无线网络应用于门禁系统技术

2011-04-16 12:15:23来源: 互联网

1 引言

无线网络具备可随意移动、随时上网与其架设方便的特性。故有别于传统有线的连接方式。而有着更大的方便性。而目前主要的无线通讯技术有IEEE802.11、蓝牙(Bluetoth)~ll传感器网络SensorNet—work)等。本文中提供一套无线门禁系统WDCS(WirelessDoorControlSystem)通过无线蓝牙技术与IEEE802.11和以太网结合,来分别利用区域网络与网际网络的方式控制门禁系统,以提高门禁系统的方便性与安全性,并适合于现今多样化环境与需求。本系统分别以PDA(PersonalDigitalAssistant)与Pc两种不同系统作为开发平台,分别设计出适用于蓝牙通讯协议、IEEE802.11通讯协议与RS232通讯协议的三种不同的版本。再结合以单片机为主题的门禁系统主机,发展成一个多功能的无线终端遥控门禁系统,进而达到安全性与方便性。

2 系统的架构及其功能

WDCS的有线方面是用户在客户端采用PDA制作无线遥控器来控制开启门禁,并利用WindowsCE是32-bit即时性的嵌入式操作系统。而在有线遥控器方面是以一般的个人电脑来控制开启门禁,并利Windows XP操作系统作为开发平台。以一部电脑作为中央监控中心,在中央监控中心与监控点子系统间沟通使用一个监控闸道器,其CPU为ARM7为架构的EP7212芯片,并将一般的i386平台使用的Linux编译成ARM Linux作为其操作系统,当主机接受终端下达的指令后,通过蓝牙通讯模块将指令传给监控点子系统。监控点子系统是以8051芯片为系统核心,用来监控环境电压变化,透过蓝牙通讯模块将侦测信息传回监控闸道器。再传回中央监控中心。

入引脚和对应位置

2.1WDCS硬件架构

系统的硬件架构可以从三个方面来说明,第一部分为WD—cs主机,第二部分为WDCS服务器,第三部分为WDCS客户端。

2.1.1WDCS主机硬件架构

WDCS主机硬件架构主要是以8051单片机作为中央控制器。外加4x4键盘、LCD显示屏和EEPROM93C46密码存储器、继电器等周边元件,以作为WDCS主机的I/0装置与密码设定。当使用者从4x4键盘输入用户名和密码,8051执行指令并与EEPROM93C46检验用户输入的信息是否正确,进而通过继电器的功能来控制开门或者关门的动作,并将信息的结果传到LCD与WDCS服务器。

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内4kB可重擦写的只读程序存储器(FPEROM)和128B的随机存取数据存储器(I认,兼容标准MCS51产品指令系统,32个可编程I/0口,2个l6位定时、计数器,6个中断源,可编程串行UART通道。表格一为WDCS主机在89C51各个外界端口连接。在4x4键盘原理是利用列固定输出与行读入的电压值,来当作该键键值。如当某一个按键被触发时,所对应的行跟列会导通,列固定端输出低电位,然后再去读回行的电压值,哪一行的电压值低,表示该键被按下,解码的公式为按键值=列×4+行。表格2为4x4键盘的输入引脚和对应位置。在EEPPROM93C46作为存储密码,并且在电源消失后仍要能记录。

2.1.2WDCS服务器硬件架构

WDCS服务器的硬件设备,我们可以使用一般的Pc或者Notebook来完成,操作系统选择Windows版本,必须同时拥有Bhetootll与mEE802.11等两种硬件装置。

2.1.3WDCS客户端硬件架构

WDCS客户端(遥控器)硬件要求可以跟为两种类型,一种是使用PDA,另外一种为PC或者Notebook,不仅可以利用有线网络来使用,也可以利用Bluetooth与区域网等无线网络通讯技术作为连线,因此需要有BluetoothModule与WirelessLANCard等其中一种硬件设备。

2.2WDCS的软件架构介绍

WDCS的软件架构。也将分为三个部分来说明。第一部分为WDCS主机主体架构,第二部分为WDCS服务器与WDCS主机的控制架构。第三部分为WDCS服务器与WDCS客户端的通讯架构。使用汇编语言作为开发WDCS主机主体架构的开发语言。流程图如一。

图1WDCS主机的主程序流程图WDCS的基本架构分成四步。第一步是基本的系统运作,包含系统环境及初始值设定等。第二步是计时器发生中断。负责传送或接收信息。第三步是判断输入输出的信息是否正确。第四步是负责开门动作。

