專利名稱：基于Zigbee技術的門禁管理方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種門禁管理系統，尤其是一種基于Zigbee技術的門禁管理方法及
直ο
背景技術：
門禁管理系統是新型現代化安全管理系統，是解決重要部門出入口實現安全防范 管理的有效措施，現已廣泛應用于辦公樓、住宅小區、酒店、銀行等場所。當前的門禁管理系 統主要采用有線網絡技術，即采用TCP/IP或者RS485通訊方式組建門禁有線網絡，這種組 網方式需要進行大量的線路設計施工，周期長且成本高，一旦安裝好就不能方便地更換管 理中心的位置，并且網絡一旦形成便很難添加新的門禁設備，十分不利于后期的維護與擴 展工作。隨著近年來無線技術的發展，無線網絡技術憑借其低成本、易擴展等特點已經在 門禁管理系統中逐漸取代有線網絡技術。申請號為“200310117558. X”的中國發明專利公 開了一種無線門禁控制系統，其包括有門禁主控制裝置、無線信號傳輸裝置、控制終端，其 中門禁主控制裝置與無線信號傳輸裝置之間通過電連接進行信號的傳送，控制終端與無線 信號傳輸裝置通過彼此設有的無線信號收發裝置進行控制信號的傳送。發明采用GPRS/短 信組網技術和數據加密技術來提高其可靠性和安全性。這種方法雖然具有結構合理、功能 強大、使用方便的特點，但是其功耗高、成本高的缺點也制約了其推廣使用。相對于此技術 以及其它無線網絡技術，Zigbee技術具有如下的優點低功耗、可靠數據傳輸、低成本、短 時延、節點通信設置易于配置、網絡容量大、安全性高、全球通用性和完好的開放性等，目前 已廣泛應用于工業監控、傳感器網絡、家庭監控、安全系統等領域。因此，如何將Zigbee無線網絡技術應用于門禁管理系統成為亟待解決的問題。
發明內容
本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種低功耗、低成本的 基于Zigbee技術的門禁管理方法及裝置。本發明提供了一種基于Zigbee技術的門禁管理方法，首先，門禁Zigbee終端節點 將從射頻卡處得到的門禁信息通過無線方式傳送至門禁Zigbee網絡協調器節點，然后所 述門禁計算機管理裝置對門禁Zigbee網絡協調器節點通過有線通信模塊傳送的門禁信息 進行處理得到控制信號，最后所述門禁Zigbee網絡協調器節點將控制信號通過無線方式 傳送至門禁Zigbee終端節點，由門禁Zigbee終端節點執行門禁操作。具體包括以下步驟(1)門禁信息讀取門禁Zigbee終端節點中的射頻接口模塊通過無線方式從射 頻卡中讀取門禁信息，例如公司代碼信息、卡號信息等，然后將門禁信息傳送至門禁Zigbee 終端節點中的Zigbee芯片模塊。(2)門禁信息傳送門禁Zigbee終端節點中的Zigbee芯片模塊通過無線方式將門禁信息傳送至門禁Zigbee網絡協調器節點中的Zigbee芯片模塊，然后該Zigbee芯片模 塊通過門禁Zigbee網絡協調器節點中的接口模塊傳送至門禁計算機管理裝置。(3)計算機控制門禁計算機管理裝置對傳送來的門禁信息與自身數據庫中的相 應內容進行匹配，判斷傳送來的門禁信息是否已經存在于門禁計算機自身數據庫中，即是 否為已經注冊的合法信息。如果是，則發出開門控制信號等；如果否，則發出不開門控制信 號、警告控制信號等。(4)控制信號傳送門禁Zigbee網絡協調器節點中的接口模塊接收到門禁計算 機管理裝置傳送來的控制信號后，將該控制信號通過門禁Zigbee網絡協調器節點中的 Zigbee芯片模塊以無線方式傳送至門禁Zigbee終端節點中的Zigbee芯片模塊。