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無線網(wǎng)絡技術(shù)應用于門禁系統(tǒng)設計

文章出處:http://srpd123.com 作者: 人氣: 發(fā)表時間:2013年02月09日

[文章內(nèi)容簡介]:本文中提供一套無線門禁系統(tǒng)WDCS(WirelessDoorControlSystem)通過無線藍牙技術(shù)與IEEE802.11和以太網(wǎng)結(jié)合,來分別利用區(qū)域網(wǎng)絡與網(wǎng)際網(wǎng)絡的方式控制門禁系統(tǒng),以提高門禁系統(tǒng)的方便性與安全性,并適合于現(xiàn)今多樣化環(huán)境與需求。

    摘 要:本文中提供一套無線門禁系統(tǒng)WDCS(WirelessDoorControlSystem)通過無線藍牙技術(shù)與IEEE802.11和以太網(wǎng)結(jié)合,來分別利用區(qū)域網(wǎng)絡與網(wǎng)際網(wǎng)絡的方式控制門禁系統(tǒng),以提高門禁系統(tǒng)的方便性與安全性,并適合于現(xiàn)今多樣化環(huán)境與需求。本系統(tǒng)分別以PDA(PersonalDigitalAssistant)與Pc兩種不同系統(tǒng)作為開發(fā)平臺,分別設計出適用于藍牙通訊協(xié)議、IEEE802.11通訊協(xié)議與RS232通訊協(xié)議的三種不同的版本。再結(jié)合以單片機為主題的門禁系統(tǒng)主機,發(fā)展成一個多功能的無線終端遙控門禁系統(tǒng),進而達到安全性與方便性。

    1引言

    近幾年來,由于無線網(wǎng)絡快速發(fā)展以及其速率提升,價格下跌,因此吸引了許多用戶開始使用無線網(wǎng)絡。無線網(wǎng)絡具備可隨意移動、隨時上網(wǎng)與其架設方便的特性。故有別于傳統(tǒng)有線的連接方式。而有著更大的方便性。而目前主要的無線通訊技術(shù)有IEEE802.11、藍牙(Bluetoth)~ll傳感器網(wǎng)絡SensorNet—work)等。本文中提供一套無線門禁系統(tǒng)WDCS(WirelessDoorControlSystem)通過無線藍牙技術(shù)與IEEE802.11和以太網(wǎng)結(jié)合,來分別利用區(qū)域網(wǎng)絡與網(wǎng)際網(wǎng)絡的方式控制門禁系統(tǒng),以提高門禁系統(tǒng)的方便性與安全性,并適合于現(xiàn)今多樣化環(huán)境與需求。本系統(tǒng)分別以PDA(PersonalDigitalAssistant)與Pc兩種不同系統(tǒng)作為開發(fā)平臺,分別設計出適用于藍牙通訊協(xié)議、IEEE802.11通訊協(xié)議與RS232通訊協(xié)議的三種不同的版本。再結(jié)合以單片機為主題的門禁系統(tǒng)主機,發(fā)展成一個多功能的無線終端遙控門禁系統(tǒng),進而達到安全性與方便性。

    2系統(tǒng)的架構(gòu)及其功能

    WDCS的有線方面是用戶在客戶端采用PDA制作無線遙控器來控制開啟門禁,并利用WindowsCE是32-bit即時性的嵌入式操作系統(tǒng)。而在有線遙控器方面是以一般的個人電腦來控制開啟門禁,并利Windows XP操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺。以一部電腦作為中央監(jiān)控中心,在中央監(jiān)控中心與監(jiān)控點子系統(tǒng)間溝通使用一個監(jiān)控閘道器,其CPU為ARM7為架構(gòu)的EP7212芯片,并將一般的i386平臺使用的Linux編譯成ARM Linux作為其操作系統(tǒng),當主機接受終端下達的指令后,通過藍牙通訊模塊將指令傳給監(jiān)控點子系統(tǒng)。監(jiān)控點子系統(tǒng)是以8051芯片為系統(tǒng)核心,用來監(jiān)控環(huán)境電壓變化,透過藍牙通訊模塊將偵測信息傳回監(jiān)控閘道器。再傳回中央監(jiān)控中心。

    2.1WDCS硬件架構(gòu)

    系統(tǒng)的硬件架構(gòu)可以從三個方面來說明,第一部分為WD—cs主機,第二部分為WDCS服務器,第三部分為WDCS客戶端。

    2.1.1WDCS主機硬件架構(gòu)

    WDCS主機硬件架構(gòu)主要是以8051單片機作為中央控制器。外加4x4鍵盤、LCD顯示屏和EEPROM93C46密碼存儲器、繼電器等周邊元件,以作為WDCS主機的I/0裝置與密碼設定。當使用者從4x4鍵盤輸入用戶名和密碼,8051執(zhí)行指令并與EEPROM93C46檢驗用戶輸入的信息是否正確,進而通過繼電器的功能來控制開門或者關(guān)門的動作,并將信息的結(jié)果傳到LCD與WDCS服務器。

    AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片機,片內(nèi)4kB可重擦寫的只讀程序存儲器(FPEROM)和128B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(I認,兼容標準MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng),32個可編程I/0口,2個l6位定時、計數(shù)器,6個中斷源,可編程串行UART通道。表格一為WDCS主機在89C51各個外界端口連接。在4x4鍵盤原理是利用列固定輸出與行讀入的電壓值,來當作該鍵鍵值。如當某一個按鍵被觸發(fā)時,所對應的行跟列會導通,列固定端輸出低電位,然后再去讀回行的電壓值,哪一行的電壓值低,表示該鍵被按下,解碼的公式為按鍵值=列×4+行。表格2為4x4鍵盤的輸入引腳和對應位置。在EEPPROM93C46作為存儲密碼,并且在電源消失后仍要能記錄。

    2.1.2WDCS服務器硬件架構(gòu)

    WDCS服務器的硬件設備,我們可以使用一般的Pc或者Notebook來完成,操作系統(tǒng)選擇Windows版本,必須同時擁有Bhetootll與mEE802.11等兩種硬件裝置。

    2.1.3WDCS客戶端硬件架構(gòu)

    WDCS客戶端(遙控器)硬件要求可以跟為兩種類型,一種是使用PDA,另外一種為PC或者Notebook,不僅可以利用有線網(wǎng)絡來使用,也可以利用Bluetooth與區(qū)域網(wǎng)等無線網(wǎng)絡通訊技術(shù)作為連線,因此需要有BluetoothModule與WirelessLANCard等其中一種硬件設備。

    2.2WDCS的軟件架構(gòu)介紹

    WDCS的軟件架構(gòu)。也將分為三個部分來說明。第一部分為WDCS主機主體架構(gòu),第二部分為WDCS服務器與WDCS主機的控制架構(gòu)。第三部分為WDCS服務器與WDCS客戶端的通訊架構(gòu)。使用匯編語言作為開發(fā)WDCS主機主體架構(gòu)的開發(fā)語言。流程圖如一。

    圖1WDCS主機的主程序流程圖WDCS的基本架構(gòu)分成四步。第一步是基本的系統(tǒng)運作,包含系統(tǒng)環(huán)境及初始值設定等。第二步是計時器發(fā)生中斷。負責傳送或接收信息。第三步是判斷輸入輸出的信息是否正確。第四步是負責開門動作。

    輸入方面該系統(tǒng)提供4x4鍵盤作為輸入設備,包含9個數(shù)字鍵、2個方向鍵、3個功能鍵,使用者可使用這些鍵選擇功能表單。以及輸人與修改用戶名和密碼,并控制繼電器做開門關(guān)門的動作,進而達到門禁的目的。如圖二所示,WDCS主機提供了五項功能的選擇:Keyboard主要功能是讓用戶經(jīng)由終端鍵盤或者本機鍵盤輸入密碼。首先以方向鍵選擇到Keyboard后按下Enter鍵,在輸入UserName和Password,如輸入正確則開門,并送回信息到LCD顯示屏與WDCS服務器,如輸入錯誤系統(tǒng)會分別要求重新輸入。CardReader功能是讓用戶經(jīng)由讀卡頭刷卡輸入密碼。首先以方向鍵選擇到CardReader后安下Enter鍵。在輸入UserName和Card.如輸入正確則門禁會打開。并回送訊息到LCD顯示屏與WDCS服務器。如輸入錯誤系統(tǒng)分別會要求重新輸入和重新刷卡。SetUserP/W(Password)功能是修改使用的密碼。首先以方向鍵選擇到SetUserP/W后按下Enter鍵,在輸入UserName.如果正確則繼續(xù)輸入NewUserP/W和再輸入確認NewUserP/W一次。如輸入無誤則成功更改新的密碼并回送信息到LCD顯示屏與WDCS服務器。如輸入錯誤系統(tǒng)分別會要求重新輸入UserName和SetNewUserP。SetCardNo.功能是讓用戶設定新卡號碼,首先以方向鍵選擇到SetCardNo.后按下Enter鍵。再輸入UserName.如果正確則繼續(xù)輸入NewCardNo.和在刷入確認NewCardNo.一次,如刷入或刷入錯誤。系統(tǒng)分別會要求重新輸入UserName和重新SetCardN0_o最后SetUserName功能是設定用戶的名稱,首先以方向鍵選擇到SetUserName后按下Enter鍵。再輸入UserName.如果正確則繼續(xù)設定NewUserName和再輸入確認NewUserName一次。如輸入無誤則成功設定NewUserName并回送信息到LCD顯示屏與WDCS服務器如輸入錯誤系統(tǒng)分別會要求重新輸入UserName和SetNewUserName。

    圖2WDCS主機提供的五項功能第二部分是WDCS服務器與WDCS主機的控制建構(gòu)。首先將WDCS主機啟動。然后WDCS服務器開啟已安裝服務器版本程序。并啟動RS232口連接到WDCS,即可下達指令與輸入UserName和UserPassword.在WDCS主機即會回傳成功登入或者錯誤信息到WDCS服務器。

