基于RS485總線(xiàn)和RFID的智能門(mén)禁系統實(shí)現

485總線(xiàn)收發(fā)器采用MAXIM 公司的MAX485，其電路原理見(jiàn)圖2。其中加入光隔離以實(shí)現抗干擾及保護功能。利用單片機的P2．3引腳對其內部的發(fā)送和接收驅動(dòng)器進(jìn)行控制，通過(guò)單片機的一個(gè)串口與之通信。

2．2 工作原理

W77E58具有2個(gè)串口，這一點(diǎn)在該系統是至關(guān)重要的。單片機控制器既要通過(guò)串口與RFID讀卡器通信，又要通過(guò)串口與485總線(xiàn)控制器MAX485通信，因此選擇具有2個(gè)串口的單片機是解決這一矛盾的最佳方案。而且在相同的時(shí)鐘頻率下，它的指令執行速度比標準8051快2．5倍，這對于作為門(mén)禁控制器核心的單片機來(lái)說(shuō)也是大有優(yōu)勢的。

鍵盤(pán)具有12個(gè)按鍵，各按鍵的功能定義為：數字鍵0-9、確認鍵及取消鍵。用戶(hù)可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入密碼信息，也可以通過(guò)鍵盤(pán)呼叫開(kāi)門(mén)。EEPROM 存儲器AT24C256用來(lái)存儲用戶(hù)密鑰信息及RFID卡的卡號和密碼信息，它具有IIC總線(xiàn)功能，可以在IIC總線(xiàn)的時(shí)序下對它進(jìn)行讀寫(xiě)操作；DS1302時(shí)鐘芯片用來(lái)向系統提供時(shí)鐘，為了方便，該時(shí)鐘應與上位機一致；另外，采用MAX813看門(mén)狗芯片監視程序的運行；采用EA_D20040AR液晶顯示器顯示用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入的密碼、實(shí)時(shí)操作信息及系統時(shí)間信息等；采用DS2Y—S繼電器控制電門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

3 系統軟件設計

系統軟件由上位機管理平臺和下位機門(mén)禁控制程序組成。

上位機管理軟件是在Windows XP操作平臺上，利用Visual C++6．0開(kāi)發(fā)的，功能包括RFID卡注冊注銷(xiāo)、住戶(hù)信息添加、刪除、查找、編輯、排序、顯示、實(shí)時(shí)監控、管理員登錄驗證等，具有友好的人機交互界面，顯示直觀(guān)，操作方便。系統運行時(shí)，各門(mén)禁控制器將采集到的卡信息、鍵盤(pán)信息及實(shí)時(shí)操作信息以TxT文件的形式存儲在上位機中；各小區的單元住戶(hù)信息以“樹(shù)”視圖的形式顯示在平臺界面的左側窗口中。點(diǎn)擊相應的節點(diǎn)，各單元的住戶(hù)信息以數據庫表的形式顯示在平臺界面的右側窗口中。平臺下面的“Tab”控件用來(lái)實(shí)時(shí)顯示各門(mén)禁控制器的實(shí)時(shí)操作信息。

下位機控制程序采用8OC51語(yǔ)言編程，Wave6000編譯仿真。該部分實(shí)現的主要功能包括：按鍵密碼及卡信息的讀取和驗證、液晶LCD及LED顯示、時(shí)間設置和讀取、經(jīng)由485總線(xiàn)接收及發(fā)送操作信息等。軟件主程序流程見(jiàn)圖4。

3．1 485通信

通信波特率設為9600bit·S-1 。通信協(xié)議為起始字符+本機地址+功能字符+數據長(cháng)度+數據信息+結束字符其中，起始字符為’@ @@ ’，結束字符為’$$$’，本機地址為：0～32(可以按照需要選擇)；廣告地址為：Oxffo功能字符為：’0’～’F’。

3．2 串口中斷處理

串口的功能包括：其一，向上位機發(fā)送操作信息，例如刷卡或者密碼認證信息等；其二，接收上位機發(fā)送的密碼修改和卡注冊注銷(xiāo)信息，并依此修改EEPROM 相應內容，達到實(shí)時(shí)更新。中斷流程見(jiàn)圖5。

3．3 卡及密碼管理與認證機制

一般情況下每個(gè)門(mén)禁控制節點(diǎn)的密碼只有一個(gè)，該密碼既存儲在上位機的數據庫里，也存儲在EEPR0M里，當上位機修改此密碼時(shí)，將修改信息經(jīng)由總線(xiàn)發(fā)送給下位機，進(jìn)行同步修改。

用戶(hù)的卡信息存儲方式與密碼相同，不同的是每個(gè)節點(diǎn)下的卡號信息不止一個(gè)，可以幾十個(gè)。當用戶(hù)通過(guò)上位機注冊或者注銷(xiāo)卡時(shí)，需要將改動(dòng)信息經(jīng)由總線(xiàn)發(fā)送給下位機，實(shí)現同步修改。認證過(guò)程如下：當住戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入密碼時(shí)，控制器將該信息與EEPROM 中的密碼信息進(jìn)行校對。如果正確，則通過(guò)繼電器將門(mén)打開(kāi)，并經(jīng)由總線(xiàn)按照協(xié)議向上位機發(fā)送密碼開(kāi)門(mén)正確信息；反之，則操作相反。刷卡操作與密碼大致相同。

3．4 數據庫與實(shí)時(shí)信息管理

對用戶(hù)信息(卡、密碼)的管理采用數據庫的形式。利用Access2000創(chuàng )建數據庫，包括所有門(mén)禁控制節點(diǎn)的密碼表和各門(mén)禁控制節點(diǎn)住戶(hù)信息表。通過(guò)數據庫類(lèi)的成員變量In—pSet對數據庫進(jìn)行讀寫(xiě)操作，可以通過(guò)管理平臺添加或者刪除用戶(hù)信息。上位機以文件的形式記錄各門(mén)禁節點(diǎn)的實(shí)時(shí)操作信息，文件格式為T(mén)xT格式，共創(chuàng )建4個(gè)文件，分別用來(lái)存儲：實(shí)時(shí)操作信息、注冊和注銷(xiāo)信息、卡認證信息和鍵盤(pán)操作信息。

4 結語(yǔ)

本系統實(shí)現了射頻RFID卡識別，門(mén)禁系統密碼認證，實(shí)時(shí)信息顯示，上位機數據庫管理與存儲等功能。該系統具有很大的擴展空間，根據需要不僅可以進(jìn)行門(mén)禁控制器節點(diǎn)的擴展，而且在功能上可以加入攝像頭等監控工具。經(jīng)實(shí)驗證明，系統設計合理、工作可靠、開(kāi)發(fā)成本低、性?xún)r(jià)比高，具有很強的應用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(59978018)
作者簡(jiǎn)介：楊莉(1983～)，女，吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院 碩士研究生．

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