(5)執行門禁操作門禁Zigbee終端節點中的Zigbee芯片模塊接收到控制信號 后，根據接收到的各種控制信號執行相應門禁操作，如控制門開或不開，并控制門禁Zigbee 終端節點中的交互模塊顯示相應內容，如門禁提示語、進入時間、卡號信息等。所述步驟(1)中，在門禁Zigbee傳感器節點中的射頻接口模塊通過射頻卡讀取門 禁信息的同時，從交互模塊輸入門禁信息，然后將兩部分信息傳送至Zigbee芯片模塊。本發明還提供一種實施上述方法的基于Zigbee技術的門禁管理裝置，包括射頻 卡、門禁Zigbee終端節點、門禁Zigbee網絡協調器節點和門禁計算機管理裝置；射頻卡與 門禁Zigbee終端節點通過無線方式相連；門禁Zigbee終端節點與門禁Zigbee網絡協調器 節點通過無線方式相連；門禁Zigbee網絡協調器節點和門禁計算機管理裝置通過接口模 塊相連。所述門禁Zigbee終端節點包括Zigbee芯片模塊、射頻接口模塊、交互模塊以及供 電模塊，Zigbee芯片模塊與射頻接口模塊之間、Zigbee芯片模塊與交互模塊之間、供電模 塊與各模塊之間通過電路連接。所述門禁Zigbee網絡協調器節點包括Zigbee芯片模塊、接口模塊以及供電模塊， Zigbee芯片模塊和接口模塊之間、供電模塊和各模塊之間通過電路連接。所述門禁Zigbee網絡協調器節點和門禁計算機管理裝置通過RS232通信方式完 成門禁信息或控制信號的傳送。所述門禁管理系統中ZigBee網絡拓撲結構采用星型網絡結構，只有一個網絡協 調器節點，用并行方式傳送信息。所述門禁Zigbee終端節點中設有用于對Zigbee芯片模塊、射頻接口模塊、交互模 塊供電的供電模塊。所述門禁Zigbee網絡協調器節點中設有用于對Zigbee芯片模塊、接口模塊供電 的供電模塊。本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果1、一種基于Zigbee技術的門禁管理系統相對于有線門禁系統，具有施工成本低、 時間短且擴展網絡結構以及添加新的門禁裝置簡單便捷的特點。2、本發明中Zigbee芯片模塊自身集成射頻前端、內存、微控制器以及128位的AES 硬件加密模塊，相比其它無線門禁系統，具有高安全性、低復雜度的特點。3、本發明中由于Zigbee技術具有低功耗、可靠數據傳輸、低成本、短時延、節點通 信設置易于配置、網絡容量大、安全性高、全球通用性和完好的開放性等優點，尤其適用于
5工業監控、傳感器網絡、家庭監控、安全系統等領域。4、本發明中采用ZigBee網絡拓撲結構中的星型網絡結構，相比其它無線網絡，結 構簡單且無需大量協調器節點，實現方便且成本較低。
圖1是本發明在實施例1的原理框圖；圖2為本發明的網絡結構示意圖；圖3為本發明中Zigbee芯片模塊的原理圖；圖4為本發明中射頻接口模塊的原理圖；圖5是本發明在實施例2的原理框圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限 于此。實施例1如圖1所示，一種基于Zigbee技術的門禁管理裝置，包括射頻卡104、門禁Zigbee 終端節點103、門禁Zigbee網絡協調器節點102和門禁計算機管理裝置101 ；所述射頻卡 104與門禁Zigbee終端節點103通過無線方式相連；門禁Zigbee終端節點103與門禁 Zigbee網絡協調器節點102通過無線方式相連；門禁Zigbee網絡協調器節點102和門禁 計算機管理裝置101通過接口模塊202相連。所述門禁Zigbee終端節點103包括Zigbee芯片模塊204、射頻接口模塊205、交 互模塊206以及供電模塊207，Zigbee芯片模塊204與射頻接口模塊205之間、Zigbee芯 片模塊204與交互模塊206之間、供電模塊207與各模塊之間通過電路連接。