基于RS485总线和RFID的智能门禁系统实现

    随着网络技术、数字技术，特别是射频通信识别技术的进步，门禁系统在安全性、方便性、易管理性等方面也得到了长足的发展，成为确保小区及其它重要部门出入口安全的有效措施，已广泛应用于交通、物流管理等多个领域[1-3]。RS485总线主机调度网以其组网容易、造价低、软硬件丰富、添加节点方便快截、数据传输可靠稳定、误码率较低及传输距离适中等优点，仍是目前中小型网络管理系统的主流形式。本工作研究了一种基于RS 485总线和RFID技术的智能门禁系统的硬件和软件实现方案。

1 系统整体构成 

    系统总体框图见图1，其结构采用集散式控制形式，各下位机分别监控各自节点内的操作状况，又统一受上位机的监控。该系统采用PC机作为上位机，主要负责住户信息的数据库管理、各节点住户实时操作的监控与信息记录等，具体信息包括：RFID卡信息、住户个人信息、密码信息、实时操作信息和历史记录及系统时间等。各下位机采用WINBOND公司生产的W77E58单片机作为微处理器，负责本节点内RFID卡的管理、用户权限的判定及门状态的控制等。各节点内的485收发器MAX485负责接收来自485总线的PC机控制数据或者通过总线向上位机发送实时操作信息见图2。各门禁控制器通过一个串口读取RFID卡信息，并通过另一个串口与485总线通信。上位机通过串口并经232—485电平转换后连接至485总线，统一管理各门禁控制器。

 图1 智能门禁系统总体框图

    系统工作过程为：用户将持有的RFID卡接近读卡器时，读卡器识别卡信息并通过串口将卡信息传送给单片机控制器。用户也可以通过键盘输入密码，单片机控制器将卡信息或键盘信息与外部EEPR0M 中存储的信息比较，验证用户权限，进而控制门状态。单片机通过另一个串口经由485收发器通过总线与上位机通信，将卡信息、各时刻操作信息、键盘信息等传送到总线上，上位机通过总线对这些信息进行文件和数据库的存储；同时，上位机对各住户的卡、密码及个人信息以注册或者注销等形式进行数据库管理，以便于查询。

图2 485收发器电路

2 系统硬件设计 

2．1硬件组成 

    上位机硬件是PC机和232—485转接卡。下位机硬件主要包括RFID读卡器、485收发器和门禁控制器。下位机节点结构见图3。 

图3 下位机门禁控制器总体框图

    下位机的核心部分是W77E58单片机微控制器，其主要特点是具有两个独立的串行通讯口。 

    RFID读卡器采用周立功公司的ZLG500CMifare卡读写模块嘲，利用单片机控制器的P1．4引脚作为其复位信号。读卡器与控制器的接口引线还包括电源线、地线及RXD、TXD 串口数据线，二者为串行通信方式。

    485总线收发器采用MAXIM 公司的MAX485，其电路原理见图2。其中加入光隔离以实现抗干扰及保护功能。利用单片机的P2．3引脚对其内部的发送和接收驱动器进行控制，通过单片机的一个串口与之通信。