基于RC500的 IC 卡实验室门禁管理系统的实现

    门禁安全管理系统是一种新型智能化的安全管理系统，它集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、计算机技术和通讯技术等诸多方面。它是解决重要部门出入口便捷控制和实现安全防范管理的有效措施。门禁系统自产生以来，主要应用于公司和智能小区，其系统自身相对完善，为此，根据开放实验室建设、管理的理念，我们设计了一种基于 IC 卡的智能门禁管理系统来实现开放实验室的管理，这也是基于校园网的开放式实验室管理系统的一部分。

    该实验室门禁管理系统的设计目的是实现人员出人控制，方便人员进出开锁与报到、考勤数据采集、数据统计和信息查询过程的自动化；方便管理人员统计、考核实验室人员出勤情况，方便教学人员查询、考核各班级出勤率。系统采用模块化设计，可以稍加裁剪改造为适于智能小区、公园景点、多校区图书馆等多种不同场合的大范围分布式远程门禁考勤系统。

    1 门禁管理系统硬件的设计

    1．1 系统设计

    本门禁系统采用了IC卡进行身份验证，系统硬件由非接触式IC卡读卡头、门禁控制器、时钟模块、RS485接口电路、电控锁、报警器组成，如图1所示。 

图1  系统的硬件基本结构

    门禁控制器是本系统的核心，当有人刷卡时，系统首先判断此卡是否合法，如果合法，则给电控锁开门信号，如果不合法则报警，并且定时把刷卡人的相关信息、开门时间及状态通过RS485总线上报给上位机。

    1．2 硬件电路

    1．2．1 IC卡读卡器电路

    读卡芯片选用Philips公司的MF RC500，MFRC500型读卡器是应用于13．56 MHz非接触式通信的高集成读卡IC系列中的一员。该读卡系列利用先进的调制和解调概念，完全集成了在13．56 MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。图2中的天线通过EMC低通滤波器(L1、L2和ClO、C11)和匹配电路(C4、C5和C8、C9)接至天线驱动端TX1和TX2；天线来的接收信号则通过接收电路(R3、R4、C3、C18)耦合至天线信号输入端RX。 

图2 IC卡读卡器电路

    1．2．2 时钟接口电路

    时钟电路(如图3所示)主要用于记录实验员的合法开关门时间及非法开门时间，时钟芯片采用美国Dallas公司生产的DS12887，其内部带有锂电池及充电电路，需要注意的是，因与8051核心的单片机接口，故芯片的MOT端接地，即采用Intel总线。 

图3 时钟接口电路

    1．2．3 电控锁接口电路

    电控锁共有4路输出信号：开门信号、门磁状态、锁舌状态及门状态非正常信号，如图4所示。为了避免电控锁信号对单片机的干扰及电平转换，在每路信号上都加入了光电耦合器，用以提高系统的抗干扰能力。

    1．2．4 RS485通信接口电路

    RS485采用串行通信方式(如图5所示)，其最大传输距离可达1 200 m。采用MAX485芯片把从单片机串El传来的数据转换成差分信号传给上位机，把上位机发来的信号传给单片机。因RS485是半双工总线，为了在相同的波特率下提高传送数据的速度，这里采用双485模式。 

图4 电控锁接口电路

图5 RS485通信接口电路

    2 软件设计

    本系统软件设计采用模块化设计，整个系统包括主程序、读卡子程序、密钥验证子程序、查询门锁状态子程序等，如图6所示。 

图6 主程序流程图

    3 结 语

    开放实验室管理系统为公用机房提供了一种全新的管理模式，在校园里的应用已越来越广泛，对该问题的探讨和研究有很强的现实意义。本文采用单片机为核心器件实现了对实验室门禁系统的管理，使实验室的管理科学化、合理化，减轻了实验员的工作强度，提高了实验室的安全性。采用分布式集中控制方案，利用RS485总线，提高了系统的实时性和稳定性。系统软件程序采用C语言编写，大大提高了系统开发调试的工作效率，且具有很好的移植性。本系统在本校的部分实验室安装运行，效果良好。

     (文/中原工学院，张五一，耿世勇，余淼)