Como usar o RFID RC522: lendo cartões com Arduino e uma fechadura acionada por cartão

RFID (Radio Frequency IDentification, identificação por radiofrequência) é uma tecnologia que identifica um cartão ou chaveiro por ondas de rádio, sem encostar no leitor. Cartões de transporte, crachás de acesso de escritórios, etiquetas antifurto de lojas e microchips de animais de estimação usam RFID. O RC522 é um módulo leitor barato que funciona em 13,56 MHz e normalmente é vendido com um cartão branco e um chaveiro azul. Ele é a base de muitos projetos, de fechaduras com cartão a sistemas de controle de presença.

Como funciona o RFID?

A antena de cobre da placa leitora cria um campo magnético de 13,56 MHz. Dentro do cartão ou do chaveiro há uma bobina fina e um chip minúsculo, mas nenhuma bateria. Quando o cartão se aproxima do campo, a energia induzida na bobina alimenta o chip, e o chip envia sua identidade e seus dados de volta ao leitor alterando o campo muito de leve. É por isso que os cartões funcionam por anos sem nunca serem carregados, mas, com o RC522, a distância de leitura é de apenas cerca de 3–5 centímetros.

Os cartões dos kits normalmente são MIFARE Classic 1K: o 1 KB de memória é dividido em 16 setores, cada um com 4 blocos de 16 bytes. Todo cartão tem um UID (identificador único) gravado na fábrica, normalmente com 4 bytes. A maioria dos projetos simples reconhece um cartão lendo esse UID, em vez de gravar dados no cartão.

Especificações do RC522

Ligação do RC522 (SPI)

O RC522 conversa com a placa por SPI. Os pinos SCK, MOSI e MISO precisam ir nos pinos SPI fixos de cada placa, enquanto o SDA (SS) e o RST podem ir em qualquer pino digital, desde que o código corresponda. Você pode consultar os pinos SPI da sua placa na ferramenta Pinagem.

A biblioteca MFRC522 e a leitura do UID do cartão

No Gerenciador de Bibliotecas, busque MFRC522 e instale a biblioteca de GithubCommunity (miguelbalboa). O código abaixo mostra no Monitor Serial, em hexadecimal (HEX), o UID de cada cartão que você aproximar:

1#include <SPI.h>
2#include <MFRC522.h>
3
4const int SS_PIN = 10;
5const int RST_PIN = 9;
6
7MFRC522 rfid(SS_PIN, RST_PIN);
8
9void setup() {
10  Serial.begin(9600);
11  SPI.begin();
12  rfid.PCD_Init();
13  Serial.println("Kartı okutun / scan a card");
14}
15
16void loop() {
17  if (!rfid.PICC_IsNewCardPresent() || !rfid.PICC_ReadCardSerial()) return;  // kart yok / no card
18
19  Serial.print("UID:");
20  for (byte i = 0; i < rfid.uid.size; i++) {
21    Serial.print(rfid.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
22    Serial.print(rfid.uid.uidByte[i], HEX);
23  }
24  Serial.println();
25
26  rfid.PICC_HaltA();        // kartı beklemeye al / halt the card
27  rfid.PCD_StopCrypto1();
28}

Verificando um cartão autorizado

Comparando o UID lido com um valor que você guardou, você decide se o cartão está autorizado. O exemplo abaixo verifica um único cartão autorizado; para vários cartões, basta deixar o array bidimensional e comparar em um loop:

1// yukarıdaki tanımlar ve setup() aynen / definitions and setup() as above
2byte allowed[4] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF};   // kendi kartının UID'si / your card's UID
3
4bool isAllowed() {
5  if (rfid.uid.size != 4) return false;
6  for (byte i = 0; i < 4; i++) {
7    if (rfid.uid.uidByte[i] != allowed[i]) return false;
8  }
9  return true;
10}
11
12void loop() {
13  if (!rfid.PICC_IsNewCardPresent() || !rfid.PICC_ReadCardSerial()) return;
14  Serial.println(isAllowed() ? "İzin verildi / access granted" : "Reddedildi / access denied");
15  rfid.PICC_HaltA();
16  rfid.PCD_StopCrypto1();
17}

Uma fechadura com cartão acionada por servo

Vamos montar uma fechadura que gira um servo 90 graus para abrir durante 3 segundos quando um cartão autorizado é aproximado, e que dá um bipe curto de aviso com um buzzer para um cartão não autorizado. Para a ligação do servo, veja O que é servo motor?, e para o som de aviso, O que é buzzer? No Uno, a biblioteca Servo usa o Timer1 e o tone() usa o Timer2, então os dois funcionam juntos sem problema.

