小區智能門禁管理系統設計

王聰，夏青

（河北大學 研究生學院，河北 保定 071000）

隨著社會的快速發展，擁有汽車的家庭越來越多，汽車也成為了人們出行的主要工具之一，尤其是在寒冷的冬天和炎熱的夏天，可以讓人們享受到更好的服務[1]。然而隨著汽車數量的增加，在人們下班回家的時候就會出現道路擁堵和進入小區排隊的現象。為了更好地解決人們的這些困難，智能小區管理系統就應運而生了[2]。

現有的智能小區管理系統主要是針對小區內長期用戶，而當有臨時用戶進入小區的時候，就需要管理人員手動處理，增加他們的工作量。因此針對這些問題，提出一種可以對臨時用戶同樣適用的讀卡器設計方案，使臨時用戶享受到自主進出小區的服務，不僅不會增加管理人員的勞動量，還會減少他們的工作量。

1 RFID技術的基本原理

RFID是從20世紀90年代興起的一種自動識別技術.RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標簽。它利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的，且識別工作無須人工干預[3]。它與同期或者早期的接觸式識別技術相比，具有可非接觸識別（識別距離可以從十厘米至幾十米）、可識別高速運動物體、抗惡劣環境、保密性強、可同時識別多個對象等突出特點[4]。

一個典型的RFID系統由3部分組成，如圖1所示。

圖1 典型RFID系統組成Fig.1 A typical RFID system

2 GSM模塊

隨著GSM移動通信網絡的迅速普及和競爭的日益激烈，新技術和新業務的開發和應用已提到十分重要的位置。GSM模塊作為一種主要的GSM網絡接入設備，已得到越來越多的系統制造商和系統開發商的重視，基于它的各種應用也蓬勃發展起來。

通過GSM模塊發送短信主要是依靠TC35模塊，TC35模塊是Siemens最新推出的新一代GSM模塊，它與GSM phase 2／2+ 兼容、雙頻（GSM900／GSM1800 ）、RS232 數據口、符合ETSI標準GSM0707和GSM0705且易于升級為GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準的AT命令接口[5]。

通過對存儲在手機中待發消息的分析，分析短消息的PDU數據格式。首先，用手機寫一條短信息，發送手機號碼為13916610512，信息內容為 “發送短信息”。通過執行AT+CMGL指令可以讀出此條信息。下面是發送短消息的十六進制編碼:

08①91683108100005F0②11000D91③683119660115F2④0008 A9⑤A53D1900177ED4FE1606F

1）08-短信中心地址長度[按字節計]；

2）91-地址類型；683108100005F0-短信中心地址[不是偶數個補F，實際短信中心地址的數字兩兩交換]；

3）1-頭字節與 [TP–RP|TP–UDHI|TP–SRR|TPVPF3|TP-RD|TP-MTI]對應；00 對應 TP-MR ；0D-短消息目標用戶號碼長度 [按阿拉伯數字計，不計F]；91-TON/NPI[手機號碼地址類型]；

4）683119660115F2-目標用戶號碼[不是偶數個補，F實際用戶號碼數字兩兩交換]；

5）00-協議標識[PI D]；08-編碼方式[DCS]；A9-短消息有效期[VP]；

6）0 A-用戶數據長度 [根據字節計算]

53D1900177ED4FE1606F-用戶數據[中文“發送短消息”的UnicOde編碼]

3 智能小區管理系統讀卡器的硬件設計方案

為了解決管理人員工作量大的問題，采用的系統設計的讀卡器是將兩種技術RFID和GSM結合起來，特別加入鍵盤操作，液晶屏顯示可以使臨時用戶享受到和長期用戶一樣的方便服務。并且加入了GSM模塊可以使業主方便快捷的知道車輛的進出情況，預防車輛防盜。整體設計方案如圖2所示。

圖2 智能小區管理系統讀卡器整體設計方案Fig.2 Overall design scheme

MCU:AT89S51單片機

單片機與射頻卡通訊中介:RI-R6C-001A

人機交互設備:液晶顯示屏，LED屏和鍵盤

單片機與PC機通信部分:MAX232

3.1 主控制器（MCU）

AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含4 k Bytes ISP（In-system programmable）的可反復擦寫1 000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應用系統中得到廣泛應用。

3.2 射頻芯片

本系統采用的射頻讀卡芯片是RI-R6C-001A，該芯片是TI公司最新開發的針對電子標簽讀寫的多協議收發器，給用戶提供數字接口，采用13.56 MHz震蕩。它支持的協議包括：Tag-it協議、ISO/IEC15693-2 和 ISO/IEC14443-2（TYPE A）。

