基于非接觸式ID卡技術(shù)設(shè)計(jì)的巡更系統(tǒng)

隨著生活水平的不斷提高，人們對自己的居住環(huán)境要求愈來愈高，其中居住環(huán)境的安防設(shè)施如：可視對講、監(jiān)控、巡更、安防報(bào)警等系統(tǒng)便是智能小區(qū)的基本設(shè)施?，F(xiàn)在應(yīng)用比較多的巡更系統(tǒng)是采用接觸式技術(shù)采集信息，這種巡更系統(tǒng)如果使用的時(shí)間和次數(shù)到一定程度時(shí)，信息鈕與采集器之間的接觸部位便會因磨損或生銹而導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集錯(cuò)誤、失效。采用非接觸式id卡技術(shù)便可以避免這種缺點(diǎn)。

非接觸id卡的數(shù)據(jù)讀取具有非接觸性，即根據(jù)不同的硬件電路設(shè)計(jì)，可以在距離非接觸id卡4～10 cm處讀取數(shù)據(jù)。因此，讀取非接觸式id卡數(shù)據(jù)無需機(jī)械接觸即可完成，避免了接觸式數(shù)據(jù)讀取而產(chǎn)生的卡的損傷、時(shí)間長久而生銹，從而大大提高了卡的使用壽命。此外，非接觸式id卡還可以按不同的應(yīng)用采用一行封裝，如硬幣型、柱型，并可以將其預(yù)埋于目的位置。

2　非接觸式id卡及讀卡頭gp-8的主要特性

內(nèi)部都有激光可編程rom，卡號便存儲在其中。讀卡頭主要有臺灣集嘉公司的gp-8和gp-20們都采用125 khz的典型工作頻率，調(diào)制方式為曼徹斯特碼（manchester）調(diào)制，位數(shù)據(jù)傳輸周期為512μs?！　?br>
讀卡頭在工作時(shí)產(chǎn)生一個(gè)125 khz的電磁場來擴(kuò)展他的距離，當(dāng)射頻卡（非接觸id卡）放于讀卡頭的附近，他從電磁場提取感應(yīng)電，感應(yīng)能足以夠他內(nèi)部使用。射頻卡的數(shù)據(jù)以調(diào)幅形式發(fā)射，讀卡頭可檢測到這些信號并將他們轉(zhuǎn)變成原數(shù)據(jù)。 讀卡頭gp-8在最低工作電壓5v便有好的讀距離?；据敵霾考蓸?gòu)成多種通用格式，包括韋更（wiegand）、磁卡仿真，所以他可升級現(xiàn)役的安裝。表1為gp-8的管腳介紹。gp-8的輸出接口可被用戶定制，如表2所示。

本例應(yīng)用他的serial asdii（rs232）數(shù)據(jù)輸出格式，serial ascii（rs232）數(shù)據(jù)格式如下（均為十六進(jìn)制數(shù)表示）：

stx：起始字，為02h。

data：數(shù)據(jù)主體，10個(gè)字節(jié)，均為hexascii碼?！?br>
checksum：校驗(yàn)和，2個(gè)字節(jié)。如校驗(yàn)和為04fh，則checksum為“4”（ascii碼034h）和“f”（ascii碼046h）。

etx：結(jié)束字，為03h。

3　巡更系統(tǒng)之信息采集器工作原理

巡更系統(tǒng)（離散式）主要由信息采集器、信息鈕、管理軟件組成。信息采集器的主要功能就是采集信息鈕號（卡號）和采集時(shí)間，他的時(shí)鐘數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定，然后將所采集的信息送給計(jì)算機(jī)。信息采集器的原理結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

（1）工作原理過程1：信息采集

信息采集器與信息鈕（非接觸式id卡）非接觸感應(yīng)，信息鈕的數(shù)據(jù)以調(diào)幅形式發(fā)射給gp-8讀卡頭，讀卡頭將數(shù)據(jù)接收并還原之后以波特率9600 b／s發(fā)送給89c2051單片機(jī)接收口，單片機(jī)將數(shù)據(jù)壓縮處理，即將2個(gè)ascii碼字節(jié)壓縮成1個(gè)hex碼，如卡號為“123400abcd”可以壓縮成5個(gè)hex字節(jié)，如：12h，34h，00h，abh，cdh，以節(jié)約e2prom-24c32的存儲空間，然后讀取pcf8563時(shí)間數(shù)據(jù)，與壓縮后的卡號一同存儲到e2prom-24c32中，并更新地址指針。

（2）工作原理過程2：數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)并刷新時(shí)間

將信息采集器與計(jì)算機(jī)連接（rs232口），打開計(jì)算機(jī)管理軟件。計(jì)算機(jī)給信息采集器發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令，信息采集器響應(yīng)后將數(shù)據(jù)還原成ascii碼，并將數(shù)據(jù)一簇一簇（卡號＋采集時(shí)間）地發(fā)送給計(jì)算機(jī)，直到地址指針?biāo)肝恢?。然后?jì)算機(jī)更新信息采集器的時(shí)鐘數(shù)據(jù)，信息采集器更新地址指針為0。

