基于韋根碼協(xié)議的數(shù)字化智能門禁管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

戴曰梅，袁會(huì)杰

摘要：通過實(shí)現(xiàn)嵌入式韋根碼協(xié)議單片機(jī)與遠(yuǎn)程管理主機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，并結(jié)合2000年以后在世界范圍內(nèi)飛速發(fā)展的非接觸式IC技術(shù)，開發(fā)出新型的數(shù)字化智能管理系統(tǒng)。該新型現(xiàn)代化安全門禁管理系統(tǒng)能夠利用現(xiàn)代企業(yè)或社區(qū)內(nèi)部已普遍架設(shè)的互聯(lián)網(wǎng)的線路，提供使用者把數(shù)字化智能管理系統(tǒng)融入成為局域網(wǎng)甚至是互聯(lián)網(wǎng)的一部份。方便管理者統(tǒng)一管理，而不需另外花大量的時(shí)間與資金架設(shè)線路，既能提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男埽帜芄?jié)省管理方面的開銷。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化智能門禁管理系統(tǒng)；韋根碼協(xié)議；非接觸式IC技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)02-0458-03

Digital Intelligent Gateway Management System Hardware Design Based on the Agreement Wigan Yards

DAI Yue-mei1, YUAN Hui-jie2

(1.Shandong Institute of Technology of Profession of Information, Weifang 261061, China; 2.Weifang First Middle School, Weifang 261061, China)

Abstract: By implementing embedded wigan yards agreement between host microcontroller and remote management of network data transmission, and combined with 2000 years later in the world scope of the rapid development of the contactless IC technology, to develop a new type of digital intelligent management system. The new modern security access management system management system can use modern enterprise or community internal already common erection Internet lines, to provide users with the digital intelligent management system become the Internet is the LAN or even a part of. Convenient managers unified management, and no additional spend a lot of time and money erection line, can not only improve the efficiency of data transmission, and can save the cost of the management.

Key words: digital intelligent gateway management system; wigan yards agreement; contactless IC technology

完整的數(shù)字化智能管理系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)提供友好的監(jiān)控界面，配以反復(fù)詢問功能，可隨時(shí)掌握小區(qū)和單位進(jìn)出人員的一舉一動(dòng)并隨時(shí)進(jìn)行查詢記錄，還支持報(bào)表打印。還能隨時(shí)設(shè)定時(shí)間和修改時(shí)間，可根據(jù)不同單位的不同情況，設(shè)置各種各樣的日編程、周編程、節(jié)假日編程等，還可根據(jù)小區(qū)或單位的不同要求設(shè)定不同的訪問組，即規(guī)定哪些人可以進(jìn)哪些人不可以進(jìn)。同一個(gè)數(shù)字化智能門禁管理系統(tǒng)的不同讀卡器，允許使用不同的訪問權(quán)限，可以用多臺(tái)計(jì)算機(jī)隨時(shí)用遙控的方式對出現(xiàn)緊急情況進(jìn)行門控操作。系統(tǒng)的大量配置信息都下載到各個(gè)控制器，數(shù)字化智能門禁管理控制器根據(jù)這些配置信息就可以判斷卡是否有效，從而做出要不要開門的處理。提高了系統(tǒng)的可靠性，減小了整個(gè)系統(tǒng)的危險(xiǎn)性。

1數(shù)字化智能門禁管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

根據(jù)實(shí)際情況，數(shù)字化智能門禁管理系統(tǒng)控制器主要應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能有：隨時(shí)隨地的對有效卡進(jìn)行處理和識(shí)別、獲取讀卡器讀到的卡號(hào)、修改時(shí)間、顯示時(shí)間、對開關(guān)門進(jìn)行記錄，不具有忽然斷電進(jìn)行保護(hù)存儲(chǔ)、數(shù)字化智能門禁管理系統(tǒng)可通過互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)與各個(gè)門禁進(jìn)行通訊。另外，數(shù)字化智能門禁管理控制器內(nèi)部雖然有定時(shí)計(jì)數(shù)器，但在設(shè)計(jì)中因?yàn)榭刂破鞯墓ぷ髁亢艽?，如果利用起本身攜帶的時(shí)鐘，會(huì)在很大程度下影響控制器的工作，另外，在無法預(yù)知的突然斷電或掉電時(shí)，計(jì)時(shí)器會(huì)停止工作，再次通電需要對計(jì)時(shí)器進(jìn)行修改，大大影響了正常的工作，所以，在本設(shè)計(jì)中采用了實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)器芯片DS1302等措施，精度較高，可以隨時(shí)通過安裝的軟件讀取時(shí)間數(shù)據(jù)?？驁D如圖1所示。

圖1帶IP節(jié)點(diǎn)的門禁控制器原理框圖

2基于韋根協(xié)議的電路接口設(shè)計(jì)

韋根協(xié)議是目前數(shù)字化智能門禁管理系統(tǒng)中各類讀卡器應(yīng)用的最為廣泛的一種數(shù)據(jù)接口方式，現(xiàn)在早已經(jīng)漸漸成為一種門禁行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。

兩路韋根接口讀卡器輸入的硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2韋根協(xié)議時(shí)序圖

通過對韋根碼協(xié)議的了解，針對韋根信號(hào)的特點(diǎn)，采用設(shè)計(jì)的兩路韋根碼卡號(hào)采集的電路如圖3所示，

圖3韋根卡號(hào)采集電路

Data L、Data H分別由1.5K電阻輸入兩路獨(dú)立的接收通道，經(jīng)過30K上拉電阻，使Data H、Data L在空閑狀態(tài)下可靠地處于高電平，然后，信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路整形后輸入給微處理器的INT0、INT1和兩個(gè)I/O端口T1和T2。

