摘  要： 設計一種基于韋根協(xié)議的門禁系統(tǒng)多路控制器。以AVR單片機作為控制核心，時鐘電路、火災報警輸入電路、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，一些重要機關、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)代智能建筑中應用比較廣泛的一種安全設施,它能管理人群的進出，限制未授權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用于門禁系統(tǒng)中。該控制器除了可以控制多路門的進出之外，還可以實現(xiàn)火災報警，記錄刷卡、讀取門狀態(tài)、火災報警等操作的時間，以及傳送通信協(xié)議等功能。
1 結構和功能介紹
    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、單片機最小系統(tǒng)、時鐘電路、火災報警輸入電路、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操作的時間，火災報警輸入電路用于火災發(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發(fā)生時的報警信號并決定鎖的開關。單片機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。同時當有火災發(fā)生時，火災報警輸入電路會給單片機輸入一個報警信號，單片機通過判斷此信號決定鎖電路的開關并使報警聯(lián)動輸出電路輸出一個信號給報警裝置來決定報警與否。單片機通過判斷按鍵產生的信號來判斷內側門的開關[2]。

1.1 電源模塊
    電源模塊如圖2所示，1205是一個隔離電壓轉換模塊，輸出的5 V電壓為系統(tǒng)中的單片機最小系統(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，通過單片機的一個管腳對此進行控制。當此管腳為高電平時，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 火災報警輸入電路
    火災報警輸入電路如圖6所示。輸入部分類似于一個開關量控制，圖中用S代替火災報警輸入，與單片機一個管腳相連接（圖中為PB3），單片機通過判斷此管腳電平的高低來判斷是否有火災發(fā)生。若有火災發(fā)生S閉合，相當于輸入0管腳電平拉低，報警器報警，否則不報警。門磁輸入、按鍵輸入與火災報警輸入原理相同。
2 程序設計與流程圖
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，標準的26 bit是最常用的格式，此外，還有34 bit、36 bit等格式。本文所設計的控制器是基于常用的26 bit標準格式進行數(shù)據(jù)通信的。
2.2 多路門禁通信協(xié)議設計
    本設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)議傳送的內容如表2所示。

2.3 軟件程序設計
    整個程序實現(xiàn)了控制器對多路門的控制。其功能主要為：單片機通過串口中斷方式接收上位機指令，根據(jù)上位機指令進行相關動作。當接收到修改時間指令時，單片機會修改系統(tǒng)時間；當接收到讀門狀態(tài)指令時，單片機會將所有門狀態(tài)讀出，并封裝成數(shù)據(jù)幀回傳給上位機；當有人刷卡時，單片機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。單片機實時檢測按鍵與門磁輸入、火災報警輸入，一旦檢測到相應的管腳電平有變化就會做出開關門或火災報警的動作。
    圖7為程序整體結構圖，裝置上電后，單片機完成各管腳狀態(tài)、寄存器以及串口中斷和外部中斷的初始化，然后開中斷，單片機進入主循環(huán)程序。單片機進入主循環(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，通過接收上位機指令完成修改時間、讀取門狀態(tài)、判斷火災、記錄刷卡等操作。

    本文在韋根協(xié)議的基礎上開發(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出，實用性及擴展性強，具有很強的推廣價值。
參考文獻
[1] 于長波. 非接觸式IC卡門禁控制器的設計[D].蘇州: 蘇州大學,2009.
[2] 沈建良， 趙文宏， 賈玉坤. ATmega128單片機入門與提高[M]. 北京:北京航空航天大學出版社, 2009.
[3] 索靜，田生喜，劉杰.韋根信號接收處理的實現(xiàn)[J]. 福建電腦, 2010,26(4):101-102.
[4] 柴卉，萬振凱.韋根協(xié)議在門禁系統(tǒng)中的應用[J].儀器儀表用戶，2007,14(5):111-112.
[5] 薛琳，魏蘭磊, 朱述川,等.基于GPRS和RFID技術的門禁控制系統(tǒng)[J]. 電子技術應用,2012，38(6):145-148.