系统选择OLED显示屏。蜂鸣器是一种综合结构的电子响应器，采用直流电压供电，只要供电，接入信号，就会产生蜂鸣声。该系统采用蜂鸣器发出的蜂鸣声，实现报警功能，采用多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器、共振箱、外壳等组成的压电蜂鸣器。
由于瑞士Sensirion公司推出的CMOSens技术，SHT30温湿度传感器比其他类型的传感器更安全可靠，具有功耗低、反应快、抗干扰能力强等优点。此外，传感器的内容已经校准、线性化和放大。输出与温度和湿度线性关系的模拟电压，无需额外的驱动库。使用简单方便。其温度工作范围为-40℃~125℃，湿度工作范围为0~100%RH，符合门禁系统温湿度标准。因此，该系统采用SHT30温湿度传感器。
软件系统设计主要包括门禁卡功能设计、远程控制功能设计、基本信息显示及报警功能设计。该功能通过RC522模块实现，其执行程序可分为两部分：1）RC522的初始化。ISO14443协议分为TypeA和TypeB。系统中选择的门禁卡使用TypeA协议。因此，需要设置RC522的工作模式。由于该模块需要通过SPI协议与STM32单片机进行通信，因此还需要初始化SPI协议。2）RC522读取门禁卡。在天线范围内查找门禁卡。如果查找卡成功，请做出防碰撞判断；如果防碰撞成功，门禁卡的ID号将显示在液晶屏上；然后，选择门禁卡。如果选择卡成功，验证门禁卡密码，验证后阅读门禁卡信息；如果存储了读取门禁卡的信息，则打开门禁卡。
为了满足居民对移动终端的需求，通过连接所选ESP8266 WiFi模块，设计了移动终端应用程序，实现了远程控制功能。对于ESP8266的初始化，现阶段需要初始化UART串口，以设置和连接WiFi。例如，设置ESP8266的工作模式，然后在移动应用程序中创建新用户；通过MQT协议与物联网云平台建立超链接后，将信息写入物联网云平台（网站为iot.embsky.com），用户登录网络版物联网平台查看ClientID，并将其复制到移动应用程序的ClientID处登录，查看订阅主题并建立联系；这样，手机和门禁卡就可以同时控制门禁开关。
该系统使用SHT30传感器收集温度和湿度信息，并显示在OLED显示屏上，使用蜂鸣器实现报警功能。初始化SHT30传感器使用的GPIO引脚配置采样频率；然后发送读取SHT30温度和湿度数据的指令，以产生开始信号并发送设备地址。开始一次等待确认信号，发送采样指令的高字节；第二次等待确认信号，发送采样指令的低字节；后一次等待确认信号并产生结束信号。在配置蜂鸣器时，初始化相应的GPIO引脚，定义GPIO初始化结构的变量；其次，通过时钟总线使所需的GPIO时钟；配置引脚的输出模式和输出速率。如果引脚输出高电平，蜂鸣器响，如果输出低电平，蜂鸣器不响。
在测试中，选择两张门禁卡。开始一张设置为一单元503居民，第二张设置为非社区门禁卡。刷卡时，OLED显示屏显示一单元503居民欢迎您回家和您无法进入社区。通过门禁卡功能测试。乐鑫WiFi模块8266模块的测试主要是判断数据是否可以通过串口正常收发，以及是否可以与服务器正常组网。在测试过程中，将注册的WiFi用户名和密码设置在手机上进行连接。通信可以通过测试完成。测试时，手机安装MQT软件，刷卡测试注册卡，确定注册用户是否能正常进入社区；然后使用未注册卡进行刷卡测试，确定是否能进入社区；测试移动终端应用程序功能，点击门禁开关按钮，确定是否能成功进入。经测试，系统中的移动终端应用程序可以完成组网和通信。
测试主要是测试传感器是否能获得正确的数据。在测试过程中，连接串口和电源，观察OLED显示屏上是否有实时温度和湿度；通过刷社区居民门禁卡和非社区居民门禁卡，观察显示屏上是否能获得正确的用户信息，蜂鸣器是否会报警，以确定传感器是否正常工作。经测试，各部分信息正常且显示。当非社区用户刷卡时，蜂鸣器会报警。
根据乐鑫WiFi模块8266 WiFi和RFID技术设计了一个智能门禁系统。同时，考虑到现代人对智能终端的依赖，还设计了远程控制功能。但是，为了防止外来人员随意模仿社区用户的门禁卡，没有提供注册门禁卡的功能；同时，为了防止外来人员的入侵，设计了警报功能，在一定程度上达到了保护居民区用户安全的目的。