Módulo RFID: Como Usar No Arduino? [Controle De Acesso]

Olá desenvolvedor! Hoje traremos uma tecnologia cada vez mais explorada em nosso dia a dia, falaremos sobre o módulo de Identificação por Rádio Frequência, ou mais conhecido do inglês a sigla RFID (Radio Frequency Identification), aplicada amplamente em fechaduras de segurança de condomínios, em cartões de crédito pelo pagamento por aproximação e também na identificação de itens através de etiquetas.

Você vai encontrar neste artigo uma abordagem prática sobre o funcionamento desta tecnologia com o Arduino para desenvolver soluções e projetos utilizando o RFID.

Além do funcionamento básico, código e montagem do circuito, traremos um projeto especial onde construiremos um sistema de segurança que configure o Arduino para operar como um sistema de acesso.

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O que é o modulo RFID?

O módulo RFID é um sistema composto por uma antena (também chamada de transceptor) que recebe e armazena os dados de um token, que pode ser um cartão ou um bottom.

Veja a imagem a seguir que exemplifica o receptor e os tokens desse tipo de sistema.

O circuito, que compõem nosso RFID com o Arduino, armazena as informações que o bottom e o cartão possuem no momento em que eles são aproximados no módulo RC522.

Quais projetos utilizam o RFID?

Podemos utilizar o sistema de RFID em diversas situações que necessitam assegurar que só quem possua o token com ID correto consiga realizar a ação desejada.

Alguns exemplos dessa ação seriam:

• o acesso à um armário com trava eletrônica;
• o destravamento de portas e portões através do token;
• a realização de pagamentos, e;
• a identificação de produtos que possuam uma identificação RFID com esse formato.

Neste artigo utilizaremos este módulo RFID RC522 junto com o Arduino para construir um sistema de acesso eletrônico, assim como os de apartamentos e condomínios fechados. Caso tenha dificuldade em criar projetos com Arduino, recomendo se matricular em algum curso de Arduino online e aprimorar suas habilidades sobre eletrônica e programação C/C++.

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Especificações técnicas do modulo RC522

Pinout do módulo

Neste módulo existe a possibilidade de escolher o protocolo de comunicação utilizado aos quais são: I2C, SPI e também UART.

Na tabela a seguir vamos explicar de forma simples o que cada pino da comunicação SPI realiza. Veja:

Montagem do RFID com Arduino

Para este primeiro teste a montagem é descrita pela imagem abaixo. Os pinos da ligação com Arduino também estão descritos na tabela a seguir.

A execução deste código faz com que o Arduino aguarde até que um token RFID se aproxime do módulo RC522. Quando ele detectar um token que esteja habilitado, o Arduino exibirá na serial a mensagem de acesso permitido.

Para conseguir utilizar este módulo, antes é necessário realizar a instalação da biblioteca do RC522 através do gerenciador de bibliotecas do Arduino, a imagem a seguir ilustra o passo a ser seguido.

 Com o gerenciador aberto, na aba de pesquisa, digite RC522 e instale o primeiro resultado com o nome MRC522, como na imagem abaixo.

Com a biblioteca instalada, compile e execute o exemplo de programa abaixo.

//Inclui as bibliotecas do SPI e do RC522
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>

//Definição dos pinos de conexão do projeto 
#define PINO_SS 10
#define PINO_RST 9

//Cria o item para configurar o módulo RC522
MFRC522 mfrc522(PINO_SS, PINO_RST); 

void setup() 
{
  // Inicializa a serial
  Serial.begin(9600);
  // Inicializa a comunicação SPI
  SPI.begin();
  // Inicializa o módulo MFRC522
  mfrc522.PCD_Init(); 
  
  // Printa mensagem na serial
  Serial.println("Sistema Inicializado: Aproxime o token");
}

void loop() 
{
  // Aguarda a aproximação do token
  if (!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) return;
  // Seleciona qual token vai ser utilizado 
  if (!mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) return;
  
  // Mostra UID do token na serial
  Serial.print("UID da tag:");

  //Cria uma variável vazia, do tipo string
  String conteudo= "";

  //Cria uma variável do tipo byte
  byte letra;
  
  for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) 
  {
     if(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10){
        Serial.print(" 0");
     }
     else{
        Serial.print(" ");
     }
     // Printa a mensagem convertida em hexadecimal
     Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX);


     if(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10){
        conteudo.concat(String(" 0"));
     }
     else{
        conteudo.concat(String(" "));
     }
     // Concatena a string convertida em hexadecimal
     conteudo.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX));
  }
  
  Serial.println();
  Serial.print(" Mensagem : ");
  
  //Coloca todas as letras da string em maiúscula
  conteudo.toUpperCase();
  
  // Verifica se o conteúdo do cartão coincide
  if (conteudo.substring(1) == "60 85 73 A5")
  {
    Serial.println("Acesso Permitido!");
  }
  delay(1000);
}

Projeto bônus

Com o projeto bônus traremos a simulação de um sistema de segurança que permitirá o acesso de uma pessoa exclusivamente através do token configurado para o RFID.