3 RTL8019AS內(nèi)部結(jié)構(gòu)

RTL8019AS是一種高度集成的以互聯(lián)網(wǎng)芯片，能非常方便地兼容NE2000掉電等特性并很好地實(shí)現(xiàn)Plug and Play，由于它具有三種等級的斷電掉電模式，所以它是作為綠色環(huán)保電腦的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最佳選擇。在全雙工模式下，如果是連接到一個(gè)同樣是全雙工的集線器或交換機(jī)，就可實(shí)現(xiàn)同時(shí)發(fā)送和接收。

RTL8019AS在內(nèi)部已經(jīng)集成了16K字節(jié)的SRAM。其內(nèi)部如圖4所示，主要由接收循環(huán)冗余校驗(yàn)校驗(yàn)、接收邏輯控制器、發(fā)送循環(huán)冗余校驗(yàn)校驗(yàn)、FIFO邏輯隊(duì)列、內(nèi)部總線、I/O緩沖區(qū)組成接收計(jì)數(shù)器、發(fā)送邏輯控制器。

圖4 RTL8019AS內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

其中的每一個(gè)小模塊都能由相應(yīng)的寄存器進(jìn)行指揮。RTL8019AS的工作過程大體是：發(fā)送邏輯將FIFO送來的字節(jié)在發(fā)送計(jì)時(shí)器的控制下逐步按位推出，并且傳到循環(huán)冗余校驗(yàn)器；循環(huán)冗余校驗(yàn)邏輯在收到時(shí)對輸進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)，將結(jié)果與幀尾的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼比較，接收邏輯在接收時(shí)鐘的控制下，將串行數(shù)據(jù)拼接成字節(jié)送到FIFO和循環(huán)冗余校驗(yàn)；如不同，該幀數(shù)據(jù)將被拒收，在發(fā)送時(shí)循環(huán)冗余校驗(yàn)對幀數(shù)據(jù)產(chǎn)生循環(huán)冗余校驗(yàn),并附加在數(shù)據(jù)尾傳送；地址識(shí)別邏輯對接收幀的最終地址與預(yù)先設(shè)置的當(dāng)?shù)匚锢淼刂愤M(jìn)行比較，如果不同而且又不滿足廣播地址的提前設(shè)置要求，該幀數(shù)據(jù)將被拒收；FIFO邏輯對收發(fā)的數(shù)據(jù)作16字節(jié)的緩沖，實(shí)現(xiàn)高速外設(shè)和主存儲(chǔ)器之間自動(dòng)成批交換數(shù)據(jù)盡量減少CPU干預(yù)的輸入/輸出請求的頻率。

4 RAM的擴(kuò)展

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，數(shù)字化智能門禁管理系統(tǒng)控制器的各種配置信息、周編程、節(jié)假日編程、日編程、讀卡器定義信息、卡定義信息，以及報(bào)警信息和刷卡記錄都要存儲(chǔ)在本地控制器中，因此隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器空間的擴(kuò)展顯得尤為重要。

中根據(jù)需要可以擴(kuò)展128KB的628128或62256等并行數(shù)據(jù)線的易失性隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器，然后通過提前準(zhǔn)備的電池供電，維持其數(shù)據(jù)可在一個(gè)很長的時(shí)間內(nèi)不丟失。電路圖如圖5所示。

圖5 RAM擴(kuò)展電路圖

5設(shè)計(jì)16路開關(guān)量輸入/輸出電路及計(jì)時(shí)器電路

1）設(shè)計(jì)16路開關(guān)量輸入電路：16路開關(guān)量輸入的動(dòng)作涉及到外界被測量數(shù)據(jù)的改變，如門是否需要開關(guān)、即時(shí)斷電、意外掉電的狀態(tài)等。

2）設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器電路：在數(shù)字化智能門禁管理系統(tǒng)控制系統(tǒng)中，要對打卡的操作時(shí)間以及門禁開關(guān)的變化動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)記錄，因此需要非常精確的計(jì)時(shí)。在基于RS232/485網(wǎng)絡(luò)的雙門智能化門禁控制器中直接使用FM31256內(nèi)置的時(shí)鐘，其余控制器中都是使用了實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)芯片DS1302。DS1302具有更加詳細(xì)的計(jì)時(shí)功能；供電電壓為2.5～6V串行I/O接口通訊；具有31個(gè)字節(jié)的可電池備份的非易失性外存儲(chǔ)器。DS1302與微處理器的接口電路如圖6所示。

圖6時(shí)鐘電路

3）繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路：由于帶IP節(jié)點(diǎn)的數(shù)字化智能門禁管理系統(tǒng)控制器為單門結(jié)構(gòu)，因此控制器需要2路繼電器輸出。為了降低成本，也是為了使電路更簡單明了，直接使用CPU通過電子管驅(qū)動(dòng)直流繼電器，為了進(jìn)行直流繼電器動(dòng)作的狀態(tài)顯示，在每個(gè)直流繼電器上都配有一個(gè)指示燈和一個(gè)限流電阻（1.2K）。電路如圖7所示。

圖7繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路圖

參考文獻(xiàn)：

[1] Adam Dunkels.uIP 0.9 reference manual[Z],2003.

[2] Adam Dunkels.uIP - A free Small TCP/IP Stack[Z],2002.

[3]謝兵.面向嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議uIP[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2003(12):60-62.

[4]宋海蘭.基于TCP/IP協(xié)議射頻卡門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].吉林大學(xué),2002.

[5]張懿慧,陳泉林.源碼開放的TCP/IP協(xié)議棧在遠(yuǎn)程監(jiān)測中的應(yīng)用[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2004(11):61-64.

[6]鄔寬明.單片機(jī)外圍器件使用手冊-數(shù)據(jù)傳輸接口器件分冊[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1998.