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          門禁控制器設計
          門禁控制器設計 | 產品設計 | 外觀設計 | 結構設計

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          ERMINUS 門禁控制器設計 簡潔風格 幾何式設計 燈光氛圍效果 識別準確 結構設計穩定

             智能門禁系統是現代門禁管理的重要手段,可以節約管理成本,安全性能高,應用廣泛。門禁控制器是門禁控制系統的核心,它根據權限直接控制門鎖動作。智能門禁控制器的設計復雜,主要由讀卡模塊、主控器模塊、通信模塊和門鎖驅動模塊構成。其中讀卡模塊設計復雜,開發周期長?,F有很多成熟的讀寫設備,本文利用現有的讀寫設備再加上主控器、通信接口電路和控制驅動電路及鍵盤等外圍電路很容易地實現了門禁控制器的設計。本文設計的門禁控制器主要由RFIC卡讀卡器MF RC500、主控芯片STC12C5A60S2、門鎖驅動電路、顯示電路和輸入電路構成。設計簡單,實用面廣,功能升級便捷。

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          1 硬件設計
              該門禁控制器硬件框圖如圖1所示,主要由主控芯片STC12C5A60S2、讀卡設備MF RC500、門鎖驅動電路、顯示器、鍵盤、通信接口電路MAX485和MAX232構成。

           1.1 射頻卡RFID與讀卡設備MF RC500

              射頻識別卡(簡稱射頻卡、RFID卡),也被稱作非接觸式IC卡,誕生于20世紀90年代初。RFID卡由IC卡芯片、感應天線組成,完全密封在一個標準PVC卡片中,無外露部分。芯片具有存儲、加密及數據處理等功能。RFID卡讀寫設備的基本任務就是啟動RFID卡,與RFID卡建立通信,在應用系統和卡片間傳遞數據。RFID卡讀寫器將要發送的信息編碼后加載到一固定頻率的載波上,當RFID卡(卡片內有一個諧振電路,其頻率與讀寫器發送的載波頻率相同)進入讀寫器的有效工作區域后,RFID卡中諧振電路的振蕩頻率與該頻率相同,諧振電路將產生共振并產生電荷積累,當電荷積累到一定數值時,就能為RFID卡內的電路提供工作電壓,使IC卡內的芯片開始正常工作,射頻卡將與讀卡設備建立數據通信,并處理讀寫器發送的數據信息。
              本文利用MF RC500讀卡器建立RFID卡與主控芯片的橋梁,實現主控芯片與射頻卡間的通信,實現主控芯片對射頻卡的讀寫操作。
          1.2 主控芯片STC12C5A60S2
              單片機STC12C5A60S2是門禁控制器的主控芯片.具有ISP/IAP編程功能、2個全雙工異步串行口(UART),通用I/O口可設置成4種模式,高速/低功耗/超強抗干擾,指令代碼完全兼容傳統8051。
              主控芯片主要有以下3個作用:讀取射頻卡信息分析持卡人權限,發送控制信號驅動門鎖動作,并顯示門鎖狀態;根據鍵盤輸入身份信息和密碼,發送控制信號驅動門鎖動作,并顯示門鎖狀態;根據上位機PC發送的控制命令實現門鎖的控制,并顯示相應的控制命令。
          1.3 門鎖驅動電路
              門鎖驅動電路由8路達林頓管集成芯片ULN2803和固態繼電器構成,主控芯片通過驅動電路控制門鎖動作。
          1.4 通信接口電路
              MAX232電路是單片機與電腦串口的通信接口電路。單片機信號電平是TTL電平,其電平電壓為0和+5 V,而電腦串口電平是RS 232電平,其電平電壓為-10~10 V。MAX232電路實現TTL電平與電腦串口電平的轉換,從而實現單片機與電腦串口通信的電路連接。MAX485電路是單片機與讀卡設備的通信接口電路,讀卡器電平是RS 485電平,遠遠高于單片機的TTL電平。MAX485電路實現了TTL電平與RS 485電平的轉換,從而實現單片機與讀卡器設備的硬件連接。同時MAX485總線可以連接128個RS 485設備,因此一個控制器,可以控制128個門控鎖,基本滿足一般小型小區的需求。

          2 軟件設計
          2.1 射頻IC卡開鎖操作流程
              射頻卡操作流程如圖2所示。主控芯片STC12C5A60S2向讀卡器發送尋卡命令。MF RC500在天線的有效工作范圍內尋找卡片。如果有MIFA RE卡片,將分別與每一張卡片進行通信,讀取卡片類型,并傳遞給主控芯片STC12C5A60S2識別處理。如果有多張卡片在讀寫器工作范圍內,則執行防撞操作,返回一張卡片的序列號作為本次操作的對象,其他卡片處于等待狀態。成功防沖撞后,選中一張卡建立通信,將讀取卡片信息進行權限分析處理,并把信息發送主機PC存儲,開啟門鎖,LCD顯示門鎖狀態。

          2.2 鍵盤開鎖操作流程
              鍵盤開啟門鎖操作流程如圖3所示。本門禁控制器設置了密碼方式開啟門鎖。具體流程是,先按下鍵盤上“開鎖”按鍵,主控芯片接受到該命令后,在LCD上顯示要求輸入射頻卡號進行身份驗證,當驗證通過,輸入門鎖密碼,然后按“確定”按鍵,主控芯片接受到密碼后,進行驗證,驗證成功后開啟門鎖,LCD顯示門鎖狀態。

          2.3 主機PC開鎖操作流程

              主機PC開鎖方式是為特殊情況提供方便的。當丟失射頻卡,又記不住卡號和密碼時,可以向小區管理員提供身份證明,通過驗證后,小區管理員通過主機PC向控制器發送開鎖命令,在控制器接受開鎖命令后開啟相應門鎖。當遇到火災或地震等情況時,管理員通過主機發送開啟小區所有門控鎖命令,打開小區所有門控鎖,以最快速度開啟安全通道。

          3 結語
              本文采用的門禁控制器設計方法簡單可行。設計的門禁控制器有多種開門方式,使用方便靈活,每種開門方式都需要身份驗證,安全性高。當在火災地震情況下,可以不用身份驗證直接開啟門鎖。該門禁控制器已經在小區門禁系統中使用,實踐證明系統運行穩定,可靠性高。該控制器還可以用于停車場自動收費系統、

           

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