Para isso utilizaremos o módulo RC522 junto com um display LCD 16×2 e um LED.

Caso você não saiba como utilizar o display LCD recomendo que você veja este outro artigo: Display LCD Com Arduino Uno: Como Controlar? aqui do site antes de prosseguir com este projeto do RFID Arduino.  

A proposta é a seguinte: quando o cartão com o ID correto se aproximar do módulo RFID RC522, o módulo deve detectar a atividade e reconhecer se é permitido o acesso deste cartão ou não.

Se sim for aceito o acesso, o componente deverá apresentar no display LCD 16×2 uma mensagem dizendo que a passagem está autorizada e deve acender um LED verde por 2 segundos.

Conexões da montagem bônus

Segue abaixo as conexões realizadas para o projeto bônus. Tente dar um zoom na imagem para visualizar melhor todos os fios e onde estão conectados nos componentes.

Codigo da montagem bônus

Agora que já montou o circuito, copie e cole o código abaixo na IDE do Arduino e se caso ficar com dúvidas sobre o código, mesmo com a explicação dentro dele, é só deixar um comentário aqui abaixo do artigo que te ajudarei!

//Inclui as bibliotecas do RC522, SPI e display LCD
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#include <LiquidCrystal.h>

//Definição dos pinos de conexão do projeto 
#define PINO_SS 10
#define PINO_RST 9
#define LED_PIN  8
#define RS  2
#define EN  3
#define D4  4
#define D5  5
#define D6  6
#define D7  7

//Cria o item para configurar o módulo RC522
MFRC522 mfrc522(PINO_SS, PINO_RST); 

// Inicializa a biblioteca associando os pinos definidos ao display LCD
LiquidCrystal lcd(RS, EN, D4, D5, D6, D7);

void setup() 
{
  // Inicializa a serial
  Serial.begin(9600);

  // Configura pino 8 do arduino como saída digital mantida em nivel baixo
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  
  // Inicializa a comunicação SPI
  SPI.begin();
  // Inicializa o módulo MFRC522
  mfrc522.PCD_Init(); 
  lcd.begin(16, 2);
  
  // Limpa todos os caracteres do display LCD
  lcd.clear();
  // Posiciona a localização do ponteiro na sexta coluna, primeira linha no display
  lcd.setCursor(1, 0); 
  // Apresenta a mensagem no display na primeira linha.
  lcd.print("SISTEMA DE");
  
  lcd.setCursor(2, 1);
  // Apresenta a mensagem no display na primeira segunda.
  lcd.print("SEGURANCA");
  delay(3000);
}

void loop() 
{
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0); 
  lcd.print("APROXIME O TOKEN");
  // Aguarda a aproximação do token
  if (!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) return;
  // Seleciona qual token vai ser utilizado 
  if (!mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) return;
  
  //Cria uma variável vazia, do tipo string
  String conteudo= "";

  //Cria uma variável do tipo byte
  byte letra;
  
  for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) 
  {
     if(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10){
        Serial.print(" 0");
     }
     else{
        Serial.print(" ");
     }
     // Printa a mensagem convertida em hexadecimal
     Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX);
     Serial.print("   ");

     if(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10){
        conteudo.concat(String(" 0"));
     }
     else{
        conteudo.concat(String(" "));
     }
     // Concatena a string convertida em hexadecimal
     conteudo.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX));
  }
 
  //Coloca todas as letras da string em maiúscula
  conteudo.toUpperCase(); 
  // Verifica se o conteúdo do cartão coincide
  if (conteudo.substring(1) == "60 85 73 A5")
  {
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0, 0); 
      lcd.print("Acesso Permitido");
 
      // Acende o Led por 2 segundos 
      digitalWrite(LED_PIN,HIGH);
      delay(2000);
      digitalWrite(LED_PIN,LOW);
      lcd.clear();    
  }  
  
  delay(100);
}

Assim que tiver compilado o código e enviado para sua placa Arduino, você terá algo similar com o vídeo abaixo, veja:

Considerações finais

Como acabamos de verificar no código bônus, conseguimos liberar o acesso a um local e controlar um LED a partir do Modulo RC522.

Este LED é a generalização de uma gama de atuadores e dispositivos que podem ser controlados utilizando a mesma base que foi passada neste artigo.

Por exemplo, você pode substituir o LED Verde por travas eletromagnéticas, motores, atuadores, dentre outros componentes eletrônicos.

Agora basta você decidir qual é o propósito de seu projeto.

Veja mais projetos que utilizam o RFID no site oficial do Arduino.

Espero ter ajudado você a entender melhor sobre este módulo incrível.  

Obrigado e até a próxima!