所述門禁Zigbee網絡協調器節點102包括Zigbee芯片模塊201、接口模塊202以 及供電模塊203，Zigbee芯片模塊201和接口模塊202之間、供電模塊203和各模塊之間通 過電路連接。所述門禁Zigbee網絡協調器節點102和門禁計算機管理裝置101通過RS232通 信方式完成門禁信息或控制信號的傳送。所述門禁Zigbee終端節點103中設有用于對Zigbee芯片模塊204、射頻接口模塊 205、交互模塊206供電的供電模塊207。所述門禁Zigbee網絡協調器節點102中設有用于對Zigbee芯片模塊201、接口模 塊202供電的供電模塊203。如圖2所示，所述門禁管理系統中ZigBee網絡拓撲結構采用星型網絡結構，只有 一個網絡協調器節點，用并行方式傳送信息。所述Zigbee芯片模塊的原理圖如圖3所示，模塊包括有U1、非平衡天線、晶振、 電感、電容、電阻、按鍵。本實施例中，Ul使用符合Zigbee技術的2. 4GHz射頻系統單芯片 CC2430。芯片CC2430上整合了 Zigbee射頻前端、內存、微控制器以及128位的AES硬件加 密，僅需要很少的外圍部件配合就能實現門禁信號的收發功能以及門禁裝置的基本功能， 相比其它無線網絡，結構簡單且安全性極高。
非平衡天線與Ul的32、33、34腳連接，并與電感L1、L2、L3以及電容C2、C63連接， 實現無線信號的收發。晶振Xl與Ul的19、21腳連接，并與電容C191、C211連接，實現為無 線信號收發提供32M的精準頻率。晶振Y5與Ul的43、44腳連接，并與電容C431、C441連 接，實現為Ul工作提供32. 768K的精準頻率。R221、R261為偏置電阻，與Ul的22、26腳連 接，為32M晶振提供合適的工作電流。電阻R406、電容C678以及按鍵S4與Ul的10腳連 接，共同實現Ul的復位功能。電容C71、C411與Ul的7、20、41、47腳連接，C421與Ul的42 腳連接，C11、C101、C371 與 Ul 的 25、27_31、35_40 腳連接，C241 與 Ul 的 24 腳連接，C231 與 Ul的23腳連接，實現濾波功能。所述射頻接口模塊205的原理圖如圖4所示，模塊包括U2、U3、晶振、電感、電阻、 電容。本實施例中，U2使用射頻接口芯片MF RC531，U3使用譯碼器74HC138。因為Ul沒有 ALE信號，所以U2選用專用地址接法，為了使芯片Ul能夠與U2之間實現快速數據交換，則 需要按總線方式來連接Ul與U2。具體連接方式如下U2的ALE引腳21腳通過電阻R13接 高電平VCC，Ul的8位總線P0. 0 P0. 7與U2的DO D7連接，即Ul的11-18腳與U2的 13-20腳連接，Ul的Pl. 3 Pl. 5經U3譯碼產生高位地址形成U2的片選nCS，即Ul的2_5 腳與U3的1-4腳連接，U3的15腳與U2的9腳連接，Ul的Pl. 0 Pl. 2作為U2的地址線 以選擇各頁寄存器，即Ul的9、8、6腳與U2的22、23、24腳連接。U2的5、8、3、4、27、7、29、30腳與圖示中的電感、電容、電阻連接，實現與射頻卡之 間的無線信號收發功能。晶振X3與U2的1、32腳連接，并與電容C6、C7連接，實現為無線 信號收發提供13. 56M的精準頻率。電容C4、C5與U2的6、25、26腳連接，實現濾波功能。結合圖1裝置詳細說明一種基于Zigbee技術的門禁管理方法，首先，門禁Zigbee 終端節點103將從射頻卡104處得到的門禁信息通過無線方式傳送至門禁Zigbee網絡協 調器節點102，然后所述門禁計算機管理裝置101對門禁Zigbee網絡協調器節點102通過 有線通信模塊傳送的門禁信息進行處理得到控制信號，最后所述門禁Zigbee網絡協調器 節點102將控制信號通過無線方式傳送至門禁Zigbee終端節點103，由門禁Zigbee終端節 點103執行門禁操作。