基于无线传输的智能小区门禁系统设计.pdf

第2 8 卷第l 期2 0 0 7 年3 月河北科技大学学报J o u r n a lo fH e b e iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yV 0 1 2 8，N o 1M a r 2 0 0 7文章编号：1 0 0 8 1 5 4 z(2 0 0 7)0 1-0 0 3 7 一0 4基于无线传输的智能小区门禁系统设计刘东辉1，张新岭1，邱金蕙2，孙晓云1(1 河北科技大学电气信息学院，河北石家庄0 5 0 0 5 4；2 河北医科大学第三医院，河北石家庄0 5 0 0 5 1)摘要：设计了基于无线传输的智能小区门禁系统，介绍了系统的读卡模块、无线数据传输模块、液晶显示模块、随机密码键盘模块。设计了以大容量串行e-F l a s hM M 3 6 S B 0 2 0 为载体的1 6 1 6 点阵字库。针对数据传输中易出现的网络冲突问题，在通信协议中提出了随机延时的解决方案。关键词：门禁系统；无线数据传输；随机密码键盘；随机延时中图分类号：T N 9 1 9 7 2文献标识码：AD e s i g no fa ni n t e l l i g e n td i s t r i c ta c c e s sc o n t r 0 1s v s t e mb a s e do nw i r e l e s st r a n s m i s s i o nL I UD o n g h u i l，Z H A N GX i n l i n 9 1，Q I UJ i h u i 2，S U NX i a o y u n l(1 C o l l e g eo fE 1 e c t r i c a lE n g i n e e r i n ga n dI n f o r m a t i o nS c i e n c e，H e b e iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y，S h 巧i a z h u a n gH e b e i0 5 0 0 5 4，C h i n a；2 T h eT h i r dH o s p i t a l，H e b e iM e d i c a lU n i v e r s i t y，S h i j i a z h u a n gH e b e i0 5 0 0 5 1，C h i n a)A b s t r a c t：A ni n t e l l i g e n td i s t r i c ta c c e s sc o n t r o ls y s t e mb a s e do nw i r e l e s st r a n s m i s s i o ni sd e s i g n e d T h ec a r dr e a d i n gm o d u l e，t h ew i r e l e s sd a t at r a n s m i s s i o nm o d u l e，t h eL C Dm o d u l ea n dt h er a n d o mp a s s w o r dk e y b o a r dm o d u l ea r ei n t r o d u c e dr e s p e c t i v e l yB e s i d e s，a1 6 1 6l a t t i c ew o r dd a t a b a s eb a s e do ne F l a s hM M 3 6 S B 0 2 0i sd e s i g n e d I no r d e rt os o l v et h ec o n f l i c tp r o b l e m so ft h en e t w o r kd a t at r a n s m i s s i o n，am e t h o do fd e l a y i n gt i m ea tr a n d o mi sp u tf o r w a r d K e yw O r d s：a c c e s sc o n t r o ls y s t e m；w i r e l e s sd a t at r a n s m i s s i o n；r a n d o mp a s s w o r dk e y b o a r d；d e l a y i n gt i m ea tr a n d o m门禁系统是新型现代化公共安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，涉及电子、机械、光学、计算机技术、通信技术和生物技术等诸多新技术，是重要部门出入口实现安全防范管理的有效保障n 。