基于非接觸式ID卡技術設計的巡更系統(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)境的安防設施如：可視對講、監(jiān)控、巡更、安防報警等系統(tǒng)便是智能小區(qū)的基本設施?，F(xiàn)在應用比較多的巡更系統(tǒng)是采用接觸式技術采集信息，這種巡更系統(tǒng)如果使用的時間和次數(shù)到一定程度時，信息鈕與采集器之間的接觸部位便會因磨損或生銹而導致數(shù)據(jù)采集錯誤、失效。采用非接觸式id卡技術便可以避免這種缺點。

非接觸id卡的數(shù)據(jù)讀取具有非接觸性，即根據(jù)不同的硬件電路設計，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用采用一行封裝，如硬幣型、柱型，并可以將其預埋于目的位置。

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。　　

讀卡頭在工作時產(chǎn)生一個125 khz的電磁場來擴展他的距離，當射頻卡（非接觸id卡）放于讀卡頭的附近，他從電磁場提取感應電，感應能足以夠他內(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蓸嫵啥喾N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（均為十六進制數(shù)表示）：

stx：起始字，為02h。

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

etx：結束字，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）和采集時間，他的時鐘數(shù)據(jù)由計算機系統(tǒng)時間設定，然后將所采集的信息送給計算機。信息采集器的原理結構框圖如圖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，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單片機接收口，單片機將數(shù)據(jù)壓縮處理，即將2個ascii碼字節(jié)壓縮成1個hex碼，如卡號為“123400abcd”可以壓縮成5個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)送給計算機并刷新時間

將信息采集器與計算機連接（rs232口），打開計算機管理軟件。計算機給信息采集器發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令，信息采集器響應后將數(shù)據(jù)還原成ascii碼，并將數(shù)據(jù)一簇一簇（卡號＋采集時間）地發(fā)送給計算機，直到地址指針所指位置。然后計算機更新信息采集器的時鐘數(shù)據(jù)，信息采集器更新地址指針為0。

4　信息采集器硬件設計

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

5　時鐘芯片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鐘／日歷芯片。pcf8563的多種報警功能、定時器功能、時鐘輸出功能以及中斷輸出功能能完成各種復雜的定時服務，甚至可為單片機提供看門狗功能。內(nèi)部時鐘電路、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。當然作為時鐘芯片pcf8563亦解決了2000年問題，因而pcf8563是一種性價比極高的時鐘芯片。他廣泛應用于電話傳便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領域。下面將主要的性能指標做一綜合：

①寬電壓范圍1．0～5．5 v， 復位電壓vlow＝1．0 v；
②超低功耗典型值為0．25 a；　　
③4種報警功能和定時器功能；　　
④內(nèi)部復位電路內(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個寄存器，其中00h，01h為控制方式寄存器；09h，0ch為報警功能寄存器；0dh為時鐘輸出寄存器；0eh和0fh為定時器功能寄存器；02h，08h為秒年時間寄存器。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32kb串行cmos-e2prom，內(nèi)部含有4 096個字節(jié)，每字節(jié)為8b。先進cmos技術減少了器件的功耗，24c32有一個32 b頁寫緩沖器，該器件通過i2c總線接口進行操作。

（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　軟件設計 巡更系統(tǒng)的軟件包括2個部分：　　

信息采集器的單片機匯編軟件和為計算機的管理軟件。本例只將信息采集器的單片機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，我們不難設計信息采集器的單片機匯編軟件。

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。 計算機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控件來實現(xiàn)與單片機通訊。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行交互的。利用vb6．0的access 2．0／7．0來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作機管理。 圖3是信息采集器的軟件框圖。

8　結 語

本文介紹的巡更系統(tǒng),通過在實際應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