《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于韋根協(xié)議的門禁系統(tǒng)多路控制器設(shè)計
來源:微型機(jī)與應(yīng)用2014年第8期
吳力普, 孫啟帥
(北方工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院, 北京100144)
摘要: 設(shè)計一種基于韋根協(xié)議的門禁系統(tǒng)多路控制器。以AVR單片機(jī)作為控制核心,時鐘電路、火災(zāi)報警輸入電路、按鍵與門磁輸入電路以及鎖電路作為組成部分,單片機(jī)通過接收新的協(xié)議(多路通信協(xié)議)信息來完成對多個門的控制。
Abstract:
Key words :

摘  要: 設(shè)計一種基于韋根協(xié)議門禁系統(tǒng)多路控制器。以AVR單片機(jī)作為控制核心,時鐘電路、火災(zāi)報警輸入電路、按鍵與門磁輸入電路以及鎖電路作為組成部分,單片機(jī)通過接收新的協(xié)議(多路通信協(xié)議)信息來完成對多個門的控制。
關(guān)鍵詞: 門禁系統(tǒng);韋根協(xié)議;多路控制;門磁

    近幾年,一些重要機(jī)關(guān)、科研實驗室、檔案館以及其他一些重要部門對于智能建筑的安全性要求越來越高,門禁系統(tǒng)是在現(xiàn)代智能建筑中應(yīng)用比較廣泛的一種安全設(shè)施,它能管理人群的進(jìn)出,限制未授權(quán)人士隨意出入某些區(qū)域。目前,市場上存在的門禁控制器大部分是單門控制,而兩門或者多門的控制器成本較高,因此,本文設(shè)計了一款價格成本比較低的、可同時支持多路刷卡的門禁控制器應(yīng)用于門禁系統(tǒng)中。該控制器除了可以控制多路門的進(jìn)出之外,還可以實現(xiàn)火災(zāi)報警,記錄刷卡、讀取門狀態(tài)、火災(zāi)報警等操作的時間,以及傳送通信協(xié)議等功能。
1 結(jié)構(gòu)和功能介紹
    圖1為門禁控制器[1]的系統(tǒng)框圖,整個門禁控制器可分為電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、時鐘電路、火災(zāi)報警輸入電路、按鍵與門磁輸入電路、韋根接口與光耦電路、鎖電路與報警聯(lián)動輸出電路等單元。其中,電源模塊用來給整個系統(tǒng)供電,時鐘電路用于記錄刷卡以及相關(guān)操作的時間,火災(zāi)報警輸入電路用于火災(zāi)發(fā)生時的報警信號輸入,按鍵與門磁輸入電路用來檢測門的開關(guān)信號,韋根接口與光耦電路用來接收韋根數(shù)據(jù),鎖電路與報警聯(lián)動輸出電路用來輸出火災(zāi)發(fā)生時的報警信號并決定鎖的開關(guān)。單片機(jī)通過韋根接口輸入的數(shù)據(jù)來判斷哪個門有人刷卡,并記錄刷卡的時間以及控制門的開關(guān)。同時當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時,火災(zāi)報警輸入電路會給單片機(jī)輸入一個報警信號,單片機(jī)通過判斷此信號決定鎖電路的開關(guān)并使報警聯(lián)動輸出電路輸出一個信號給報警裝置來決定報警與否。單片機(jī)通過判斷按鍵產(chǎn)生的信號來判斷內(nèi)側(cè)門的開關(guān)[2]。

1.1 電源模塊
    電源模塊如圖2所示,1205是一個隔離電壓轉(zhuǎn)換模塊,輸出的5 V電壓為系統(tǒng)中的單片機(jī)最小系統(tǒng)以及時鐘模塊供電;LM7805是一個三端穩(wěn)壓模塊,輸出的5 V數(shù)字電壓給系統(tǒng)中起隔離作用的光耦電路供電。