随着无线射频识别(R a d i oF r e q u e n c yI d e n t i f i c a t i o n)技术和I C 卡技术的发展，非接触式I C 卡 2 凭借其卓越的应用特性和优越的市场前景，已成为住宅、楼宇弱电系统的重要组成部分，并成为智能小区现代化管理的重要标志。现有的门禁系统中，各控制器同P C 机的通信一般是通过R S 2 3 2，R s 4 8 5 总线或C A N 总线进行的，设备之间的物理连接复杂，网络改造施工困难，对于新增用户来说新增布线更是繁琐。应用无线传输模块构建门禁传输网络，克服了上述困难，实现了计算机对智能小区出入口的管理。1系统结构系统框图见图1。本系统主要由主控设备、无线数据传输模块(简称无线模块)、读卡模块、卡片、电控锁和管理P C 机等组成3|。主控设备是门禁系统的核心部分，通过无线传输模块与计算机通信，下载用户卡号、序列号及小区广播等信息，并上传读卡信息、时间信息和报警信息。用无线传输方式代替有线传输方式，实现收稿日期；2 0 0 6 一0 9 2 1；修回日期：2 0 0 6 1 2 2 2；责任编辑：李穆基金项目：河北省科技攻关项目(0 6 2 1 3 5 1 1 9)作者简介：刘东辉(1 9 7 1 一)，男，山西晋城人，副教授，博士，硕士生导师，主要从事智能控制和图像处理方面的研究。万方数据3 8河北科技大学学报P C 机和主控设备之间的通信；读卡模块负责读取非接触式I D 卡中的数据 4 ，并以曼彻斯特码的形式发送给主控设备，主控设备接收曼彻斯特码并根据卡的特性解码得到卡号；门禁管理P C 机是系统的中央管理机构，它负责数据库的建立、管理、维护和系统数据库下载，负责收集、记录各主控设备上传的信息，并以广播方式向各个主控设备发送信息。2 硬件电路设计2 1 读卡模块读卡模块采用了R F 0 0 1 模块，它从工作频率为1 2 5k H z 的E M 4 l o o 卡中读取数据。外接线圈由线径为o 2 1m m 的漆包线绕制而成，其形状为正方形，面积为8 1c m 2，共6 5 匝。系统上电后，当E M 4 1 0 0 卡进入读卡工作区域后，卡内L C 振荡电路产生串联谐振，内部电容充电并最终获得1 5 鱼P c 机1匦无线模块l!7 5V 的工作电压，这时E M 4 1 0 0 卡内数据被连续发送出去。电平的曼彻斯特码给主控设备。2 2 无线数据传输模块图1系统框图F i g 1S y s t e mb I o c kd i a g r a m读卡模块接收、解调信息，通过引脚输出T T L无线数据传输模块选用了P T R 2 0 0 0，该模块满足无线管制的要求且无需使用许可证，采用抗干扰能力较强的F S K 调制解调方式。设计中，通信频率设定为4 3 4 3 3M H z(P I N 2 置为高电平)。系统运行中，模块始终处于工作状态(P I N 6 置为高电平)嘲，P T R 2 0 0 0 与管理P C 机串口的接口电路见图2。图2P T R 2 0 0 0 与P C 机串口接口电路F i g 2I n t e r f a c ec i r c u i ta b o u tP T R 2 0 0 0a n dc o m p u t e f ss e r i a lp o r t2 3 液晶显示模块显示部分采用点阵式液晶块T M l 2 8 6 4 A B A，其行列控制器分别为H D 6 1 2 0 2 和H D 6 1 2 0 3，驱动电路见图3。软件管理平台向各主控设备发送广播时，主控设备接收显示命令和数据，查询字库，并在液晶屏上显示相应的广播信息。为减少传输字节数，自制了以大容量串行e F l a s hM M 3 6 S B 0 2 0 为载体的1 6 1 6 点阵字库，M M 3 6 S B 0 2 0 采用两线串行总线方式与单片机相连。设计中用V B 6 0 编写提取字模的程序，将G B 2 3 1 2 8 0 中的H Z K l 6 第1、第2 级常用字及偏旁部首共计67 6 3 个字模，经过纵向取模、字节倒序处理后存储到了e F l a s h 上。2 4 随机密码键盘模块系统设计中采用管理键盘专用智能控制芯片H D 7 2 7 9 A 6|，管理1 2 个按键。通过调用C 函数库中的叵一困型i鬻 万方数据第l 期刘东辉等基于无线传输的智能小区门禁系统设计图3L C D 驱动电路F i g 3D r i v ec i r c u i to fL C Ds r a n d()函数和r a n d()函数产生随机数。方法如下：取上限为9，下限为o，利用s r a n d(r)产生种子值，其中，r是用于产生种子的变量(该变量的初始值设置为主控设备的地址值)，种子值随变量r 改变。筛选函数c h o o s e()用来筛选r a n d()函数产生的随机数，得到o 9 的随机序列，将这个序列显示在L C D 上，用户根据键盘与L C D 的对应关系进行按键输入操作。密码输入完成后，下一次产生的O 9 的随机序列会发生变化。这样在一定程度上防止了密码被人偷窥。2 5 电锁驱动电路图4 为电锁驱动电路。