    第三部分是WDCS服務器與WDCS客戶端的通訊架構(gòu)。在WDCS服務器啟動已安裝好的服務器的程序。并啟動R232通信口與Winsock服務器。等待WDCS客戶端連線??蛻舳隧氈付ǚ掌鱅P位置或者服務器名稱及服務器的端口號。才可以連線到服務器,并進行下達指令與輸入UserName和UserPassword.在WDCS主機會回傳成功登錄或者錯誤信息至WD—CS服務器。

    3系統(tǒng)的整合與測試

    系統(tǒng)的整合與測試分為三個步驟,第一個步驟是WDCS服務器與WDCS主機的連接,第二個步驟是WDCS客戶端與WDCS服務器的連接,第三個步驟是將前面這兩種系統(tǒng)整合與測試。

    3.1第一步。首先為了測試WDCS服務器與WDCS主機部分的效果,使用一臺筆記本電腦當作WDCS服務器并安裝WDCS服務器Windows版本程序,利用筆記本上的USB口,以R232的通訊技術(shù)作為兩端設備的連接,因為此筆記本電腦上沒COMEl,所以使用了一條USB轉(zhuǎn)R232線,功能用來將USB口轉(zhuǎn)成9PinCOM口在連接到WDCS主機的UARTPort。當兩端設備就緒后就啟動WDCS服務器上的程序,并打開程序的通訊口。

    3.2第二個步驟。WDCS服務器與WDCS客戶端為了測試此部分的效果:使用兩臺筆記本電腦當作是WDCS服務器與WDCSPC客戶端,并安裝WDCS服務器Windows版本程序和WDCSPC客戶端Windows版本程序,在WDCS服務器裝置BluetoothDongol和WirelessIEEE802.1lb的網(wǎng)絡卡。在WDCSPC客戶端,裝置WirelessIEEE802.1lb的網(wǎng)絡卡或者網(wǎng)線,同時使用兩臺PDA當作是WDCS客戶端分別安裝WDCS客戶端WindowsCE版本程序,并在其中一臺啟動藍牙模塊和在另一臺PDA上安裝WirelessIEEE802.1lb網(wǎng)卡。首先在WDCS服務器裝好BluetoothDongol、WirelessIEEE802.1lb的網(wǎng)卡、WDCS服務器Windows版本程序,并啟動MicrosoftAc—tiveSynczTool,同時開放在WDCS服務器上的門禁系統(tǒng)程序,設定好Local Port,并啟動門禁系統(tǒng)程序。開啟WDCS客戶端,其中一臺PDA啟動藍牙模塊后必須以Microsoft ActiveSynczTool方式與WDCS服務器做藍牙通信協(xié)議同步。然后與其他WDCS客戶端,開啟門禁系統(tǒng)程序,設定好要連上終端WDCS服務器的Ip與Port。

    3.3第三個步驟是系統(tǒng)整合與測試系統(tǒng),此步驟主要是結(jié)合前面兩種系統(tǒng)WDCS客戶端與WDCS服務器的網(wǎng)絡連接,WDCS服務器與WDCS主機的系統(tǒng)連接,在WDCS客戶端與服務可以網(wǎng)絡連線,且WDCS服務器也可以控制WDCS主機的情況下,所以依照程序上操作步驟進行,首先將測試用戶由WD—cs服務器控制WDCS主機,達到門禁通行、功能切換與更改用戶名及密碼。步驟如下:用戶先確定是要登錄還是要使用更改功能。如欲登錄須確定以何種方式登錄,方式又兩種,由1Key—board方式登錄者和由2Insercard方式登錄者。

    4結(jié)束語

    本文作者創(chuàng)新點:通過設計了一套全方位完整的無線門禁系統(tǒng),以89C51的微處理器作為門禁控制主機,并利用手持嵌人式系統(tǒng)(PDA)作為開發(fā)平臺。進而結(jié)合了無線通訊技術(shù)(藍牙,WEAN)與無線網(wǎng)絡的特性,能夠針對多樣化的環(huán)境,提供視覺化與方便性的界面給用戶。幫助用戶快速地掌握操作的方式,并符合安全性與擴充性的要求。本系統(tǒng)同時也可以應用在不同的信息家電系統(tǒng)中,提供了一個非常具有彈性的開發(fā)模式,有別于一般傳統(tǒng)市面上單一性質(zhì)的產(chǎn)品。在本系統(tǒng)中,我們實際測試應用與一般市面上的電子鎖,下達指令成功的將電子鎖打開。并在系統(tǒng)設定時間(5s)電子鎖自動執(zhí)行關(guān)門的動作。由于電子鎖價格不菲,且未有實際的運通,因而未采購此產(chǎn)品。對于未來地方方向可以將藍牙模塊移植到單片機上,以達到小而美且功能強大的產(chǎn)品,符合藍牙在個人無線通訊設備具有的特色。(文/景德鎮(zhèn)陶瓷學院  江伴東 汪志成 陳正軍)

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本文關(guān)鍵詞:無線網(wǎng)絡,無線門禁,門禁系統(tǒng),門禁
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