引言
門禁控制器是門禁系統(tǒng)的核心部分。門禁系統(tǒng)的各項功能都是由它直接完成的，如處理讀卡器傳來的數(shù)據(jù)流，并按照標準協(xié)議把其轉(zhuǎn)換為相應的卡片識別碼；接收主機的命令完成實時監(jiān)控、卡權(quán)限下載、設置門禁管理延時、報警聯(lián)動、控制器復位等操作；緩存刷卡記錄及刷卡時間；按照卡的權(quán)限開相應的門等。因此，系統(tǒng)對于控制器的設計有較高的要求，硬件與軟件要按系統(tǒng)全局最優(yōu)原則考慮設計。
本文討論的控制器采用8位單片機設計，集數(shù)據(jù)處理、存貯、通訊功能于一塊印制電路板上，具有與讀卡器終端和通訊口快速拆除的特點。因而，它既可作為一個節(jié)點同主機通訊形成主從式總線結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡，也可以作為一個獨立的單片機控制系統(tǒng)，具有一定的靈活性。
1 總體技術(shù)要求
在門禁控制器的硬件電路設計方面，重點是如何通過單片機的開發(fā)實現(xiàn)以下幾個功能：讀卡器的讀卡和開門功能；記錄和重要數(shù)據(jù)的存儲功能；精確的時間管理；門狀態(tài)檢測以及在線聯(lián)網(wǎng)功能。通過需求分析得知，該系統(tǒng)對單片機要求比較高，要求體積小、功耗低、易升級、大容量、抗干擾能力強、使用壽命長、低成本等特點，而且由于其外圍器件多，需要的I／0口較多。經(jīng)過對比SST89系列的單片機，特別適合該系統(tǒng)的開發(fā)，芯片管腳圖如圖1所示。
圖1 SST89558RD管腳圖
為了滿足控制器對時鐘高精確度的要求，它不僅要求控制器能根據(jù)時段屬性控制出入口，并能產(chǎn)生相應的動作，而且還要準確記錄事件發(fā)生的日期和時間。經(jīng)過精心比較，本系統(tǒng)選用了性價比極高的時鐘芯片DS1216D，同時配備電池保證時鐘芯片的準確性。
門禁控制器要求能存儲控制方式、卡片表、事件表、時段表、群組表、節(jié)假日表等各種信息，這就需要一定容量的存儲器。由于這些信息需要隨時讀寫，掉電時又不能丟失，要求門禁系統(tǒng)能夠脫機運行，而且控制器能夠在脫機的情況下保存一定的事件紀錄，當該控制器在線后能夠自動上傳到控制器。該系統(tǒng)設定控制器能夠保存2000件歷史事件記錄，根據(jù)容量計算選用了AT24C1024存儲芯片，同時配備電池保持事件的不丟失。系統(tǒng)總框圖如圖2所示。
2．4 DC-DC雙開關電源模塊設計
LM2576直流電源變換器寬電壓(12V3A)輸入方式，輸出2路5VDC分別給CPU提供電源及驅(qū)動繼電器輸出，為無源輸入、RS一485通信信號線供電。電源輸入輸出雙向短路、過流、抗雷擊保護，防靜電、抗干擾性能很強。
2．5 非接觸式IC卡讀卡器接口設計
讀卡器經(jīng)WG (wiegand)擴展接口以WG格式向門禁控制器發(fā)送卡號，其中通過DO和D1兩條數(shù)據(jù)線和控制器的P1．0和P1．1口相連。發(fā)送規(guī)則為DO和D1在無信號時同保持高電平，若下一位數(shù)據(jù)為0，則DO數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)一個50 μs的低電平，D1數(shù)據(jù)線上信號保持不變。若下一位數(shù)據(jù)為1，則D1數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)一個50 μs的低電平，D0數(shù)據(jù)線上信號保持不變。在50 μs低電平之外，D0和D1始終保持高電平。每一位數(shù)據(jù)的發(fā)送周期為1 ms。
讀卡器的電源也是由門禁控制器提供的，門禁控制器與讀卡器之間的連線除電源外還有地線GND，指示燈LED信號，WG信號DO和D1.
2．6 開關量輸入輸出隔離模塊設計
4路開關量無源觸點輸入、2路繼電器輸出和2路開關量輸出采用光電隔離方式 。開關量輸入主要包括：2個門的開門按鈕輸入、2門的門磁傳感器輸入；繼電器常開常閉輸出本門禁控制器即可接電子陰鎖也可接電子陽鎖，根據(jù)情況靈活配置；2路開關量輸出控制讀卡器的蜂鳴器和LED燈的顯示。
2．7 RS．232和RS485串行通信隔離接口設計
當門禁控制器非聯(lián)網(wǎng)工作時，控制器可以作為一個獨立的系統(tǒng)使用，控制1至2個門，其卡權(quán)限數(shù)據(jù)是在初始化時計算機通過RS-232串口下載的；聯(lián)網(wǎng)工作時，控制器通過RS-485接口與控制中心主機實時通信。隨時接收主機發(fā)來的控制命令如實時監(jiān)控、卡權(quán)限下載、設置門控延時、報警聯(lián)動、控制器復位(系統(tǒng)自檢時用)等。
RS-232和RS485通訊分別使用MAX487CSA和MAX232AESE，利用跳線方式控制P3．2口的電平來選擇使用哪種通訊方式。
3 結(jié) 語
門禁控制器設計的完成，為其門禁管理系統(tǒng)設計奠定了一個基礎。但是控制器的設計開發(fā)主要還是為門禁系統(tǒng)搭建一個核心平臺，真正完成門禁系統(tǒng)的開發(fā)還有很長的路要走。另外，隨著芯片技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)在已經(jīng)開始推廣32位的控制系統(tǒng)，以及新的出人口管理理念和外圍感應設備。本文研究的基于8位單片機的控制器，僅為以后的開發(fā)做好技術(shù)儲備和
基礎。
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