智能卡电子锁的设计

1 引 言 

    目前，门禁系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，在一些发达国家中，门禁系统正以远远高于其他类安防产品的进度迅猛发展。近年来，门禁系统由于其自身的优势，已在国内悄然兴起，这极大的提高了管理者的工作效率和管理区域内的安全程度。
 
    智能卡门锁采用先进的IC卡作为开锁的锁匙，他集合了计算机技术、智能卡技术、精密电磁技术，是当今世界上最先进的门锁之一，在使用的方便性、防非法开启、智能管理等方面是机械锁无法比拟的，因此在对安全要求较高的行业得到广泛应用。本文主要介绍为某工厂开发的IC卡门禁系统。

2 硬件设计 

2．1 系统组成及工作原理 

    本门禁系统的硬件电路结构图如图1所示，分单片机控制和电子门锁两部分。控制器采用单片机89C51，该单片机集成度高、系统结构简单、扩展方便、可靠性高、处理功能强、速度高，主要完成IC卡的识别和控制、门锁开启、报警、时间的显示机数据的存储，外接电路包括6位LED显示电路、IC卡读写电路、报警电路、时钟电路、继电器输出电路和存储器扩展电路，为了防止门禁控制器死机给客户带来不方便，系统还增加了看门狗电路。外接存储器用来存储员工上下班记录，作为考勤依据。由于外接部件较多，系统扩展8255A，PA作为6位LED的段码控制，PB．0～PB．5作为LED的位码控制，PC上半部分作为数据输入端，来读取MSM5832的数据，PC下半部分与MSM5832的AO～A3相连，来选择MSM5832内部的l3个时间寄存器。

图1  系统结构框图

2．2 IC卡读写电路 

    本系统选用的IC卡为ATMEI 公司的AT24C01，他具有1 kB的存贮容量，内部组态为128 B，适用于2～5 V 的低电压／标准电压操作，具有低功耗和高可靠性等优点 。其标准封装为8脚DIP封装形式，通常只需要使用以下4个触点：

SCL(6)：串行时钟。在该脚的上升沿时，系统将数据输入到每个EPROM器件，在下降沿时输出；
SDA(5)：串行数据。该引脚为开漏极驱动，可双向传送数据；
电源引脚：Vcc(8)：一般输入+5 V的工作电压；
GND(4)：接地。

    单片机与IC卡座的连接如图2所示。P1．1和P1．2分别接IC卡的串行时钟端和串行数据端，INT0接卡座的SW1，P1．0作为IC卡上电控制。插卡之后，SW1和SW2短接，输出低电平，通过INT0申请中断来通知单片机有卡插入，单片机通过置P1．0为高电平来给IC卡通电，同时点亮发光二极管指示正在对卡操作，然后通过P1．1来模拟串行时钟，从P1．2读入IC卡数据，如图2所示。

图2  单片机与1C卡座的连接

2．3 电子锁 

    本系统选用的是秉宏集团BHL一1501，标准如下： 

    尺寸：铁板130 mm×32 mm×8 mm 
    主体165 mm×38．5 mm×21．5 mm 
    拉力：300 LBS 
    输入电压：DC 12 V，DC 24 V 
    操作电流：12 V／360 mA，24 V／180 mA

3 软件设计 

    本系统主要完成IC卡的识别和门锁的控制，限于篇幅，这里只给出IC卡的读程序。

    SCL BIT P1．1          SDA BIT P1．2

    ；读IC卡，R6中存放源地址，高7位为所要读的地址，最低位为1

    ICRD_Random ：LCALL ICSTART 
                              MOV A，R6 
                              LCALL   ICW R 
                              LCALL   ICRD_BYTE 
                              LCALL   ICSTOP 
                              RET

    ；开始条件，当SCL为高电平时，SDA由高转为低

    ICSTART： SETB SCL 
                     NOP         NOP 
                     SETB    SDA 
                     NOP         NOP 
                     CLR     SDA 
                     NOP         NOP 
                     RET 

    ；停止条件，当SCL为高电平时，SDA由低转为高

    ICSTOP： SETB    SCL
                    NOP         NOP
                    CLR   SDA 
                    NOP         NOP 
                    SETB  SDA 
                    NOP         NOP 
                    CLR    SDA  
                    RET

    ；写一字节数据到1c卡，A表示源数据，R5表示字节位数，当一字节发完后，等待1c卡发回的确认信号

    为了准确读取I／O状态，在IC卡输出的每一位脉冲中间读取SDA状态。

4 结 语 

    该系统结构简单、功耗低、体积小、成本低，在实际运行时具有很高的可靠性，实现了对员工上下班的自动管理和考勤功能，具有广阔的市场前景。

作者简介：王志宏 女，1975年出生，河北省行唐县人，讲师，研究生。主要从事计算机控制方面的研究。 
       河北科技大学电气信息学院     薛增涛，陈志军，杜深惠