摘 要： 智能化門禁管理系統(tǒng)通過對出入口的控制來限制人員進出公司,，進而達到確保公司安全的目的。提出了一個非接觸式IC卡智能門禁管理系統(tǒng),包括管理中心端,、門禁端和非接觸式IC卡,。介紹了各組成部分并著重設(shè)計了M1卡與讀/寫卡器的通信及控制器與PC的通信。該系統(tǒng)使用簡單,，可靠性高,，系統(tǒng)維護方便且價格低廉，有很好的應(yīng)用推廣價值,。
關(guān)鍵詞： M1卡,； MFRC500； MSP430F149,； 485轉(zhuǎn)換器
隨著社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展,，新的安全問題已經(jīng)給社會各個階層帶來諸多壓力，智能化門禁管理系統(tǒng)就是針對這種社會需求而開發(fā)的時代產(chǎn)物,。它不僅僅是簡單的開鎖,，杜絕外來人員隨意進出，通過門禁系統(tǒng)的監(jiān)控還可以知道某個區(qū)域某個房間在一定的時間范圍內(nèi)進出的人員,，一旦發(fā)現(xiàn)非法入侵,，可以迅速報警，提高安全防范能力,。另一方面,，可以實現(xiàn)開門自動記錄，便于追溯,、查詢進出人員資料,有效地解決了傳統(tǒng)門鎖的多種不足,，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理，增強內(nèi)部的保安措施,。智能門禁系統(tǒng)以其多功能,、高效率、高水平,、高檔次等特點,逐漸成為安全防范體系的重要組成部分,。本文以現(xiàn)代化企業(yè)門禁管理為對象設(shè)計了一種IC卡智能門禁管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)包括管理中心端,、門禁端和非接觸式IC卡,，能夠?qū)?ldquo;感應(yīng)卡”與“鎖具”有機結(jié)合，進而由“感應(yīng)卡”替代“鑰匙”,，配合電腦實行智能化管理,。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)功能需求和設(shè)計原則,，本門禁系統(tǒng)可分為管理中心端、門禁端和門禁卡三部分,，其結(jié)構(gòu)如圖1所示,。
管理中心端由電腦、讀/寫卡器和485轉(zhuǎn)換器組成,，其主要功能為：
(1)在管理中心可錄入每個用戶的信息資料,，包括姓名、用戶ID號,、年齡,、職位、部門,、身份證號碼,、每天可刷卡時間段、每周的工作日等,，存入數(shù)據(jù)庫作為基本數(shù)據(jù),。
(2)當(dāng)用戶IC卡丟失或者用戶想注銷IC卡時，可通過管理中心進行掛失或銷卡操作,。
(3)根據(jù)實際情況為每個用戶發(fā)放IC卡,，賦予相應(yīng)的權(quán)限。
門禁端由門禁控制器,、讀卡器,、電鎖門、出門按鈕組成,，其主要功能為：
(1)用戶進門時,，使用IC卡刷卡，讀卡器識別IC卡讀取數(shù)據(jù)并傳送給門禁控制器,，控制器分析數(shù)據(jù)然后決定是否開門,，若開門則給電鎖門發(fā)出控制信號，同時控制器記錄開門者的信息,，定時地傳送給PC。
(2)用戶出門時,，按出門按鈕即可出門,。
門禁卡采用非接觸式IC卡，通過“非接觸式IC卡”與“鎖具”有機結(jié)合,，進而由“感應(yīng)卡”替代“鑰匙”,，配合電腦實行智能化管理。
2 IC卡的設(shè)計
非接觸式IC卡(又稱射頻IC卡)是世界上近幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù),，它成功地將射頻識別技術(shù)結(jié)合起來,，解決了無源卡中無電池和免接觸這一難題,，是卡應(yīng)用領(lǐng)域的一大突破?？梢灶A(yù)測,，在不遠的將來，非接觸式IC卡會更大范圍地加以推廣應(yīng)用,。Mifare卡是目前世界上使用量最大,、技術(shù)最成熟、性能最穩(wěn)定,、內(nèi)存容量最大的一種感應(yīng)式智能IC卡,。由于Mifare卡操作簡單、快捷,抗干擾能力強,可靠性高,安全性好,適合于一卡多用,。因此本門禁系統(tǒng)的非接觸式IC采用M1卡[1],。
工作原理：讀寫器向M1卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路,，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同,，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振,，從而使電容內(nèi)有了電荷;在這個電容的另一端,，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖茫瑢㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)儲存,，當(dāng)所積累的電荷達到2 V時,，此電容可做為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù),。
