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基于RS485总线和RFID的智能门禁系统实现

来源:中国一卡通网  作者:杨莉 郑传涛 宋占伟 于枫  发布时间:2008-02-18 14:40:50  字体:[ ]

关键字:智能门禁系统  rs485总线  rfid  485总线  

摘   要:设计了一种智能门禁系统的硬件和软件实现方案。系统采用RFID技术,以W77E58为核心控制器,对用户刷卡信息和密码进行认证。多个门禁控制器节点通过485总线连接到管理计算机组成网络,该计算机对住户信息和卡信息进行文件和数据库管理,并通过总线对小区各门栋出入情况实时监控。系统试点运行情况稳定可靠。


2.2 工作原理 

    W77E58具有2个串口,这一点在该系统是至关重要的。单片机控制器既要通过串口与RFID读卡器通信,又要通过串口与485总线控制器MAX485通信,因此选择具有2个串口的单片机是解决这一矛盾的最佳方案。而且在相同的时钟频率下,它的指令执行速度比标准8051快2.5倍,这对于作为门禁控制器核心的单片机来说也是大有优势的。 

    键盘具有12个按键,各按键的功能定义为:数字键0-9、确认键及取消键。用户可以通过键盘输入密码信息,也可以通过键盘呼叫开门。EEPROM 存储器AT24C256用来存储用户密钥信息及RFID卡的卡号和密码信息,它具有IIC总线功能,可以在IIC总线的时序下对它进行读写操作;DS1302时钟芯片用来向系统提供时钟,为了方便,该时钟应与上位机一致;另外,采用MAX813看门狗芯片监视程序的运行;采用EA_D20040AR液晶显示器显示用户通过键盘输入的密码、实时操作信息及系统时间信息等;采用DS2Y—S继电器控制电门的开关状态。

3 系统软件设计 

    系统软件由上位机管理平台和下位机门禁控制程序组成。 

    上位机管理软件是在Windows XP操作平台上,利用Visual C++6.0开发的,功能包括RFID卡注册注销、住户信息添加、删除、查找、编辑、排序、显示、实时监控、管理员登录验证等,具有友好的人机交互界面,显示直观,操作方便。系统运
行时,各门禁控制器将采集到的卡信息、键盘信息及实时操作信息以TxT文件的形式存储在上位机中;各小区的单元住户信息以“树”视图的形式显示在平台界面的左侧窗口中。点击相应的节点,各单元的住户信息以数据库表的形式显示在平台界面的右侧窗口中。平台下面的“Tab”控件用来实时显示各门禁控制器的实时操作信息。 

    下位机控制程序采用8OC51语言编程,Wave6000编译仿真。该部分实现的主要功能包括:按键密码及卡信息的读取和验证、液晶LCD及LED显示、时间设置和读取、经由485总线接收及发送操作信息等。软件主程序流程见图4。 

下位机主程序流程

图4 下位机主程序流程

3.1 485通信 

    通信波特率设为9600bit·S-1 。通信协议为起始字符+本机地址+功能字符+数据长度+数据信息+结束字符其中,起始字符为’@ @@ ’,结束字符为’$$$’,本机地址为:0~32(可以按照需要选择);广告地址为:Oxffo功能字符为:’0’~‘F’。

3.2 串口中断处理

    串口的功能包括:其一,向上位机发送操作信息,例如刷卡或者密码认证信息等;其二,接收上位机发送的密码修改和卡注册注销信息,并依此修改EEPROM 相应内容,达到实时更新。中断流程见图5。 

下位机串口中断流程

图5 下位机串口中断流程

3.3 卡及密码管理与认证机制 

    一般情况下每个门禁控制节点的密码只有一个,该密码既存储在上位机的数据库里,也存储在EEPR0M里,当上位机修改此密码时,将修改信息经由总线发送给下位机,进行同步修改。

    用户的卡信息存储方式与密码相同,不同的是每个节点下的卡号信息不止一个,可以几十个。当用户通过上位机注册或者注销卡时,需要将改动信息经由总线发送给下位机,实现同步修改。认证过程如下:当住户通过键盘输入密码时,控制器将该信息与EEPROM 中的密码信息进行校对。如果正确,则通过继电器将门打开,并经由总线按照协议向上位机发送密码开门正确信息;反之,则操作相反。刷卡操作与密码大致相同。 

3.4 数据库与实时信息管理 

    对用户信息(卡、密码)的管理采用数据库的形式。利用Access2000创建数据库,包括所有门禁控制节点的密码表和各门禁控制节点住户信息表。通过数据库类的成员变量In—pSet对数据库进行读写操作,可以通过管理平台添加或者删除用户信息。上位机以文件的形式记录各门禁节点的实时操作信息,文件格式为TxT格式,共创建4个文件,分别用来存储:实时操作信息、注册和注销信息、卡认证信息和键盘操作信息。

4 结语 

    本系统实现了射频RFID卡识别,门禁系统密码认证,实时信息显示,上位机数据库管理与存储等功能。该系统具有很大的扩展空间,根据需要不仅可以进行门禁控制器节点的扩展,而且在功能上可以加入摄像头等监控工具。经实验证明,系统设计合理、工作可靠、开发成本低、性价比高,具有很强的应用价值和广阔的市场前景。 

基金项目:国家自然科学基金资助项目(59978018)
作者简介:杨莉(1983~),女,吉林大学电子科学与工程学院 硕士研究生.

参考 献
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