智能迎賓門禁系統(tǒng)的分析與研究

【摘要】通過(guò)對(duì)智能迎賓門禁系統(tǒng)的分析與研究，本文分析了智能迎賓門禁系統(tǒng)的功能，論述了采用人體紅外感應(yīng)器、mp3、非接觸式IC卡、電子鎖等技術(shù)實(shí)現(xiàn)迎賓與門禁功能的方法，闡明了本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，可依據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)所訂制成各種形狀并能簡(jiǎn)化系統(tǒng)升級(jí)。

【關(guān)鍵詞】迎賓；門禁；人體感應(yīng)；IC卡

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)、醫(yī)院、住宅、學(xué)校等開始放棄原有的靠人管理出入口的方式，而采用智能門禁系統(tǒng)，以求實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單化、人性化的門禁管理。門禁系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)最主要的保安系統(tǒng)之一，與傳統(tǒng)的保安設(shè)備不同，它變被動(dòng)的監(jiān)控和報(bào)警為主動(dòng)的控制，起到更高的安全作用。因此，門禁系統(tǒng)在保安設(shè)備領(lǐng)域中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷、據(jù)美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果：美國(guó)門禁設(shè)備銷售占整個(gè)公共安全行業(yè)市場(chǎng)銷售額的57.8%，閉路電視監(jiān)控及其它報(bào)警設(shè)備銷售總額僅占39.2%，另外臺(tái)灣安全器材市場(chǎng)年度調(diào)查報(bào)告中，門禁銷售增長(zhǎng)率為25%，高出其它保安設(shè)備增長(zhǎng)率十幾倍。由此可見智能門禁系統(tǒng)正在被大眾所接受。

一、智能迎賓門禁系統(tǒng)分析

智能迎賓門禁系統(tǒng)應(yīng)具有體積小，功耗低，可根據(jù)使用環(huán)境制作成各種外型等特點(diǎn)，所以在開發(fā)時(shí)應(yīng)采用嵌入式系統(tǒng)作為開發(fā)平臺(tái)；另外，智能迎賓門禁系統(tǒng)為達(dá)到智能出入、維護(hù)秩序、防入侵等目的，所以在功能上主要分成迎賓與門禁兩部分，具體功能如下：

迎賓模塊：迎賓系統(tǒng)主要是起到迎來(lái)送往的作用，使機(jī)器更加生動(dòng)、有趣，具備人性化的特性，使人們減少對(duì)機(jī)器的抵觸情緒。門禁模塊：門禁系統(tǒng)對(duì)出入者分為兩種：一種是對(duì)準(zhǔn)行者允許通過(guò)，另外一種是對(duì)禁行者設(shè)防禁行。對(duì)于上述兩種情況，出口控制系統(tǒng)可以對(duì)出入人員的身份進(jìn)行識(shí)別，發(fā)現(xiàn)禁止通告者立即報(bào)警，防止其不正常的強(qiáng)行闖入與闖出。

二、智能迎賓門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、智能迎賓模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

迎賓模塊采用室外型的人體紅外感應(yīng)器，當(dāng)人體紅外感應(yīng)器感應(yīng)到有人靠近時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，單片機(jī)收到此觸發(fā)信號(hào)后，自動(dòng)觸發(fā)機(jī)器內(nèi)部的MP3播放器，MP3播放器播放相應(yīng)的歡迎詞。

（1）人體感知的實(shí)現(xiàn)方法。人體感應(yīng)可以使用紅外感應(yīng)技術(shù)。本系統(tǒng)采用室外型人體紅外感應(yīng)器LX-402，此感應(yīng)器具有防水、120°廣角、多級(jí)別、防寵物探測(cè)模式、靈敏度選擇開關(guān)等多種功能，可極大的提高系統(tǒng)對(duì)各種環(huán)境的適應(yīng)能力，增加系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)所。LX-402感應(yīng)器內(nèi)部集成一個(gè)C型繼電器，當(dāng)檢測(cè)到人體時(shí)，COM與NO端閉合，與NC端斷開；當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到人體時(shí)，COM與NC端閉合，與NO端斷開。將COM端連接至單片機(jī)的IO口，NO端連接+3VDC，NC端連接GND，當(dāng)感應(yīng)到有人靠近時(shí)，COM端與NO端閉合，單片機(jī)IO口輸入高電平；當(dāng)沒(méi)有人靠近時(shí)，COM端與NC端閉合，單片機(jī)IO口輸入低電平，通過(guò)此方法即可判斷是否有人靠近。

