智能門禁系統(tǒng)設(shè)計要點探討智能門禁系統(tǒng)設(shè)計要點探討

朱矩龍

摘 ?要：門禁系統(tǒng)是建筑使用安全性的基礎(chǔ)和保障，使用先進(jìn)技術(shù)對智能門禁系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計有利于提高建筑的安全性能。探討了一種基于TM卡技術(shù)的智能門禁系統(tǒng)設(shè)計，闡述了傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)存在的主要問題，綜合說明了智能門禁系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，并對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真測試。

關(guān)鍵詞：MCU;門禁系統(tǒng);主控模塊;仿真測試

中圖分類號：TN409 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.121

隨著我國經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑安全性能的重要性越來越突出，相關(guān)的理念也深入人心。但是傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)存在著許多問題，直接影響了建筑的安全性。因此，如何通過設(shè)計智能門禁系統(tǒng)來提高建筑的安全性，成為設(shè)計人員需要解決的問題，下面就對此進(jìn)行討論分析。

1 ?傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)存在的主要問題

密碼門禁系統(tǒng)是通過輸入正確密碼來驅(qū)動電鎖。它的優(yōu)點是只需記住密碼，成本低。缺點是讀取速度慢、輸入密碼浪費時間，如果進(jìn)出人流量較大，就會很耗時;安全系數(shù)低，一旦密碼泄露，就可能會帶來嚴(yán)重后果。

生物識別門禁系統(tǒng)根據(jù)人體的生物特征差異來識別身份。正由于生物特征不能仿冒，具有獨特性和唯一性，所以該系統(tǒng)安全系數(shù)最高，成為高機密場所和信息中心的第一選擇。常見的有指紋識別、臉譜識別、虹膜識別等。但是，生物識別門禁系統(tǒng)的成本太高，因此應(yīng)用的范圍很窄。

感應(yīng)式IC卡門禁系統(tǒng)又分為接觸式和非接觸式。接觸式卡容易磨損，使用次數(shù)有限;而非接觸式卡憑其耐用性好、讀取的速度快、安全系數(shù)高等優(yōu)勢，迅速成為主流。但是傳統(tǒng)的感應(yīng)式IC卡式門禁系統(tǒng)存在功能單一、攜帶不方便、成本高、信息存儲介質(zhì)易損壞、使用溫度范圍窄、不能適應(yīng)惡劣環(huán)境等缺點。針對這些不足，本文設(shè)計了一種新型的具有時間顯示、身份識別、開鎖、儲存信息等功能的智能門禁系統(tǒng)。

2 ?系統(tǒng)的硬件設(shè)計

本文設(shè)計的門禁系統(tǒng)硬件主要由身份識別電路、主控單元、存儲電路、LED顯示電路、時鐘電路和繼電器控制電路六大模塊構(gòu)成。

2.1 ?主控單元模塊

本設(shè)計采用AT89C51作為系統(tǒng)的主控模塊，實現(xiàn)出入控制、

時間顯示、報警控制、出入人員信息記錄等功能，并在系統(tǒng)中預(yù)留有相應(yīng)的IO接口，便于系統(tǒng)根據(jù)不同場合的需要擴展功能，例如擴展攝像功能、危險品檢測功能等。

2.2 ?繼電器控制模塊

在設(shè)計中，繼電器的驅(qū)動是由三極管來控制的。三極管的基級一端通過一個電阻與單片機引腳相連接。當(dāng)該引腳輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈通電使常開觸點閉合，提示燈亮，此時表明電子鎖打開，可以通行。

2.3 ?身份識別模塊

本設(shè)計選用第三類IC卡，即觸碰卡（touchmemory，簡稱“TM卡”），又稱為ibutton，它是美國DALLAS公司的產(chǎn)品，采用單線協(xié)議通訊，只有單根信號線。TM卡既傳輸時鐘信號，又傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容，而且數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的，其線路簡單，便于總線擴展，具有抗撞擊、耐腐蝕、抗電磁干擾、防折疊、防爆、防潮、防煤塵、具有唯一的64位光刻標(biāo)識號、使用溫度范圍寬且便于攜帶等特點，所以存儲于其中的數(shù)據(jù)信息具有相當(dāng)高的安全可靠性，大幅提高了門禁考勤系統(tǒng)的性能，成本低且便于維護使用。

TM卡在讀寫數(shù)據(jù)的時候是通過一個切換開關(guān)K來切換5.0×106 Ω和50 Ω兩個阻抗，從而借助信號被拉低的時間長短表示邏輯電平“0”和“1”。TM卡與單片機的硬件連接如圖1所示。