3 讀/寫卡器的設(shè)計
讀/寫卡器采用MF-RC500芯片,。MF-RC500是Philips公司為Mifare卡設(shè)計的專用讀卡芯片,它支持ISO14443A所有的層。MF-RC500是應(yīng)用于13.56 MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中的一員,。該讀卡IC系列利用了先進的調(diào)制和解調(diào)概念,，完全集成了在13.56 MHz下所有類型被動非接觸式通信方式和協(xié)議。其功能框圖如圖2所示,。
MF-RC500內(nèi)部包括并行微控制器接口,、雙向FIFO緩沖區(qū)、中斷,、數(shù)據(jù)處理單元,、狀態(tài)控制單元、安全和密碼控制單元,、模擬電路接口及天線接口,。MF-RC500外部接口包括數(shù)據(jù)總線、地址總線,、控制總線,、電源等,。MF-RC500的并行微控制器接口自動檢測連接的8 bit并行接口的類型。模擬電路包含一個具有極低阻抗橋驅(qū)動器輸出的發(fā)送部分,這使得最大操作距離可達100 mm,，接收器可以檢測到非常弱的應(yīng)答信號[2],。讀/寫卡程序設(shè)計流程如圖3所示。
4 控制器的設(shè)計
控制器采用MSP430F149單片機,，而MSP430F149采用的是16 bit的RISC結(jié)構(gòu),， 指令的執(zhí)行時間只需要150 ns;具有超低的功耗,它在休眠條件下工作的電流只有0.8 ?滋A；有兩個串口通信模塊：USART0,、USART1,，兩個串口都可以通過軟件設(shè)置成異步串行通行UART模式或者同步串行通信SPI模式；MSP430F149提供的片內(nèi)Flash為60 KB,，同時片內(nèi)還提供較多的RAM,，以便運算時處理；提供P1.0~P6.0共6個數(shù)據(jù)端口[3],，能為用戶提供更多的處理功能,。
5 485轉(zhuǎn)換器的設(shè)計
由于RS232通信有以下幾個弱點：傳輸速率比較低，一般低于20 kb/s,；傳輸距離有限,，通常在通信距離低于15 m的場合使用；抗噪聲干擾弱等,。因此,，本門禁控制器采用RS485通信方式，RS485傳輸速率最高可達到10 Mb/s,傳輸距離的最大標(biāo)準(zhǔn)可達到4 000 feet,，并且由于采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合,，抗共模干擾能力增強,即抗噪聲干擾性好[4]。因此,，可采用RS232/RS485轉(zhuǎn)換器RS3485實現(xiàn)RS232總線和RS485總線的相互轉(zhuǎn)換,。
RS485串口通信協(xié)議設(shè)計思想是基于幀傳輸方式。為了使數(shù)據(jù)快速,、可靠地傳輸,，將每一幀數(shù)據(jù)對應(yīng)一個命令幀，傳輸數(shù)據(jù)即執(zhí)行命令,。一次完整數(shù)據(jù)傳輸可以采用如圖4所示的幀定義,。
6 管理軟件的設(shè)計
PC軟件設(shè)計采用Microsoft SQL Server 2000作為數(shù)據(jù)庫后臺管理系統(tǒng)，采用完全面向?qū)ο缶幊痰拈_發(fā)工具Visual Basic來設(shè)計軟件的管理界面,。本智能門禁管理系統(tǒng)設(shè)計為6個模塊來滿足要求，如圖6所示,。
系統(tǒng)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫包含3個表：
(1)登錄信息表：管理員的信息,，包括用戶名,、用戶密碼；
(2)用戶信息表：持卡人的詳細(xì)信息,，包括IC卡編號,、姓名、性別,、職位,、身份證件、可出入時間段和每周工作日,；
(3)查詢信息表：持卡人的進門時間查詢,，包括IC卡編號、進門時間,。
本文基于MSP430單片機和MF-RC500芯片并結(jié)合實際設(shè)計的智能門禁系統(tǒng)使用簡單,、快捷、安全且功耗低,。此門禁系統(tǒng)還具有擴展功能,，可根據(jù)實際需要增加報警、實時監(jiān)控,、強制關(guān)門等功能,，具有極大的推廣價值和應(yīng)用前景。
參考文獻
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