具體包括以下步驟(1)門禁信息讀取門禁Zigbee終端節點103中的射頻接口模塊205通過無線方 式從射頻卡104中讀取門禁信息，例如公司代碼信息、卡號信息等，然后將門禁信息傳送至 門禁Zigbee終端節點103中的Zigbee芯片模塊204。(2)門禁信息傳送門禁Zigbee終端節點103中的Zigbee芯片模塊204通過無 線方式將門禁信息傳送至門禁Zigbee網絡協調器節點102中的Zigbee芯片模塊201，然后 該Zigbee芯片模塊201通過門禁Zigbee網絡協調器節點102中的接口模塊202傳送至門 禁計算機管理裝置101。(3)計算機控制門禁計算機管理裝置101對傳送來的門禁信息與自身數據庫中 的相應內容進行匹配，判斷傳送來的門禁信息是否已經存在于門禁計算機自身數據庫中， 即是否為已經注冊的合法信息。如果是，則發出開門控制信號等；如果否，則發出不開門控 制信號、警告控制信號等。(4)控制信號傳送門禁Zigbee網絡協調器節點102中的接口模塊202接收到門 禁計算機管理裝置101傳送來的控制信號后，將該控制信號通過門禁Zigbee網絡協調器節
7點102中的Zigbee芯片模塊201以無線方式傳送至門禁Zigbee終端節點103中的Zigbee 芯片模塊204。(5)執行門禁操作門禁Zigbee終端節點103中的Zigbee芯片模塊204接收到 控制信號后，根據接收到的各種控制信號執行相應門禁操作，如控制門開或不開，并控制門 禁Zigbee終端節點103中的交互模塊206顯示相應內容，如門禁提示語、進入時間、卡號信
肩、^^ ο所述門禁Zigbee終端節點103中有供電模塊207，用于Zigbee芯片模塊204、射 頻接口模塊205、交互模塊206的供電。所述門禁Zigbee網絡協調器節點102中有供電模塊203，用于Zigbee芯片模塊 201、接口模塊202的供電。實施例2本實施例除下述特征外其他結構同實施例1 如圖5所示，在門禁Zigbee終端節 點103中的交互模塊208具有門禁密碼輸入功能，在門禁Zigbee終端節點103中的射頻接 口模塊205通過射頻卡104讀取門禁信息的同時，從交互模塊208輸入門禁信息，然后將兩 部分信息傳送至Zigbee芯片模塊204。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
8
權利要求
一種基于Zigbee技術的門禁管理方法，其特征在于步驟為門禁Zigbee終端節點將從射頻卡處得到的門禁信息通過無線方式傳送至門禁Zigbee網絡協調器節點；然后門禁計算機管理裝置對所述門禁Zigbee網絡協調器節點通過有線通信模塊傳送的門禁信息進行處理得到控制信號，最后所述門禁Zigbee網絡協調器節點將控制信號通過無線方式傳送至門禁Zigbee終端節點，由門禁Zigbee終端節點執行門禁操作。
2.根據權利要求1所述的基于Zigbee技術的門禁管理方法，其特征在于步驟具體如下(1)門禁信息讀取門禁Zigbee終端節點中的射頻接口模塊通過無線方式從射頻卡中 讀取門禁信息，然后將門禁信息傳送至門禁Zigbee終端節點中的Zigbee芯片模塊；(2)門禁信息傳送門禁Zigbee終端節點中的Zigbee芯片模塊通過無線方式將門禁 信息傳送至門禁Zigbee網絡協調器節點中的Zigbee芯片模塊，然后該Zigbee芯片模塊通 過門禁Zigbee網絡協調器節點中的接口模塊傳送至門禁計算機管理裝置；(3)計算機控制門禁計算機管理裝置對傳送來的門禁信息與自身數據庫中的相應內 容進行匹配，判斷傳送來的門禁信息是否已經存在于門禁計算機自身數據庫中，如果是，則 