4　信息采集器硬件設(shè)計(jì)

用單片機(jī)89c2051來實(shí)現(xiàn)對gp-8讀卡頭的數(shù)據(jù)采集、對e2prom-24c32存儲器數(shù)據(jù)存儲、對時(shí)鐘芯片pcf8563時(shí)間讀取控制。數(shù)據(jù)通過max232電平轉(zhuǎn)換發(fā)送給計(jì)算機(jī)。為了確保時(shí)鐘芯片pcf8563的連續(xù)工作，用一個(gè)3 v電池給他供電，并在其電源端并接一個(gè)大電容以備換電池時(shí)繼續(xù)工作。因?yàn)?4c32和pcf8563都是i2c器件，可以共用同一數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線，但本例中89c2051的接口資源還有富余，所以將他們分開，以便軟件設(shè)計(jì)。單片機(jī)的p1．0，p1．1腳分別作為e2prom-24c32存儲器的串行數(shù)據(jù)/地址和串行時(shí)鐘線；單片機(jī)的p1．2，p1．3腳分別作為pcf8563時(shí)鐘芯片的串行數(shù)據(jù)／地址和串行時(shí)鐘線。圖2是信息采集器的主要電路原理圖。

5　時(shí)鐘芯片pcf8563t

pcf8563是philips公司推出的一款帶i2c總線，具有極低功耗的多功能時(shí)鐘／日歷芯片。pcf8563的多種報(bào)警功能、定時(shí)器功能、時(shí)鐘輸出功能以及中斷輸出功能能完成各種復(fù)雜的定時(shí)服務(wù)，甚至可為單片機(jī)提供看門狗功能。內(nèi)部時(shí)鐘電路、內(nèi)部振蕩電路、內(nèi)部低電壓檢測電路（1．0 v）、以及兩線制i2c總線通訊方式不但使外圍電路極其簡潔，而且也增加了芯片的可靠性。當(dāng)然作為時(shí)鐘芯片pcf8563亦解決了2000年問題，因而pcf8563是一種性價(jià)比極高的時(shí)鐘芯片。他廣泛應(yīng)用于電話傳便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。下面將主要的性能指標(biāo)做一綜合：

①寬電壓范圍1．0～5．5 v， 復(fù)位電壓vlow＝1．0 v；
②超低功耗典型值為0．25 a；　　
③4種報(bào)警功能和定時(shí)器功能；　　
④內(nèi)部復(fù)位電路內(nèi)部振蕩器電路和內(nèi)部低壓檢測電路；
⑤中斷輸出和可編程時(shí)鐘輸出功能；　　
⑥400 khz i2c總線

5．1　pcf8563的管腳描述　

　管腳描述如表3所示

5.2 pcf8563內(nèi)部寄存器　　
pcf8563共有16個(gè)寄存器，其中00h，01h為控制方式寄存器；09h，0ch為報(bào)警功能寄存器；0dh為時(shí)鐘輸出寄存器；0eh和0fh為定時(shí)器功能寄存器；02h，08h為秒年時(shí)間寄存器。各寄存器的位描述綜合如表4所示。6 e2prom-24c32存儲器 本例中用24c32作為數(shù)據(jù)存儲器。他是一個(gè)32kb串行cmos-e2prom，內(nèi)部含有4 096個(gè)字節(jié)，每字節(jié)為8b。先進(jìn)cmos技術(shù)減少了器件的功耗，24c32有一個(gè)32 b頁寫緩沖器，該器件通過i2c總線接口進(jìn)行操作。

（1）管腳描述如表5所示。

（2）功能描述　　

24c32支持i2c總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，i2c總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器，任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器，數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。24c32是作為從器件被操作的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的模式。

7　軟件設(shè)計(jì) 巡更系統(tǒng)的軟件包括2個(gè)部分：　　

信息采集器的單片機(jī)匯編軟件和為計(jì)算機(jī)的管理軟件。本例只將信息采集器的單片機(jī)匯編軟件的流程框圖介紹一下，根據(jù)以上介紹和i2c總線協(xié)議規(guī)定，我們不難設(shè)計(jì)信息采集器的單片機(jī)匯編軟件。

根據(jù)圖2和信息采集器主要原理電路和pcf8563的約定，24c32的總線地址為0a0h，pcf8563的總線地址為0a2h。 計(jì)算機(jī)管理軟件是基于控制對象可視化編程的vb6．0編制，利用他的mscomm控件來實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)通訊。mscomm是微軟公司為了方便用戶的串口通訊編制而開發(fā)的一種active x控件，與其他控件一樣，mscomm控件也是使用許多的屬性和用戶進(jìn)行交互的。利用vb6．0的access 2．0／7．0來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作機(jī)管理。 圖3是信息采集器的軟件框圖。

8　結(jié) 語

本文介紹的巡更系統(tǒng),通過在實(shí)際應(yīng)用中的使用情況看來,提高了系統(tǒng)的工作可靠性和使用壽命,大大降低了系統(tǒng)的制造成本,方便了保安人員的操作使用