图1WDCS主机的主程序流程图

输入方面该系统提供4x4键盘作为输入设备,包含9个数字键、2个方向键、3个功能键,使用者可使用这些键选择功能表单。以及输人与修改用户名和密码,并控制继电器做开门关门的动作,进而达到门禁的目的。如图二所示,WDCS主机提供了五项功能的选择:Keyboard主要功能是让用户经由终端键盘或者本机键盘输入密码。首先以方向键选择到Keyboard后按下Enter键,在输入UserName和Password,如输入正确则开门,并送回信息到LCD显示屏与WDCS服务器,如输入错误系统会分别要求重新输入。CardReader功能是让用户经由读卡头刷卡输入密码。首先以方向键选择到CardReader后安下Enter键。在输入UserName和Card.如输入正确则门禁会打开。并回送讯息到LCD显示屏与WDCS服务器。如输入错误系统分别会要求重新输入和重新刷卡。SetUserP/W(Password)功能是修改使用的密码。首先以方向键选择到SetUserP/W后按下Enter键,在输入UserName.如果正确则继续输入NewUserP/W和再输入确认NewUserP/W一次。如输入无误则成功更改新的密码并回送信息到LCD显示屏与WDCS服务器。如输入错误系统分别会要求重新输入UserName和SetNewUserP。SetCardNo.功能是让用户设定新卡号码,首先以方向键选择到SetCardNo.后按下Enter键。再输入UserName.如果正确则继续输入NewCardNo.和在刷入确认NewCardNo.一次,如刷入或刷入错误。系统分别会要求重新输入UserName和重新SetCardN0_o最后SetUserName功能是设定用户的名称,首先以方向键选择到SetUserName后按下Enter键。再输入UserName.如果正确则继续设定NewUserName和再输入确认NewUserName一次。如输入无误则成功设定NewUserName并回送信息到LCD显示屏与WDCS服务器如输入错误系统分别会要求重新输入UserName和SetNewUserName。

图2WDCS主机提供的五项功能第二部分是WDCS服务器与WDCS主机的控制建构。首先将WDCS主机启动。然后WDCS服务器开启已安装服务器版本程序。并启动RS232口连接到WDCS,即可下达指令与输入UserName和UserPassword.在WDCS主机即会回传成功登入或者错误信息到WDCS服务器。

图2WDCS主机提供的五项功能

第三部分是WDCS服务器与WDCS客户端的通讯架构。在WDCS服务器启动已安装好的服务器的程序。并启动R232通信口与Winsock服务器。等待WDCS客户端连线。客户端须指定服务器IP位置或者服务器名称及服务器的端口号。才可以连线到服务器,并进行下达指令与输入UserName和UserPassword.在WDCS主机会回传成功登录或者错误信息至WD—CS服务器。

3 系统的整合与测试

系统的整合与测试分为三个步骤,第一个步骤是WDCS服务器与WDCS主机的连接,第二个步骤是WDCS客户端与WDCS服务器的连接,第三个步骤是将前面这两种系统整合与测试。

3.1第一步

首先为了测试WDCS服务器与WDCS主机部分的效果,使用一台笔记本电脑当作WDCS服务器并安装WDCS服务器Windows版本程序,利用笔记本上的USB口,以R232的通讯技术作为两端设备的连接,因为此笔记本电脑上没COMEl,所以使用了一条USB转R232线,功能用来将USB口转成9PinCOM口在连接到WDCS主机的UARTPort。当两端设备就绪后就启动WDCS服务器上的程序,并打开程序的通讯口。

3.2第二个步骤

WDCS服务器与WDCS客户端为了测试此部分的效果:使用两台笔记本电脑当作是WDCS服务器与WDCSPC客户端,并安装WDCS服务器Windows版本程序和WDCSPC客户端Windows版本程序,在WDCS服务器装置BluetoothDongol和WirelessIEEE802.1lb的网络卡。在WDCSPC客户端,装置WirelessIEEE802.1lb的网络卡或者网线,同时使用两台PDA当作是WDCS客户端分别安装WDCS客户端WindowsCE版本程序,并在其中一台启动蓝牙模块和在另一台PDA上安装WirelessIEEE802.1lb网卡。首先在WDCS服务器装好BluetoothDongol、WirelessIEEE802.1lb的网卡、WDCS服务器Windows版本程序,并启动MicrosoftAc—tiveSynczTool,同时开放在WDCS服务器上的门禁系统程序,设定好Local Port,并启动门禁系统程序。开启WDCS客户端,其中一台PDA启动蓝牙模块后必须以Microsoft ActiveSynczTool方式与WDCS服务器做蓝牙通信协议同步。然后与其他WDCS客户端,开启门禁系统程序,设定好要连上终端WDCS服务器的Ip与Port。

3.3第三个步骤

是系统整合与测试系统,此步骤主要是结合前面两种系统WDCS客户端与WDCS服务器的网络连接,WDCS服务器与WDCS主机的系统连接,在WDCS客户端与服务可以网络连线,且WDCS服务器也可以控制WDCS主机的情况下,所以依照程序上操作步骤进行,首先将测试用户由WD—cs服务器控制WDCS主机,达到门禁通行、功能切换与更改用户名及密码。步骤如下:用户先确定是要登录还是要使用更改功能。如欲登录须确定以何种方式登录,方式又两种,由1Key—board方式登录者和由2Insercard方式登录者。

4 结束语

本文作者创新点:通过设计了一套全方位完整的无线门禁系统,以89C51的微处理器作为门禁控制主机,并利用手持嵌人式系统(PDA)作为开发平台。进而结合了无线通讯技术(蓝牙,WEAN)与无线网络的特性,能够针对多样化的环境,提供视觉化与方便性的界面给用户。帮助用户快速地掌握操作的方式,并符合安全性与扩充性的要求。本系统同时也可以应用在不同的信息家电系统中,提供了一个非常具有弹性的开发模式,有别于一般传统市面上单一性质的产品。在本系统中,我们实际测试应用与一般市面上的电子锁,下达指令成功的将电子锁打开。并在系统设定时间(5s)电子锁自动执行关门的动作。由于电子锁价格不菲,且未有实际的运通,因而未采购此产品。对于未来地方方向可以将蓝牙模块移植到单片机上,以达到小而美且功能强大的产品,符合蓝牙在个人无线通讯设备具有的特色。

关键字:无线网络  技术

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0416/article_7110.html
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