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門禁系統是新型現代化公共安全管理系統，它集微機自動識別技術和現代安全管理措施為一體，涉及電子、機械、光學、計算機技術、通信技術和生物技術等諸多新技術，是重要部門出人口實現安全防范管理的有效保障。隨著無線射頻識別(Radio Frequency Identification)技術和IC卡技術的發展，非接觸式IC卡憑借其卓越的應用特性和優越的市場前景，已成為住宅、樓宇弱電系統的重要組成部分，并成為智能小區現代化管理的重要標志。現有的門禁系統中，各控制器同PC機的通信一般是通過RS一232，RS-485總線或CAN總線進行的，設備之間的物理連接復雜，網絡改造施工困難，對于新增用戶來說新增布線更是繁瑣。應用無線傳輸模塊構建門禁傳輸網絡，克服了上述困難，實現了計算機對智能小區出人口的管理。 1 系統結構 系統框圖見圖1。本系統主要由主控設備、無線數據傳輸模塊(簡稱無線模塊)、讀卡模塊、卡片、電控鎖和管理PC機等組成嘲。主控設備是門禁系統的核心部分，通過無線傳輸模塊與計算機通信，下載用戶卡號、序列號及小區廣播等信息，并上傳讀卡信息、時間信息和報警信息。用無線傳輸方式代替有線傳輸方式，實現PC機和主控設備之間的通信；讀卡模塊負責瀆取非接觸式ID卡中的數據 ，并以曼徹斯特碼的形式發送給主控設備，主控設備接收曼徹斯特碼并根據卡的特性解碼得到卡號；門禁管理PC機是系統的中央管理機構，它負責數據庫的建立、管理、維護和系統數據庫下載，負責收集、記錄各主控設備上傳的信息，并以廣播方式向各個主控設備發送信息。 2 硬件電路設計 2．1 讀卡模塊 讀卡模塊采用了RF001模塊，它從工作頻率為125 kHz的EM4100卡中讀取數據。外接線圈由線徑為0．21 mm 的漆包線繞制而成，其形狀為正方形，面積為81 cm ，共65匝。系統上電后，當EM4100卡進人讀卡工作區域后，卡內LC振蕩電路產生串聯諧振，內部電容充電并最終獲得1．5～7．5 V 的工作電壓，這時EM4100卡內數據被連續發送出去。讀卡模塊接收、解調信息，通過引腳輸出TTL電平的曼徹斯特碼給主控設備。 2．2 無線數據傳輸模塊 無線數據傳輸模塊選用了PTR2000，該模塊滿足無線管制的要求且無需使用許可證，采用抗干擾能力較強的FSK調制／解調方式。設計中，通信頻率設定為434．33 MHz(PIN2置為高電平)。系統運行中，模塊始終處于工作狀態(PIN6置為高電平)嘲，PTR2000與管理PC機串口的接口電路見圖2。 2．3 液晶顯示模塊 顯示部分采用點陣式液晶塊TM12864ABA，其行列控制器分別為HD61202和HD61203，驅動電路見圖3。軟件管理平臺向各主控設備發送廣播時，主控設備接收顯示命令和數據，查詢字庫，并在液晶屏上顯示相應的廣播信息。為減少傳輸字節數，自制了以大容量串行e—Flash MM36SB020為載體的16× 16點陣字庫，MM36SB020采用兩線串行總線方式與單片機相連。設計中用VB6．0編寫提取字模的程序，將GB2312—8O中的HZK16第1、第2級常用字及偏旁部首共計6 763個字模，經過縱向取模、字節倒序處理后存儲到了e-Flash上。 2．4 隨機密碼鍵盤模塊 系統設計中采用管理鍵盤專用智能控制芯片HD7279A[ ，管理12個按鍵。通過調用C函數庫中的srand()函數和rand()函數產生隨機數。方法如下：取上限為9，下限為0，利用srand(r)產生種子值，其中，r是用于產生種子的變量(該變量的初始值設置為主控設備的地址值)，種子值隨變量r改變。篩選函數choose()用來篩選rand()函數產生的隨機數，得到O～9的隨機序列，將這個序列顯示在LCD上，用戶根據鍵盤與LCD的對應關系進行按鍵輸入操作。密碼輸入完成后，下一次產生的O～9的隨機序列會發生變化。這樣在一定程度上防止了密碼被人偷窺。 2．5 電鎖驅動電路 圖4為電鎖驅動電路。主控設備接收卡號后，判斷卡號的合法性，若卡號合法，執行開門動作，即將單片機的P2．7置為低電平，光電隔離器工作，測試點A 變為高電平，三極管導通，繼電器線圈被驅動，開關閉合，電鎖打開；當P2．7置為高電平時，繼電器掉電，電鎖閉合。 3 軟件設計 3. 1 通信協議 PC機與主控設備間的通信包括：下載合法的卡號和序列號、下載注銷卡號、上傳讀卡信息和讀卡時間、發布小區廣播。其中下載合法序列號和卡號的數據格式是： 開始符(0xF1)+序列號(2字節)+卡號(10字節)+結束符(0xE1)+LCR校驗(1字節)，數據長度為15字節。 主控設備向PC機發送請求應答指令后，等待PC機的應答，得到應答后進行相應的操作；若在設定的T 時間內沒有接收到應答信號，表明網絡忙(這種情況容易在多個主控設備同時向PC機發送請求應答指令時出現)。解決方案是采用隨機延時方法，即主控設備再次發送請求指令，并根據其地址值產生一個初始種子值，產生0-255的隨機數，這個隨機數與 (設為5 ms)相乘得到隨機的延時時間 。延時等待T。后若仍未得到PC機應答，則再次發送請求指令，以此類推，直到得到應答信號。 3．2 門禁管理軟件 該系統采用Visual Basic 6．0為前臺開發工具，主要由通信處理模塊、卡片管理模塊、控制器管理模塊、權限管理模塊等組成。各模塊均以SQL SERVER為后臺運行數據庫，利于實現各模塊之間的數據操作和共享。通信處理模塊，主要完成控制指令的發送和實時數據的接收；卡片管理模塊，發放或注銷序列號、卡號；人員管理模塊，用于建立持卡人員的信息庫；權限管理模塊，可分層設定操作者的各項權限；報表處理模塊，具有強大的報表處理功能。 4 結 論 采用無線方式進行數據傳輸，實現主控設備與PC機的信息交互，減少了施工難度，利于日后管理者對門禁網絡的改造。因此，基于無線傳輸的智能小區門禁系統定會有廣闊的應用前景。(fengminxing) |