1.4 鎖電路與報警聯(lián)動輸出電路
    圖5為鎖電路與報警聯(lián)動輸出電路原理圖,通過單片機(jī)的一個管腳對此進(jìn)行控制。當(dāng)此管腳為高電平時,繼電器的線圈得電,鎖電路閉合,同時給報警電路輸出一個報警信號;當(dāng)此管腳為低電平時,繼電器的線圈失電,鎖電路與報警聯(lián)動輸出電路無動作。

1.5 火災(zāi)報警輸入電路
    火災(zāi)報警輸入電路如圖6所示。輸入部分類似于一個開關(guān)量控制,圖中用S代替火災(zāi)報警輸入,與單片機(jī)一個管腳相連接(圖中為PB3),單片機(jī)通過判斷此管腳電平的高低來判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。若有火災(zāi)發(fā)生S閉合,相當(dāng)于輸入0管腳電平拉低,報警器報警,否則不報警。門磁輸入、按鍵輸入與火災(zāi)報警輸入原理相同。
2 程序設(shè)計與流程圖
2.1 韋根接口協(xié)議簡介

    韋根協(xié)議[3-4]是由摩托羅拉公司制定的一種通信協(xié)議,它適用于涉及門禁控制系統(tǒng)[5]的讀卡器和卡片的許多特性。其協(xié)議并沒有定義通信的波特率,也沒有定義數(shù)據(jù)長度,主要定義的是數(shù)據(jù)傳輸方式。韋根碼在數(shù)據(jù)的傳輸中只需兩條數(shù)據(jù)線,一條為DATA0,另一條為DATA1。協(xié)議規(guī)定,兩條數(shù)據(jù)線在無數(shù)據(jù)時均為高電平,如果DATA0為低電平代表數(shù)據(jù)0,DATA1為低電平代表數(shù)據(jù)1。韋根協(xié)議有很多格式,標(biāo)準(zhǔn)的26 bit是最常用的格式,此外,還有34 bit、36 bit等格式。本文所設(shè)計的控制器是基于常用的26 bit標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的。
2.2 多路門禁通信協(xié)議設(shè)計
    本設(shè)計定義了一種多路門禁通信協(xié)議,此協(xié)議共分為6部分,如表1所示。協(xié)議傳送的內(nèi)容如表2所示。

 

 

2.3 軟件程序設(shè)計
    整個程序?qū)崿F(xiàn)了控制器對多路門的控制。其功能主要為:單片機(jī)通過串口中斷方式接收上位機(jī)指令,根據(jù)上位機(jī)指令進(jìn)行相關(guān)動作。當(dāng)接收到修改時間指令時,單片機(jī)會修改系統(tǒng)時間;當(dāng)接收到讀門狀態(tài)指令時,單片機(jī)會將所有門狀態(tài)讀出,并封裝成數(shù)據(jù)幀回傳給上位機(jī);當(dāng)有人刷卡時,單片機(jī)通過外部中斷方式接收韋根數(shù)據(jù),并記錄卡號及刷卡時間,使門打開。單片機(jī)實時檢測按鍵與門磁輸入、火災(zāi)報警輸入,一旦檢測到相應(yīng)的管腳電平有變化就會做出開關(guān)門或火災(zāi)報警的動作。
    圖7為程序整體結(jié)構(gòu)圖,裝置上電后,單片機(jī)完成各管腳狀態(tài)、寄存器以及串口中斷和外部中斷的初始化,然后開中斷,單片機(jī)進(jìn)入主循環(huán)程序。單片機(jī)進(jìn)入主循環(huán)時運行的程序流程如圖8所示,其工作過程就是控制多路門的過程,通過接收上位機(jī)指令完成修改時間、讀取門狀態(tài)、判斷火災(zāi)、記錄刷卡等操作。

    本文在韋根協(xié)議的基礎(chǔ)上開發(fā)出一種多路門禁通信協(xié)議,以完成對多路門的控制。其原理簡單易懂,功能豐富,能通過一個控制器采集多路門的信息,實現(xiàn)對多路門的控制,而且可以允許多個門同時刷卡進(jìn)出,實用性及擴(kuò)展性強(qiáng),具有很強(qiáng)的推廣價值。
參考文獻(xiàn)
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