主控设备接收卡号后，判断卡号的合法性，若卡号合法，执行开门动作，即将单片机的P 2 7 置为低电平，光电隔离器工作，测试点A 变为高电平，三极管导通，继电器线圈被驱动，开关闭合，电锁打开；当P 2 7 置为高电平时，继电器掉电，电锁闭合。3软件设计3 1 通信协议y 优R E L&YD R I V E图4电锁驱动电路F i g 4D r i v ec i r c u i tw i t hl o c k氐fP C 机与主控设备间的通信包括：下载合法的卡号和序列号、下载注销卡号、上传读卡信息和读卡时间、发布小区广播。其中下载合法序列号和卡号的数据格式是：开始符(o x F l)+序列号(2 字节)+卡号(1 0 字节)+结束符(o x E l)+L C R 校验(1 字节)，数据长度为1 5 字节。主控设备向P C 机发送请求应答指令后，等待P C 机的应答，得到应答后进行相应的操作；若在设定的丁。时间内没有接收到应答信号，表明网络忙(这种情况容易在多个主控设备同时向P C 机发送请求应答指令时出现)。解决方案是采用随机延时方法，即主控设备再次发送请求指令，并根据其地址值产生一个初始种子值，产生o 2 5 5 的随机数，这个随机数与瓦(设为5m s)相乘得到随机的延时时间瓦。延时等待T 3 后若仍未得到P C 机应答，则再次发送请求指令，以此类推，直到得到应答信号。3 2 门禁管理软件该系统采用V i s u a lB a s i c6 o 为前台开发工具，主要由通信处理模块、卡片管理模块、控制器管理模块、权限管理模块等组成。各模块均以S Q LS E R V E R 为后台运行数据库，利于实现各模块之间的数据操作和共享。通信处理模块，主要完成控制指令的发送和实时数据的接收；卡片管理模块，发放或注销序列号、卡号；人员管理模块，用于建立持卡人员的信息库；权限管理模块，可分层设定操作者的各项权限；报表处理模块，万方数据4 0河北科技大学学报2 0 0 7 年具有强大的报表处理功能。4结论采用无线方式进行数据传输，实现主控设备与P C 机的信息交互，减少了施工难度，利于日后管理者对门禁网络的改造。因此，基于无线传输的智能小区门禁系统定会有广阔的应用前景。参考文献：1 查振元，朱华炳电子门禁系统组成 J 机电产品开发与创新，2 0 0 3，(2)：1 3 1 4 2 陈启平，白敏丹非接触式I C 卡门禁系统 J 煤矿设计，1 9 9 9，(6)：4 7 4 8 3 何勇辉基于非接触式R F 卡的门禁系统测试分析 J 电子质量，2 0 0 5，(5)：1 5 1 8 4 贺利芳，范俊波感应卡门禁系统的研究与实现 J 信息技术，2 0 0 4，2 8(4)：7 3 7 5 5 佚名单片机通讯技术与工程实践 M 北京人民邮电出版社，2 0 0 5 6 王琳丽，林立新，贾辉然，等全串行结构的单片机控制无线传输系统 J 河北科技大学学报，2 0 0 2，2 3(4)：5 6 5 8 驴驴驴妒电伊q 铲抄驴驴，驴电争穸谚驴吨矿驴驴驴q 争驴移驴痧驴p、驴谚驴护移驴驴电争舻驴痧驴电争吨矿够妒驴q 尹妒、驴趔斗驴妒驴(上接第2 5 页)表1 反应温度对产率的影响表2 催化剂用量对产率的影响T a b 1E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nt h ey i d do ft h er e a c t i o nT a b 2E f f e c to fc a t a l y s f sv o l u m eont h ey i d do ft h er e a c t i o n表3 原料物质的量比对产率的影响T a b 3E f f e c to ft h em a t e r i a ss c a l eo nt h ey i e l do ft h er e a c t i o n表4 反应时间对产率的影响T a b 4E f f e c to ft h er e a c t i o r f st i I n eo nt h ey i e l do ft h er e a c t i o n3结语由表1 一表4 可知，合成6，7 一二羟基香豆素的适宜条件如下：反应温度为1 1 0，咒(1，2，4 一苯三酚三乙酸酯)：咒(苹果酸)为1 o：1 2，浓硫酸体积为2 Om L，反应时间为2h。1)以1，2，4 苯三酚三乙酸酯和苹果酸合成6，7 一二羟基香豆素，经单因素考察，确定了6，7 一二羟基香豆素的适宜合成条件：反应温度为1 1 0，以(1，2，4 一苯三酚三乙酸酯)：咒(苹果酸)为1 o：1 2，浓硫酸体积为2 om L，反应时间为2h，在此条件下，6，7 一二羟基香豆素的产率达8 9 9，比文献 3 报道的产率提高近4 0。2)以便宜易得的对苯醌为原料，经l，4 一加成反应生成1，2，4 一苯三酚三乙酸酯；再发生P e c h m a n n 反应，经水解、环合制得6，7 一二羟基香豆素；再经甲基化3 步合成了6，7 二甲氧基香豆素，经过熔点测定、红外及核磁共振波谱测定对其结构进行了确认，总收率由文献 3 报道的2 6 6 提高到7 4 4。