3.3 液晶顯示屏

在單片機應用系統中，液晶顯示模塊（LCM）是一個整體，單片機通過液晶模塊的接口訪問、管理內/外顯示RAM、控制驅動器；液晶顯示模塊的驅動有比較特殊的要求，包括電源驅動、背光驅動等，主要是根據模塊內部控制器的要求，驅動液晶進行顯示。

3.4 GSM模塊

TC35模塊從功能上看主要由4部分組成：GSM基帶處理器、GSM射頻部分、電源ASIC（ApplicatiOn Specific I ntegrated Circuit）、Flash 。

3.5 設計中兩個創新部分：

其一，將長期用戶的手機號碼存入系統之中，通過GSM模塊將車輛進出小區的信息發至用戶手機，預防車輛被盜，起到一定的安全保護功能。

其二，鍵盤部分針對臨時用戶，實現的功能就是臨時用戶通過鍵盤輸入來作為出入小區的密碼，自由出入小區。

4 系統軟件設計

系統整體流程圖如圖3所示。

圖3 系統整體流程圖Fig.3 Overall system flow chart

系統流程分為兩個部分：

長期用戶：在長期用戶車輛上裝有射頻卡，卡內存有車主車牌號碼，車顏色，型號，車主手機號碼[6]。當車輛進入到地感線圈范圍內[7]，提示讀卡器有卡進入，讀取長期用戶卡內信息，與系統內信息核對，正確則抬桿放行[8]，并將車輛進出小區具體時間發至車主手機，這樣的話可以在一定程度上預防車輛被盜。

臨時用戶：當臨時用戶車輛進入地感線圈范圍的時候，讀卡器讀取不到卡，則需要臨時用戶在鍵盤上進行操作，輸入需要訪問的單元，比如B1-1-101，B1棟1單元101戶，如果小區內存在這個用戶，則放行進入小區，當駛出小區的時候需要輸入相同的信息，當系統核對正確則放行，這樣就大大減少了管理人員的勞動量，也便于小區智能系統的記錄管理。

5 結 論

經過仿真實驗，系統具有一定的使用價值。基于RFID[9]和GSM的智能小區門禁系統滿足了小區管理現代化，智能化的需求，具有出入車通行速度快、管理方便、自動化識別，高保密性、高效的安全性等特點。對于管理人員來說，可以大大減輕他們的勞動量，更易于形成科學高效的小區管理模式，簡化車輛進出管理手續。

[1]馬克.智能小區車輛門禁系統的設計與實現 [J].科技資訊，2007（24）：139.MA Ke，Intelligent community vehicle access control system design and implementation[J]. Scienceand Technology Information，2007（24）：139.

[2]吳玉田，王瑞光，鄭喜鳳，等.GSM模塊TC35及其應用[J].計算機測量與控制，2002（8）：557－560.WU Yu-tian，WANG Rui-guang，ZHENG Xi-feng，et al.GSM module TC35 and its application[J].Computer Measurement&Control，2002（8）:557－560.

[3]周曉光，王曉華.射頻識別（RFID）技術原理與應用實例[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[4]白敏丹.基于RFID的學生考勤系統設計[J].電子設計工程，2010（5）：139－141.BAI Min-dan.Based on the RFID student attendance system design[J].Electronic Design Engineering，2010（5）：139－141.

[5]宣彩平，王皓，鄒國良.利用GSM無線模塊發送短消息[J].計算機應用，2004（5）：148－150.XUAN Cai-ping，WANG Hao，ZOU Guo-liang.The use of GSM wireless module sending short message[J].Computer Application，2004（5）:148－150.

[6]陳德軍，楊志千.基于有源RFID的小區車輛管理系統的設計與實現[D].武漢：武漢理工大學，2009.

[7]付鵬飛，楊忠根，王亞煒.基于RFID的小區車輛管理系統[J].電腦知識與技術，2008（12）：35－37.FU Peng-fei，YANG Zhong-gen，WANG Ya-wei.Based on RFID district vehicle management system[J].Computer Knowledge and Technology，2008（12）：35－37.

[8]李實永.RFID在高速公路不停車收費系統中的應用[J].機電工程技術，2006，35（3）：100－102.LI Shi-yong.RFID in expressway toll collection system[J].Mechanical and Electrical Engineering Technology，2006，35（3）:100－102.

[9]朱世欣，尚凱.基于RFID的涉密資產管理系統[J].工業儀表與自動化裝置，2012（1）：84－87.ZHU Shi-xin，SHANG Kai.Confidential assets management system based on RFID[J].Industrial Instrumentation&Automation，2012（1）：84－87.