Arduino EM-RFID 門禁管制機設計The Design of an Entry Access Control Device based on EM-RFID Card

本書針對目前學習上的盲點，希望讀者當一位產品駭客，將現有產品透過逆向工程的手法，進而了解核心控制系統之軟硬體，再透過簡單易學的Arduino單晶片與C語言，重新開發出原有產品，進而改進、加強、創新其原有產品固有思維與架構。如此一來，因為學子們進行『重新開發產品』過程之中，可以很有把握的了解自己正在進行什麼，對於學習過程之中，透過實務需求導引著開發過程，可以讓學子們對實務產出與邏輯化思考產生關連，如此可以一掃過去陰霾，更踏實的進行學習。
這本書以市面常見的RFID門禁管制機為主要開發標的，為了讓讀者可以更簡單讀取125Hkz EM的電子標簽(RFID Tag)，透過125Khz(UART輸出)RFID讀卡器模組－RDM630模組來讀取125Hkz EM的電子標簽(RFID Tag)，應用RFID卡於門禁管制上。

曹永忠 (Yung-Chung Tsao) ，國立中央大學資訊管理學系博士，目前在國立暨南國際大學電機工程學系與國立高雄科技大學商務資訊應用系兼任助理教授與自由作家，專注於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計、物聯網系統開發、Arduino開發、嵌入式系統開發。長期投入資訊系統設計與開發、企業應用系統開發、軟體工程、物聯網系統開發、軟硬體技術整合等領域，並持續發表作品及相關專業著作。
Email:prgbruce@gmail.com
Line ID：dr.brucetsao WeChat：dr_brucetsao
作者網站：https://www.cs.pu.edu.tw/～yctsao/myprofile.php
臉書社群(Arduino.Taiwan)：https://www.facebook.com/groups/Arduino.Taiwan/
Github網站：https://github.com/brucetsao/
原始碼網址：https://github.com/brucetsao/ESP_Bulb
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許智誠（Chih-Cheng Hsu）
美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)資訊工程系博士，曾任職於美國IBM等軟體公司多年，現任教於中央大學資訊管理學系專任副教授，主要研究為軟體工程、設計流程與自動化、數位教學、雲端裝置、多層式網頁系統、系統整合、金融資料探勘、Python建置(金融)資料探勘系統。
Email: khsu@mgt.ncu.edu.tw
作者網頁：http://www.mgt.ncu.edu.tw/～khsu/

蔡英德 (Yin-Te Tsai)，國立清華大學資訊科學博士，目前是靜宜大學資訊傳播工程學系教授，靜宜大學資訊學院院長及靜宜大學人工智慧創新應用研發中心主任。曾擔任台灣資訊傳播學會理事長，台灣國際計算器程式競賽暨檢定學會理事，台灣演算法與計算理論學會理事、監事。主要研究為演算法設計與分析、生物資訊、軟體開發、智慧計算與應用。
Email:yttsai@pu.edu.tw
作者網頁：http://www.csce.pu.edu.tw/people/bio.php?PID=6#personal_writing