参考文献：1 2 3 4 S T E I M E G G E RE，B R A N T S C H E 肉A C o u m a r i n so fa r t e m j s i ad r a c u n c u l u s 刀S c iP h a r m，1 9 5 9，2 7：1 8 4 1 8 5 Y A M A H A R AJ，K O B A Y A S H IG，M A T S U D A E TI，e ta 1 T h ee f f e c to fs c o p a r i n e，ac o l l m a ri n d e r i v a t i v ei s 0 1 a t e df r o mt h eC h i n e s ec r u d ed r u ga r t e m i s i a ec a p i l l a r i sf l o so nt h eh e a r t J C h e mP h a r mB u n，1 9 8 9，3 7；12 9 7 12 9 9 T H A K U RRS，J A I NMP，R A 0PR S c o p a r o n e：I s o l a t i o nf r o ma r t e i s i as c o p a r i aw a l d s ta n dK i ta n ds y n t h e s i s J R e s e a r c ha n dI n d u s t r y，1 9 7 5，2 0(3)；1 2 9 1 3 1 徐克勋精细有机化工原料及中间体手册 M 北京；化学工业出版社，2 0 0 2 万方数据基于无线传输的智能小区门禁系统设计基于无线传输的智能小区门禁系统设计作者：刘东辉，张新岭，邱金蕙，孙晓云，LIU Dong-hui，ZHANG Xin-ling，QIU Jin-hui，SUN Xiao-yun作者单位：刘东辉,张新岭,孙晓云,LIU Dong-hui,ZHANG Xin-ling,SUN Xiao-yun(河北科技大学电气信息学院,河北石家庄,050054)，邱金蕙,QIU Jin-hui(河北医科大学第三医院,河北石家庄,050051)刊名：河北科技大学学报英文刊名：JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2007,28(1)被引用次数：6次 参考文献(6条)参考文献(6条)1.王琳丽;林立新;贾辉然 全串行结构的单片机控制无线传输系统期刊论文-河北科技大学学报 2002(04)2.佚名 单片机通讯技术与工程实践 20053.贺利芳;范俊波 感应卡门禁系统的研究与实现期刊论文-信息技术 2004(04)4.何勇辉 基于非接触式RF卡的门禁系统测试分析期刊论文-电子质量 2005(05)5.陈启平;白敏丹 非接触式IC卡门禁系统 1999(06)6.查振元;朱华炳 电子门禁系统组成期刊论文-机电产品开发与创新 2003(02)本文读者也读过(8条)本文读者也读过(8条)1.刘希若.Liu Xiruo 无线门禁系统的设计与实现期刊论文-科技广场2007(7)2.杨涛.孙洋.王爱平.周云成.YANG Tao.SUN Yang.WANG Ai-ping.ZHOU Yun-cheng 基于无线传输技术的住宅小区智能门禁系统设计期刊论文-沈阳农业大学学报2009,40(1)3.陈锦.谭思云.姜涛.CHEN Jin.TAN Si-yun.JIANG Tao 基于射频识别的小区门禁系统设计期刊论文-仪表技术2010(5)4.龚玲平.邓燕妮 基于单片机与Lonworks的门禁系统设计期刊论文-安防科技2007(8)5.黄嘉.Huang Jia 门禁系统在地铁行业中的应用与管理期刊论文-都市快轨交通2009,22(5)6.彭月平.战仁军.刘军.卢晓宏 基于通信器S1503的门禁系统的设计期刊论文-电子技术应用2003,29(7)7.马可 智能小区车辆门禁系统的设计与实现期刊论文-科技资讯2007(24)8.张珊珊.张长营 小区智能单元门禁系统硬件设计期刊论文-科技信息2009(29)引证文献(6条)引证文献(6条)1.莫磊 RFID位屏蔽二进制搜索防碰撞算法研究期刊论文-河北科技大学学报 2010(5)2.董蕴华.郑先锋 基于RFID技术的无线门禁系统的设计期刊论文-通信技术 2009(4)3.董蕴华.郑先锋 基于RFID技术的无线门禁系统的设计期刊论文-安防科技 2009(7)4.付本田 智能楼宇防盗报警系统的应用期刊论文-安防科技 2008(8)5.付本田 智能楼宇防盗报警系统的应用期刊论文-河北工业科技 2008(3)6.刘东辉.冯立乾.李爱华 垃圾中转站控制系统的设计期刊论文-河北科技大学学报 2007(4)本文链接：http:/