發出開門控制信號；如果否，則發出不開門控制信號或警告控制信號；(4)控制信號傳送門禁Zigbee網絡協調器節點中的接口模塊接收到門禁計算機管理 裝置傳送來的控制信號后，將該控制信號通過門禁Zigbee網絡協調器節點中的Zigbee芯 片模塊以無線方式傳送至門禁Zigbee終端節點中的Zigbee芯片模塊；(5)執行門禁操作門禁Zigbee終端節點中的Zigbee芯片模塊接收到控制信號后，根 據接收到的各種控制信號執行相應門禁操作，并控制門禁Zigbee終端節點中的交互模塊 顯示相應內容。
3.根據權利要求2所述的基于Zigbee技術的門禁管理方法，其特征在于，所述步驟 (1)中，在門禁Zigbee傳感器節點中的射頻接口模塊通過射頻卡讀取門禁信息的同時，從 交互模塊輸入門禁信息，然后將兩部分信息傳送至Zigbee芯片模塊。
4.一種基于Zigbee技術的門禁管理裝置，其特征在于，包括射頻卡、門禁Zigbee終端 節點、門禁Zigbee網絡協調器節點和門禁計算機管理裝置；射頻卡與門禁Zigbee終端節點 通過無線方式相連；門禁Zigbee終端節點與門禁Zigbee網絡協調器節點通過無線方式相 連；門禁Zigbee網絡協調器節點和門禁計算機管理裝置通過接口模塊相連。
5.根據權利要求4所述的基于Zigbee技術的門禁管理裝置，其特征在于，門禁Zigbee 終端節點包括Zigbee芯片模塊、射頻接口模塊、交互模塊以及供電模塊，Zigbee芯片模塊 與射頻接口模塊之間、Zigbee芯片模塊與交互模塊之間、供電模塊與各模塊之間通過電路 連接。
6.根據權利要求4所述的基于Zigbee技術的門禁管理裝置，其特征在于，所述門禁 Zigbee網絡協調器節點包括Zigbee芯片模塊、接口模塊以及供電模塊，Zigbee芯片模塊和 接口模塊之間、供電模塊和各模塊之間通過電路連接。
7.根據權利要求4所述的基于Zigbee技術的門禁管理裝置，其特征在于，所述門禁 Zigbee網絡協調器節點和門禁計算機管理裝置通過RS232通信方式完成門禁信息或控制 信號的傳送。
8.根據權利要求6所述的基于Zigbee技術的門禁管理裝置，其特征在于，所述門禁管理系統中ZigBee網絡拓撲結構采用星型網絡結構，只有一個網絡協調器節點，用并行方式 傳送信息。
9.根據權利要求4或5所述的基于Zigbee技術的門禁管理裝置，其特征在于，所述門 禁Zigbee終端節點中設有用于對Zigbee芯片模塊、射頻接口模塊、交互模塊供電的供電模 塊。
10.根據權利要求4或6所述的基于Zigbee技術的門禁管理裝置，其特征在于，所述門 禁Zigbee網絡協調器節點中設有用于對Zigbee芯片模塊、接口模塊供電的供電模塊。
全文摘要
本發明公開了一種基于Zigbee技術的門禁管理方法和裝置，其方法是門禁Zigbee終端節點將從射頻卡處得到的門禁信息通過無線方式傳送至門禁Zigbee網絡協調器節點；然后門禁計算機管理裝置對所述門禁Zigbee網絡協調器節點通過有線通信模塊傳送的門禁信息進行處理得到控制信號，最后所述門禁Zigbee網絡協調器節點將控制信號通過無線方式傳送至門禁Zigbee終端節點，由門禁Zigbee終端節點執行門禁操作。其裝置包括射頻卡、門禁Zigbee終端節點、門禁Zigbee網絡協調器節點和門禁計算機管理裝置。本發明具有低功耗、低成本、高安全性、低復雜度、網絡結構簡單等特點。
文檔編號G07C9/00GK101916464SQ20101026301
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月25日 優先權日2010年8月25日
發明者徐向民, 楊劼學, 許立騰 申請人:華南理工大學