智能门禁控制器的设计与实现

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摘 要：本文根据当今智能门禁控制器的技术发展现状，阐述了门禁控制器的基本工作原理，并详细介绍了智能门禁控制系统的软件组成部分及其软、硬件设计。

关键词：智能门禁；读卡设备；门禁控制系统

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

随着信息科学技术的不断发展，人们的生活水平逐渐提高，智能家居逐渐走入人们的日常生活。智能门禁作为智能家居的一部分，其单一的出入控制已不能满足当今社会的需求。因此，要不断提高门禁的智能化水平，提升人们的工作效率，产生更多的社会效益和经济效益。

一、智能门禁控制器技术发展现状

随着科学技术的不断发展，门禁控制器技术也在不断攀升。其中门禁控制系统主要包含两大类：门禁系统和机械式门锁。门禁系统，即利用计算机科学技术通过电子钥匙实现门禁的可控性。目前随着信息技术的不断提升，电子钥匙技术也经历了不同的发展阶段，主要体现在生物识别技术、RFID技术、非接触式卡片技术、纽扣技术以及磁卡技术等。机械式门锁，即早期的门禁，这类门禁主要是由钥匙和门锁构成。门禁系统软件管理构架上又分C/S构架模式和单机模式。C/S构架管理主要依托数据库技术，实现对多用户、多门禁进行管理。单机模式，即用户所有信息集中在单一的管理机上进行数据保存和授权下发。

二、门禁控制器的工作原理

门禁控制器的工作过程是：当识别卡接近读卡器时，读卡器能及时将识别卡中存储的数据信息读出，并通过有线或无线传输到控制系统，控制系统根据识别卡信息与数据库中已有信息进行比对，若该识别卡信息有效，则控制门锁打开，并及时将识别卡信息存入数据库中。另外，门禁控制系统还可以根据数据库信息进行实时监控，并将门的状态信息传输到计算机系统以便及时显示出来。读卡器和识别卡的工作方式主要有两种。一种是非接触式，即使用射频（RF）技术。它的工作原理是在识别卡中装有调谐电路，当识别卡接近读卡器时，读卡器可以检测识别卡中的调谐电路，并将其转化成数据信息。另一种是接触式，即识别卡必须在读卡槽中滑动或插入读卡器中才能读取相应的信息，这种技术主要有IC卡、磁卡等。

三、智能门禁控制器软件设计

本文智能门禁管理系统主要采用客户机/服务器结构，并利用互联网通过UDP协议进行实时传输。门禁系统在软件设计主要包括门禁控制、参数设置、云台控制以及视频联动等，以便能够实现远程门禁控制。

（一）门禁控制。门禁模块主要负责控制门锁以及数据信息的传输，控制器通过查询数据链表判断识别卡是否有效，并根据指令做出相应的控制动作。另外，门禁控制模块还能够及时确认报警信息，并记录刷卡信息。控制系统与智能门禁之间的通信主要采用RS485串口通信，但RS485通讯协议并没有对传输数据进行自动校验，因此为了保证数据的正确性，我们在门禁模块和控制器之间设计了一套通信协议，即起始符（0X55、0XAA）+地址+命令+数据长度+数据内容+校验和。根据通信协议设计了一套数据校验算法以保证数据传输内容的正确性。

（二）门禁与视频联动。嵌入式智能安防的一大特色就是实现门禁与视频联动。其特点主要体现在以下几方面：1.体现在分类标识上。即视频采集系统可以将录像通道和录像时间进行分类标识，一旦某个通道发生故障或发生报警事件，则该录像文件将会被系统进行特殊标识，以便于工作人员及时进行翻阅、查询。录像功能主要以录像通道和录像时间进行保存。当服务器端检测到门禁模块有刷卡信息或警告信息时，会发出相应的指令以控制门锁的开关或上传报警信息。2.实时检测录像画面。当录像采集画面运动强度过高时，能够及时保存录像，以有利于非正常情况下系统的监控。3.门禁控制系统一旦捕捉到异常信息会及时将现场情况录像进行保存，并通过互联网将现场画面传送到控制室，以便相关工作人员能够及时处理现场情况。

（三）云台控制功能。本门禁控制系统集成多种云台控制协议，主要包括ADR8086、Pelcol-p、Pelco-d等。门禁控制系统可通过RS485串口将数据指令发送到云台控制器，以便能够方便的控制镜头焦度。另外，管理者还可以利用云台控制功能全方位对被检对象进行录像和监控。

（四）智能管理功能。智能门禁系统提供客户端管理功能，主要包括：识别卡的添加、删除以及卡号信息的存储等，同时还可以对远程服务器端历史数据进行下载，以便工作人员进行查询、保存。

四、智能门禁控制器硬件设计

该门禁控制系统硬件主要由主控芯片STM8L152C8T6、射频读卡芯片RC5000、显示器、通信接口max485、键盘以及门锁驱动电路等。

（一）主控芯片STM8L152C8T6。该门禁控制系统主控芯片采用STM8L152C6T6，具有2个全双工异步串行口，4K内部存储单元，低功耗。主控芯片主要分析读卡器传输信息并以此做出相应的门锁控制动作。还可以接收服务器端指令，以实现远程控制。

（二）射频读卡设备。射频卡也称射频识别卡。其主要特点是可以非接触采集数据。RFID卡主要有调谐电路、IC卡芯片组成，其完全密封在PVC卡片中，具有数据处理、加密以及存储功能。射频读卡设备主要是读取RFID卡中数据信息，并与控制系统建立数据连接，实现数据传输功能。但每种射频读卡设备只能读取有效频段的谐振电路（即读卡设备发送的载波频率与谐振电路频率相同）。

（三）门锁驱动电路。门锁驱动电路主要是有固态继电器和达林顿管组成，控制系统通过控制门锁驱动电路实现控制门禁的开启、关闭。

（四）通信接口电路。通信电路主要是利用MAX485实现上位机与下位机驱动控制和云台控制之间的数据传输。上位机PC串口电平为RS232电平，而单片机引脚电平为TTL电平，MAX485电路实现了PC串口RS232电平和TTL电平之间的转换。另外，利用485总线可以实现最多128个设备之间的通信，降低了系统成本，提升门禁控制系统的安全性和可控性。

五、结束语

随着社会经济的快速发展，人们的生活水平逐渐提高，智能家居开始走进千家万户。本文智能门禁控制系统可以实现小区安防监控，并且可以实现远程控制门禁的开启、关闭。同时每种卡片的识别都需要提前在数据库中存档，安全性较高。

参考文献：

[1]张洁，刘苹，冉会中.智能门禁控制器的设计与实现[J].现代电子技术，2012（14）：14-15.