記得自己在大學資訊工程系修習電子電路實驗的時候，自己對於設計與製作電路板是一點興趣也沒有，然後又沒有天分，所以那是苦不堪言的一堂課，還好當年有我同組的好同學，努力的照顧我，命令我做這做那，我不會的他就自己做，如此讓我解決了資訊工程學系課程中，我最擅長的課。
當時資訊工程學系對於設計電子電路課程，大多數都是專攻軟體的學生去修習時，系上的用意應該是要大家軟硬兼修，尤其是在台灣這個大部分是硬體為主的產業環境，但是對於一個軟體設計，但是缺乏硬體專業訓練，或是對於眾多機械機構與機電整合原理不太有概念的人，在理解現代的許多機電整合設計時，學習上都會有很多的困擾與障礙，因為專精於軟體設計的人，不一定能很容易就懂機電控制設計與機電整合。懂得機電控制的人，也不一定知道軟體該如何運作，不同的機電控制或是軟體開發常常都會有不同的解決方法。
除非您很有各方面的天賦，或是在學校巧遇名師教導，否則通常不太容易能在機電控制與機電整合這方面自我學習，進而成為專業人員。
而自從有了Arduino這個平台後，上述的困擾就大部分迎刃而解了，因為Arduino這個平台讓你可以以不變應萬變，用一致性的平台，來做很多機電控制、機電整合學習，進而將軟體開發整合到機構設計之中，在這個機械、電子、電機、資訊、工程等整合領域，不失為一個很大的福音，尤其在創意掛帥的年代，能夠自己創新想法，從Original Idea到產品開發與整合能夠自己獨立完整設計出來，自己就能夠更容易完全了解與掌握核心技術與產業技術，整個開發過程必定可以提供思維上與實務上更多的收穫。
Arduino平台引進台灣自今，雖然越來越多的書籍出版，但是從設計、開發、製作出一個完整產品並解析產品設計思維，這樣產品開發的書籍仍然鮮見，尤其是能夠從頭到尾，利用範例與理論解釋並重，完完整整的解說如何用Arduino設計出一個完整產品，介紹開發過程中機電控制與軟體整合相關技術與範例，如此的書籍更是付之闕如。永忠、英德兄與敝人計畫撰寫駭客系列，就是基於這樣對市場需要的觀察，開發出這樣的書籍。所以希望所有的讀者能夠享受與珍惜這個完整的學習經驗，本書主題是運用Arduino來讀取無線射頻卡 (RFID)來當作門禁管制的產品開發，進而將學習的知識與技能延伸到商業門禁管理的產品開發，是本書最大的希望。
另外本書的撰寫方式會讓您體會到許多更複雜的機電控制、機電整合跟軟體工程的整合其實都可以跟隨本書的寫作與理解流程，能讓讀者由淺入深，達到真正宛如愛迪生當年透過自修而發明許多有用之物的些許情境。這就是我們作者對這本書的深切期許。

許智誠 於中壢雙連坡中央大學

自序
自序
目 錄
駭客系列
Arduino 起源
Arduino特色
Arduino硬體-Duemilanove
Arduino硬體-UNO
Arduino硬體-Mega 2560
程式設計
區塊式結構化程式語言
註解
變數
型態轉換
邏輯控制
算術運算
輸入輸出腳位設定
時間函式
數學函式
亂數函式
通訊函式
章節小結
無線射頻
無線射頻發展歷史
RFID系統的特點
無線射頻優缺點
無線射頻運作原理
章節小結
門禁管制機
何謂門禁系統
門禁系統的架構
研究主題
章節小結
電力開關控制
繼電器
電磁繼電器的工作原理和特性
繼電器運作線路
繼電器模組
章節小結
LCD 1602
LCD 1602
LCD 1602函數用法
章節小結
LCD 2004螢幕
LCD 2004
LCD 2004函數用法
章節小結
Arduino時鐘功能
RTC I2C 時鐘模組
RTC DS1307函數用法
章節小結
Arduino EEPROM
EEPROM 簡介
EEPROM 簡單測試
EEPROM函數用法
章節小結
矩陣鍵盤
薄膜矩陣鍵盤模組
矩陣鍵盤函式說明
使用矩陣鍵盤輸入數字串
章節小結
電子標簽(RFID Tag)
MIFARE卡介紹
儲存結構介紹
工作原理介紹
125Hkz EM 卡
章節小結
無線射頻讀取模組
RDM630模組規格
RDM630模組連接方法
使用RDM630模組
使用RDM630模組讀取區塊資料
章節小結
RFID門禁管制機
電控鎖
驅動RDM630模組
RFID卡控制開鎖
寫入RFID卡號到內存記憶體
透過內存RFID卡號控制開鎖
加入聲音通知使用者
章節小結
RFID門禁管制機進階製作
KeyPad輸入預設資料
KeyPad輸入密碼開門
新卡片資料輸入儲存在EEPROM
檢核儲存密碼
章節小結
附錄
LCD 1602 函式庫
DS1307函式庫
四通道繼電器模組線路圖
4 * 4 矩陣鍵盤函式庫
參考文獻