1#include <SPI.h>
2#include <MFRC522.h>
3#include <Servo.h>
4
5MFRC522 rfid(10, 9);       // SS, RST
6Servo lock;
7const int BUZZER_PIN = 8;
8byte allowed[4] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF};
9
10void setup() {
11  SPI.begin();
12  rfid.PCD_Init();
13  lock.attach(6);
14  lock.write(0);                          // kilitli / locked
15}
16
17void loop() {
18  if (!rfid.PICC_IsNewCardPresent() || !rfid.PICC_ReadCardSerial()) return;
19  bool ok = rfid.uid.size == 4 && memcmp(rfid.uid.uidByte, allowed, 4) == 0;
20  if (ok) {
21    lock.write(90);                       // kilidi aç / unlock
22    delay(3000);
23    lock.write(0);                        // tekrar kilitle / lock again
24  } else {
25    tone(BUZZER_PIN, 400, 600);           // reddedildi sesi / denied beep
26  }
27  rfid.PICC_HaltA();
28  rfid.PCD_StopCrypto1();
29}

RC522 com o ESP32 e o Raspberry Pi Pico

A mesma biblioteca MFRC522 roda no ESP32; use os pinos VSPI e declare o objeto como MFRC522 rfid(5, 22);. Como o ESP32 funciona com 3,3 V, ele combina perfeitamente com o RC522 e, graças ao Wi-Fi, você pode registrar na internet os cartões lidos. No Pico com MicroPython, copie para o Pico um arquivo mfrc522.py (por exemplo, a biblioteca de danjperron) e use-o assim:

1from mfrc522 import MFRC522      # mfrc522.py Pico'da olmalı / mfrc522.py must be on the Pico
2import time
3
4reader = MFRC522(spi_id=0, sck=18, miso=16, mosi=19, cs=17, rst=20)
5
6while True:
7    reader.init()
8    stat, tag_type = reader.request(reader.REQIDL)
9    if stat == reader.OK:
10        stat, uid = reader.SelectTagSN()
11        if stat == reader.OK:
12            print("UID:", "".join("{:02X}".format(b) for b in uid))
13    time.sleep_ms(200)

Tipos de RFID: quais cartões o RC522 lê?

O RC522 só lê cartões HF de 13,56 MHz. Os cartões de 125 kHz usados na entrada de muitos prédios (muitas vezes marcados com "EM") não podem ser lidos pelo RC522; eles precisam de um leitor de 125 kHz, como o RDM6300. O NFC é um tipo de RFID de 13,56 MHz que os celulares conseguem ler; o RC522 consegue ler o UID de adesivos NTAG.

Ideias de projetos com RFID

• Fechadura de porta ou gaveta com cartão: uma fechadura que abre com um cartão autorizado e avisa quando é um não autorizado.
• Sistema de controle de presença: associe cada cartão a um nome e registre o horário de chegada em um cartão SD ou na internet.
• Display de boas-vindas: mostre "Welcome" e o nome da pessoa em um LCD quando um cartão for aproximado; para o display, veja Como usar um display LCD I2C.
• Caixa de histórias: associe um arquivo de som diferente a cada cartão e faça um brinquedo sonoro para crianças com um DFPlayer.
• Comedouro inteligente para pets: libere ração quando a etiqueta da coleira do animal for lida.
• Jogo de cartas: monte um quiz ou um jogo da memória com cartões.

Erros comuns e como resolvê-los

• Nenhum cartão é lido e a versão aparece como 0x0: os fios SPI estão nos pinos errados; confira principalmente o MOSI e o MISO.
• Ligar o módulo no 5V: o RC522 funciona com 3,3 V; 5 V pode queimá-lo.
• Tentar ler um cartão de 125 kHz: o RC522 não enxerga esses cartões; use um cartão de 13,56 MHz.
• O cartão está longe demais ou sobre uma superfície metálica: aproxime o cartão a 1–3 cm; superfícies metálicas atrapalham o campo.
• O mesmo cartão é lido várias vezes seguidas: o PICC_HaltA() não é chamado; pare o cartão depois de lê-lo.
• Fios longos: os sinais SPI se degradam em fios longos; mantenha-os com menos de 20 cm.

O RFID responde à pergunta "quem é você?" com uma única aproximação, o que acrescenta muito a projetos de segurança e automação. No app BlueGrays você encontra projetos de leitura de RFID, leitor de cartões com LCD e fechadura RFID com servo passo a passo, com esquemas do circuito e código.