基于韦根码协议的数字化智能门禁管理系统硬件设计

戴曰梅，袁会杰

摘要：通过实现嵌入式韦根码协议单片机与远程管理主机之间的网络数据传输，并结合2000年以后在世界范围内飞速发展的非接触式IC技术，开发出新型的数字化智能管理系统。该新型现代化安全门禁管理系统能够利用现代企业或社区内部已普遍架设的互联网的线路，提供使用者把数字化智能管理系统融入成为局域网甚至是互联网的一部份。方便管理者统一管理，而不需另外花大量的时间与资金架设线路，既能提高数据传输的效能，又能节省管理方面的开销。

关键词：数字化智能门禁管理系统；韦根码协议；非接触式IC技术

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：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

完整的数字化智能管理系统需要实现提供友好的监控界面，配以反复询问功能，可随时掌握小区和单位进出人员的一举一动并随时进行查询记录，还支持报表打印。还能随时设定时间和修改时间，可根据不同单位的不同情况，设置各种各样的日编程、周编程、节假日编程等，还可根据小区或单位的不同要求设定不同的访问组，即规定哪些人可以进哪些人不可以进。同一个数字化智能门禁管理系统的不同读卡器，允许使用不同的访问权限，可以用多台计算机随时用遥控的方式对出现紧急情况进行门控操作。系统的大量配置信息都下载到各个控制器，数字化智能门禁管理控制器根据这些配置信息就可以判断卡是否有效，从而做出要不要开门的处理。提高了系统的可靠性，减小了整个系统的危险性。

1数字化智能门禁管理系统的设计要求

根据实际情况，数字化智能门禁管理系统控制器主要应该实现的功能有：随时随地的对有效卡进行处理和识别、获取读卡器读到的卡号、修改时间、显示时间、对开关门进行记录，不具有忽然断电进行保护存储、数字化智能门禁管理系统可通过互联网随时与各个门禁进行通讯。另外，数字化智能门禁管理控制器内部虽然有定时计数器，但在设计中因为控制器的工作量很大，如果利用起本身携带的时钟，会在很大程度下影响控制器的工作，另外，在无法预知的突然断电或掉电时，计时器会停止工作，再次通电需要对计时器进行修改，大大影响了正常的工作，所以，在本设计中采用了实时计时器芯片DS1302等措施，精度较高，可以随时通过安装的软件读取时间数据。框图如图1所示。

图1带IP节点的门禁控制器原理框图

2基于韦根协议的电路接口设计

韦根协议是目前数字化智能门禁管理系统中各类读卡器应用的最为广泛的一种数据接口方式，现在早已经渐渐成为一种门禁行业的标准。

两路韦根接口读卡器输入的硬件设计如图2所示。

图2韦根协议时序图

通过对韦根码协议的了解，针对韦根信号的特点，采用设计的两路韦根码卡号采集的电路如图3所示，

图3韦根卡号采集电路

Data L、Data H分别由1.5K电阻输入两路独立的接收通道，经过30K上拉电阻，使Data H、Data L在空闲状态下可靠地处于高电平，然后，信号经调理电路整形后输入给微处理器的INT0、INT1和两个I/O端口T1和T2。

3 RTL8019AS内部结构

RTL8019AS是一种高度集成的以互联网芯片，能非常方便地兼容NE2000掉电等特性并很好地实现Plug and Play，由于它具有三种等级的断电掉电模式，所以它是作为绿色环保电脑的互联网设备的最佳选择。在全双工模式下，如果是连接到一个同样是全双工的集线器或交换机，就可实现同时发送和接收。

RTL8019AS在内部已经集成了16K字节的SRAM。其内部如图4所示，主要由接收循环冗余校验校验、接收逻辑控制器、发送循环冗余校验校验、FIFO逻辑队列、内部总线、I/O缓冲区组成接收计数器、发送逻辑控制器。

图4 RTL8019AS内部结构框图

其中的每一个小模块都能由相应的寄存器进行指挥。RTL8019AS的工作过程大体是：发送逻辑将FIFO送来的字节在发送计时器的控制下逐步按位推出，并且传到循环冗余校验器；循环冗余校验逻辑在收到时对输进来的数据进行循环冗余校验，将结果与帧尾的循环冗余校验码比较，接收逻辑在接收时钟的控制下，将串行数据拼接成字节送到FIFO和循环冗余校验；如不同，该帧数据将被拒收，在发送时循环冗余校验对帧数据产生循环冗余校验,并附加在数据尾传送；地址识别逻辑对接收帧的最终地址与预先设置的当地物理地址进行比较，如果不同而且又不满足广播地址的提前设置要求，该帧数据将被拒收；FIFO逻辑对收发的数据作16字节的缓冲，实现高速外设和主存储器之间自动成批交换数据尽量减少CPU干预的输入/输出请求的频率。

4 RAM的扩展

根据设计要求，数字化智能门禁管理系统控制器的各种配置信息、周编程、节假日编程、日编程、读卡器定义信息、卡定义信息，以及报警信息和刷卡记录都要存储在本地控制器中，因此随机读写存储器空间的扩展显得尤为重要。

中根据需要可以扩展128KB的628128或62256等并行数据线的易失性随机读写存储器，然后通过提前准备的电池供电，维持其数据可在一个很长的时间内不丢失。电路图如图5所示。

图5 RAM扩展电路图

5设计16路开关量输入/输出电路及计时器电路

1）设计16路开关量输入电路：16路开关量输入的动作涉及到外界被测量数据的改变，如门是否需要开关、即时断电、意外掉电的状态等。

2）设计计时器电路：在数字化智能门禁管理系统控制系统中，要对打卡的操作时间以及门禁开关的变化动作时间进行详细记录，因此需要非常精确的计时。在基于RS232/485网络的双门智能化门禁控制器中直接使用FM31256内置的时钟，其余控制器中都是使用了实时计时芯片DS1302。DS1302具有更加详细的计时功能；供电电压为2.5～6V串行I/O接口通讯；具有31个字节的可电池备份的非易失性外存储器。DS1302与微处理器的接口电路如图6所示。

图6时钟电路

3）继电器输出驱动电路：由于带IP节点的数字化智能门禁管理系统控制器为单门结构，因此控制器需要2路继电器输出。为了降低成本，也是为了使电路更简单明了，直接使用CPU通过电子管驱动直流继电器，为了进行直流继电器动作的状态显示，在每个直流继电器上都配有一个指示灯和一个限流电阻（1.2K）。电路如图7所示。

图7继电器输出驱动电路图

参考文献：

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

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

[3]谢兵.面向嵌入式系统的网络通信协议uIP[J].电子技术应用,2003(12):60-62.

[4]宋海兰.基于TCP/IP协议射频卡门禁系统的设计[D].吉林大学,2002.

[5]张懿慧,陈泉林.源码开放的TCP/IP协议栈在远程监测中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2004(11):61-64.

[6]邬宽明.单片机外围器件使用手册-数据传输接口器件分册[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998.