工作原理：ibutton的探頭與單片機引腳間加上了一個10 kΩ大小的上拉電阻，當(dāng)ibutton與該引腳所連接探頭接觸后，命令信號和雙向數(shù)據(jù)經(jīng)過該引腳輸入或輸出。身份識別時，嚴(yán)格按照先ROM命令再存儲器命令的順序，只有當(dāng)TM卡成功完成ROM命令后，才能執(zhí)行存儲器命令，保障讀取數(shù)據(jù)的正確性。使用時，將ibutton與探頭瞬間接觸，單片機就可以在短時間內(nèi)與ibutton進(jìn)行通信，并發(fā)送ibutton能夠識別的命令字讀出ibutton內(nèi)64 bits數(shù)據(jù)，然后再與設(shè)定的64位碼進(jìn)行比較，完成身份的驗證。當(dāng)兩個碼比較一致后，單片機繼電器控制引腳輸出高電平，三極管導(dǎo)通，使得繼電器常開觸點閉合，啟動門禁控制，提示燈亮，允許通行。

2.4 ?顯示模塊

本設(shè)計中，為了節(jié)省IO資源，單片機與LED的連接采用串行方式，并采用MAX7221芯片驅(qū)動LED共陰極數(shù)碼管，通過動態(tài)掃描的方式實時顯示出入時間。

2.5 ?存儲模塊

設(shè)計中采用AT24C02芯片來存儲出入人員的信息及時間、報警記錄等，并可在功能擴展的情況下記錄出入人員圖片信息、危險品和非法攜帶品情況等。AT24C02信息存取采用了I2C總線。I2C總線是一種串行數(shù)據(jù)總線，只有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。在本設(shè)計中，單片機用兩根I/O口線來模擬I2C總線接口，兩根信號線經(jīng)過上拉電阻接電源。硬件連接如圖2所示。

3 ?系統(tǒng)的軟件設(shè)計

軟件采用C51進(jìn)行設(shè)計，并利用Keil和Proteus軟件進(jìn)行了仿真。系統(tǒng)的程序流程圖如圖3所示。

程序初始化時，要先對DS1302及內(nèi)部定時器T0進(jìn)行初始化。啟動程序后，單片機讀取識別卡內(nèi)部的64位ROM，并與

已設(shè)定的64位碼進(jìn)行比較。如果64位碼比較結(jié)果一致，系統(tǒng)將閉合繼電器的常開觸點，同時啟動定時器T0，此時，數(shù)碼管將會顯示“---”。當(dāng)用戶取下識別卡后，會重新恢復(fù)為顯示時間的狀態(tài)。如果繼電器常開觸點閉合10 s，系統(tǒng)將自動斷開常開觸點。如果兩個碼不同，系統(tǒng)直接調(diào)用顯示時間的程序。

圖1 ?DS1990A硬件連接圖 ? ? ? ? ? ? 圖2 ?存儲電路圖

4 ?系統(tǒng)的仿真測試

本設(shè)計在沒有人通行時，系統(tǒng)只有時鐘電路工作，LED顯示時間;當(dāng)有人通行，身份識別通過之后記錄來訪者信息，同時繼電器線圈通電，提示燈亮，表示此時允許通行;定時器開始計時，定時結(jié)束之后，繼電器恢復(fù)斷開狀態(tài)，提示燈滅，LED繼續(xù)顯示時間。

系統(tǒng)的仿真和測試結(jié)果表明當(dāng)出入人員通過ibutton正常通行時，繼電器閉合，提示燈亮，定時10 s，同時記錄來訪者的通行時間。定時時間到后，繼電器斷開，提示燈滅。仿真和測試結(jié)果表明本設(shè)計實現(xiàn)了預(yù)期的功能。

圖3 ?總程序流程圖

5 ?結(jié)束語

綜上所述，上文所提及的門禁系統(tǒng)的設(shè)計具有許多功能，能滿足大部分建筑的使用要求，并通過預(yù)留擴展功能的接口，使系統(tǒng)具備了刷卡和輸入密碼這兩項功能，有效地提高了保密性能，有著設(shè)計簡單、功能完善、性價比高、有效提高建筑安全性能等優(yōu)點，值得我們推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1]夏月平.基于單片機門禁系統(tǒng)的電路設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù)，2010（30）.

[2]雷國榮.基于單片機的出入管理控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子世界，2012（10）.

〔編輯：王霞〕

Discussion on the Design of Intelligent Access Control System

Zhu Julong

Abstract： Access control system is the basis and security of the use of building security， the use of advanced technology to design intelligent access control system is conducive to improve the safety of the building. Discusses a based on TM card intelligent access control system design， expounds the main problems existing in traditional access control system， comprehensive description of the hardware design and software design of the intelligent access control system， and the system is simulated and tested.

Key words： MCU; access control system; master module; simulation test

文章編號：2095-6835（2015）14-0123-02