（2）播放歡迎用語(yǔ)的實(shí)現(xiàn)方法。播放歡迎用語(yǔ)可以使用mp3技術(shù)，本系統(tǒng)采用MP3播放器BU9435KV，BU9435KV將USB存儲(chǔ)器/SD存儲(chǔ)卡HOST功能、MP3聲頻解碼器功能、系統(tǒng)控制功能集成于單芯片上的BU9435KV型LSI，功能強(qiáng)大。這種LSI適合于CD盒式收錄機(jī)、小型組合音響、汽車音響、時(shí)鐘收音機(jī)等音響設(shè)備使用的產(chǎn)品，能播放出高音質(zhì)的音樂(lè)。BU9435KV共有3種不同的工作模式，當(dāng)工作在模式1時(shí)，此芯片就成為一個(gè)單芯片的MP3解決方案，具有MP3播放器的完整功能；芯片內(nèi)集成鍵盤矩陣，只需將相應(yīng)的按鍵引出，即可像操作MP3播放器一樣操作此芯片。因此在實(shí)施過(guò)程中可以通過(guò)模式1實(shí)現(xiàn)播放歡迎語(yǔ)音功能。

2、門禁模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

門禁系統(tǒng)采用非接觸式IC卡片觸發(fā)，進(jìn)入或外出人員通過(guò)IC卡片觸發(fā)讀寫電路，讀寫芯片將讀取的號(hào)碼傳送給MCU，MCU判斷是否允許通過(guò)，當(dāng)允許通過(guò)時(shí)，MCU發(fā)送一個(gè)觸發(fā)信號(hào)給電子鎖控制單元，電子鎖控制單元打開電子鎖，人員開門進(jìn)入或外出。

（1）IC卡識(shí)別技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。IC卡讀寫電路采用Philips的串行MF RC531芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)非連接的讀寫控制。MF RC531是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成讀寫卡芯片系列中的一員。該讀寫卡芯片系列利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。MF RC531支持ISO/IEC14443A/B所有層和MIFARE經(jīng)典協(xié)議，以及與該標(biāo)準(zhǔn)兼容的標(biāo)準(zhǔn)。它與主機(jī)通信模式有8位并行和SPI模式，用戶可根據(jù)不同的需求選擇不同的模式，這樣給讀卡器/終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。系統(tǒng)中，MF RC531選用SPI模式與主控MCU進(jìn)行通信。MF RC531是與非接觸式IC卡實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的核心模塊，也是控制器控制讀寫IC卡的關(guān)鍵接口芯片。它根據(jù)寄存器的設(shè)定對(duì)發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制得到發(fā)送的信號(hào)，并通過(guò)TX1，TX2腳驅(qū)動(dòng)天線以電磁波的形式發(fā)出去。天線發(fā)出頻率固定的電磁波13.56MHz，射頻卡接收到電磁波后，由卡中自帶的LC串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容充電有了電荷，再接一個(gè)單向?qū)щ姷碾娮颖?，將電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)濾波整流后產(chǎn)生2V的電壓作為電源供卡片工作使用。卡片處理接收的命令和數(shù)據(jù)，并將結(jié)果返回給讀寫器。

（2）系統(tǒng)內(nèi)部主控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。門禁系統(tǒng)與迎賓系統(tǒng)共用一顆主控MCU，系統(tǒng)可采用MPS430系列單片機(jī)，MSP430系列單片機(jī)是一種16位超低功耗的混合信號(hào)處理器（Mixed Signal Processor）。由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段，適合本系統(tǒng)的開發(fā)。主控MCU通過(guò)普通IO口與迎賓系統(tǒng)連接，通過(guò)SPI口與門禁系統(tǒng)連接。主控MCU主要工作是檢測(cè)人體紅外感應(yīng)器的狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)決定是否播放歡迎詞；檢測(cè)讀寫芯片傳送過(guò)來(lái)的數(shù)值，判斷此數(shù)值是否在允許通過(guò)的數(shù)值范圍內(nèi)，由此決定是否開啟電子鎖。

（3）電子鎖技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。按照消防要求，火災(zāi)時(shí)，大樓會(huì)自動(dòng)切斷電源，電鎖應(yīng)該打開，方便人員逃生，所以本系統(tǒng)采用的是“陽(yáng)極鎖”，即停電開門的電鎖。系統(tǒng)采用的是四線電插鎖：有兩條電線，紅色和黑色，紅色接電源+12VDC，黑色接GND。還有兩條白色的線，是門磁信號(hào)線，反映門的開和關(guān)狀態(tài)。系統(tǒng)內(nèi)部的主控MCU采用IO口控制繼電器的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子鎖電源的控制。由此實(shí)現(xiàn)開鎖的目的。

三、結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)開發(fā)選用嵌入式開發(fā)平臺(tái)，可據(jù)使用環(huán)境制作成各種外型；設(shè)計(jì)過(guò)程采用模塊化設(shè)計(jì)理念，可將具有低功耗特點(diǎn)的非接觸式IC卡部分單獨(dú)拿出來(lái)使用，嵌入到任何現(xiàn)有的門禁系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)升級(jí)的簡(jiǎn)單化；實(shí)施過(guò)程通過(guò)人體紅外感應(yīng)器結(jié)合MP3播放器的方式實(shí)現(xiàn)了智能化迎賓功能，采用非接觸式IC卡結(jié)合電子鎖的方式實(shí)現(xiàn)了智能門禁功能；通過(guò)兩部分的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)門禁系統(tǒng)智能化，人性化得管理方式，在市場(chǎng)上具有較好的使用價(jià)值。