智能門禁控制器的設計與實現

摘 要：本文根據當今智能門禁控制器的技術發展現狀，闡述了門禁控制器的基本工作原理，并詳細介紹了智能門禁控制系統的軟件組成部分及其軟、硬件設計。

關鍵詞：智能門禁；讀卡設備；門禁控制系統

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 04-0000-01

隨著信息科學技術的不斷發展，人們的生活水平逐漸提高，智能家居逐漸走入人們的日常生活。智能門禁作為智能家居的一部分，其單一的出入控制已不能滿足當今社會的需求。因此，要不斷提高門禁的智能化水平，提升人們的工作效率，產生更多的社會效益和經濟效益。

一、智能門禁控制器技術發展現狀

隨著科學技術的不斷發展，門禁控制器技術也在不斷攀升。其中門禁控制系統主要包含兩大類：門禁系統和機械式門鎖。門禁系統，即利用計算機科學技術通過電子鑰匙實現門禁的可控性。目前隨著信息技術的不斷提升，電子鑰匙技術也經歷了不同的發展階段，主要體現在生物識別技術、RFID技術、非接觸式卡片技術、紐扣技術以及磁卡技術等。機械式門鎖，即早期的門禁，這類門禁主要是由鑰匙和門鎖構成。門禁系統軟件管理構架上又分C/S構架模式和單機模式。C/S構架管理主要依托數據庫技術，實現對多用戶、多門禁進行管理。單機模式，即用戶所有信息集中在單一的管理機上進行數據保存和授權下發。

二、門禁控制器的工作原理

門禁控制器的工作過程是：當識別卡接近讀卡器時，讀卡器能及時將識別卡中存儲的數據信息讀出，并通過有線或無線傳輸到控制系統，控制系統根據識別卡信息與數據庫中已有信息進行比對，若該識別卡信息有效，則控制門鎖打開，并及時將識別卡信息存入數據庫中。另外，門禁控制系統還可以根據數據庫信息進行實時監控，并將門的狀態信息傳輸到計算機系統以便及時顯示出來。讀卡器和識別卡的工作方式主要有兩種。一種是非接觸式，即使用射頻（RF）技術。它的工作原理是在識別卡中裝有調諧電路，當識別卡接近讀卡器時，讀卡器可以檢測識別卡中的調諧電路，并將其轉化成數據信息。另一種是接觸式，即識別卡必須在讀卡槽中滑動或插入讀卡器中才能讀取相應的信息，這種技術主要有IC卡、磁卡等。

三、智能門禁控制器軟件設計

本文智能門禁管理系統主要采用客戶機/服務器結構，并利用互聯網通過UDP協議進行實時傳輸。門禁系統在軟件設計主要包括門禁控制、參數設置、云臺控制以及視頻聯動等，以便能夠實現遠程門禁控制。

（一）門禁控制。門禁模塊主要負責控制門鎖以及數據信息的傳輸，控制器通過查詢數據鏈表判斷識別卡是否有效，并根據指令做出相應的控制動作。另外，門禁控制模塊還能夠及時確認報警信息，并記錄刷卡信息。控制系統與智能門禁之間的通信主要采用RS485串口通信，但RS485通訊協議并沒有對傳輸數據進行自動校驗，因此為了保證數據的正確性，我們在門禁模塊和控制器之間設計了一套通信協議，即起始符（0X55、0XAA）+地址+命令+數據長度+數據內容+校驗和。根據通信協議設計了一套數據校驗算法以保證數據傳輸內容的正確性。

（二）門禁與視頻聯動。嵌入式智能安防的一大特色就是實現門禁與視頻聯動。其特點主要體現在以下幾方面：1.體現在分類標識上。即視頻采集系統可以將錄像通道和錄像時間進行分類標識，一旦某個通道發生故障或發生報警事件，則該錄像文件將會被系統進行特殊標識，以便于工作人員及時進行翻閱、查詢。錄像功能主要以錄像通道和錄像時間進行保存。當服務器端檢測到門禁模塊有刷卡信息或警告信息時，會發出相應的指令以控制門鎖的開關或上傳報警信息。2.實時檢測錄像畫面。當錄像采集畫面運動強度過高時，能夠及時保存錄像，以有利于非正常情況下系統的監控。3.門禁控制系統一旦捕捉到異常信息會及時將現場情況錄像進行保存，并通過互聯網將現場畫面傳送到控制室，以便相關工作人員能夠及時處理現場情況。

（三）云臺控制功能。本門禁控制系統集成多種云臺控制協議，主要包括ADR8086、Pelcol-p、Pelco-d等。門禁控制系統可通過RS485串口將數據指令發送到云臺控制器，以便能夠方便的控制鏡頭焦度。另外，管理者還可以利用云臺控制功能全方位對被檢對象進行錄像和監控。

（四）智能管理功能。智能門禁系統提供客戶端管理功能，主要包括：識別卡的添加、刪除以及卡號信息的存儲等，同時還可以對遠程服務器端歷史數據進行下載，以便工作人員進行查詢、保存。

四、智能門禁控制器硬件設計

該門禁控制系統硬件主要由主控芯片STM8L152C8T6、射頻讀卡芯片RC5000、顯示器、通信接口max485、鍵盤以及門鎖驅動電路等。

（一）主控芯片STM8L152C8T6。該門禁控制系統主控芯片采用STM8L152C6T6，具有2個全雙工異步串行口，4K內部存儲單元，低功耗。主控芯片主要分析讀卡器傳輸信息并以此做出相應的門鎖控制動作。還可以接收服務器端指令，以實現遠程控制。

（二）射頻讀卡設備。射頻卡也稱射頻識別卡。其主要特點是可以非接觸采集數據。RFID卡主要有調諧電路、IC卡芯片組成，其完全密封在PVC卡片中，具有數據處理、加密以及存儲功能。射頻讀卡設備主要是讀取RFID卡中數據信息，并與控制系統建立數據連接，實現數據傳輸功能。但每種射頻讀卡設備只能讀取有效頻段的諧振電路（即讀卡設備發送的載波頻率與諧振電路頻率相同）。

（三）門鎖驅動電路。門鎖驅動電路主要是有固態繼電器和達林頓管組成，控制系統通過控制門鎖驅動電路實現控制門禁的開啟、關閉。

（四）通信接口電路。通信電路主要是利用MAX485實現上位機與下位機驅動控制和云臺控制之間的數據傳輸。上位機PC串口電平為RS232電平，而單片機引腳電平為TTL電平，MAX485電路實現了PC串口RS232電平和TTL電平之間的轉換。另外，利用485總線可以實現最多128個設備之間的通信，降低了系統成本，提升門禁控制系統的安全性和可控性。

五、結束語

隨著社會經濟的快速發展，人們的生活水平逐漸提高，智能家居開始走進千家萬戶。本文智能門禁控制系統可以實現小區安防監控，并且可以實現遠程控制門禁的開啟、關閉。同時每種卡片的識別都需要提前在數據庫中存檔，安全性較高。

參考文獻：

[1]張潔，劉蘋，冉會中.智能門禁控制器的設計與實現[J].現代電子技術，2012（14）：14-15.