一種基于rfid的分布式門禁控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型請求保護一種基于RFID的分布式門禁控制系統，該系統包含三個組成單元：多個門禁控制單元，主控制器單元，上位機監控單元；所述多個門禁控制單元通過CAN總線與主控制器單元相連，主控制器單元通過網絡與上位機監控單元相連。本實用新型采用的CAN總線通訊方式，避免了傳統485總線，錯誤率高，通信速率慢的缺點，同時也避免了采用無線通訊方式，通訊不穩定的缺點，另外使用RFID技術，識別率高，成本低。
【專利說明】
一種基于RF ID的分布式門禁控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種門禁系統，具體涉及一種基于RFID技術的分布式門禁控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著人們安全性、保密性意識的不斷加強，越來越多的場合加裝了門禁系統，諸如小區單元樓入口，小區地下停車場，辦公室，酒店房間，圖書館，以及設備機房等。門禁系統可以按照人員權限給與同行許可，對不同人員給與不同節點的進入權限，這會大大提高這些重要節點的安全性，避免外人的非法闖入，避免設備財產的不必要的損失。
[0003]RFID技術，即通常所說的射頻識別技術，該技術可以通過無線電訊號識別天線范圍內的相關射頻卡，并在秘鑰驗證通過的情況下，讀取卡內數據。該技術組成包括兩個單元:讀卡器，標簽。其中讀卡器單元可以按照約定的編碼方式通過外接天線或板載天線向外發射電磁場，實現尋卡，密鑰認證，讀取卡內信息等操作;而標簽則是自帶天線的射頻卡，卡內存有相關的秘鑰以及事先存儲的相關信息，感受到外界磁場的被動式射頻卡會因電磁場存儲一部分電能，以此發送本卡的相關信息至讀卡器。
[0004]CAN總線技術也稱控制器局域網絡，是目前使用最為廣泛的現場總線。較之于傳統的RS-485總線構建的分布式系統而言，使用CAN總線具有明顯的優越性。CAN總線通信速度快，性價比高，已經成為一種具有國際標準的通用總線;另外CAN協議廢除了站地址編碼，而代之以對通信數據進行編碼，這可使不同的節點同時接收到相同的數據，這使得CAN總線構成的網絡各節點之間的數據通信實時性強，而傳統485總線只能構成一主多從的通信網絡；再有CAN總線具有非常好的錯誤處理機制，可以使通信異常的節點自動退出總線通訊，不會像傳統485總線一樣，因為某個節點而造成總線癱瘓。
[0005]綜上，現有技術還未將上述幾項技術綜合用于到門禁系統中。
【實用新型內容】
[0006]鑒于此，本實用新型的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，本實用新型提供一整套可方便在多種場合使用的分布式門禁系統，該門禁系統底層基于RFID技術實現人員區分，出入權限管理，門禁控制等。同時使用CAN總線替代485總線或無線通訊方式實現分布式組網布線。
[0007]本實用新型請求保護一種基于RFID的分布式門禁系統，該系統包含三個組成單元:多個門禁控制單元，主控制器單元，上位機監控單元;所述多個門禁控制單元通過CAN總線與主控制器單元相連，主控制器單元通過網絡與上位機監控單元相連:
[0008]門禁控制單元，由ARM核主控芯片，射頻讀卡器芯片，數據存儲芯片，CAN總線芯片，報警電路，LCD顯示系統，外圍電路，以及天線匹配電路構成，用于驗證尋卡區域范圍內符合標準的射頻卡，并控制門禁系統的開關；
[0009]主控制器單元，用于接收各個門禁控制單元通過CAN總線上傳的報警信息，控制信息，并將該信息轉換成以太網數據幀；
[0010]上位機監控單元，用于主控制器單元的數據幀，進行數據統一匯總，并實現數據管理，安全警報，記錄查詢功能。
[0011]進一步的，所述主控制器單元由ARM核主控芯片STM32F017，以太網驅動器芯片DM9161A，CAN 總線芯片 CTM1050A 構成。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型設計的分布式門禁系統的總體結構圖。
[0013]圖2為本實用新型設計的門禁控制單元示意圖。
[0014]圖3為本實用新型設計的主控制器單元示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護范圍。
[0016]如圖1所示，為本實用新型請求保護所述基于RFID的分布式門禁系統，具體包含三個組成單元:多個門禁控制單元，主控制器單元，上位機監控單元;所述多個門禁控制單元通過CAN總線與主控制器單元相連，主控制器單元通過網絡與上位機監控單元相連；
[0017]其中，門禁控制單元，如圖2所示，由ARM核主控芯片STM32F107，射頻讀卡器芯片RC530，數據存儲芯片X25043，CAN總線芯片CTM1050A，報警電路，IXD顯示系統，外圍電路，以及天線匹配電路構成，用于驗證尋卡區域范圍內符合標準的射頻卡，并控制電子鎖的打開；
[0018]本實用新型所述分布式門禁系統的門禁控制單元。本實用新型采用了13.56MHz的RFID通信頻段，屬于近耦合范疇，其通訊識別距離最大可以達到10cm。同時，本實用新型考慮到外接天線容易受損，沒有采用外接天線的方式，而是設計了板載天線，將天線設計制作在電路板上，封裝在門禁控制盒內，構成一個整體模塊。增強了耐用性，安全性。
[0019]門禁控制單元在使用的過程中，以ARM核主控芯片STM32F107為核心，控制射頻讀卡器芯片，不斷向外發射經過調制的電磁波尋卡信號，當尋卡區域范圍內出現符合標準的射頻卡，主控制器芯片執行防碰撞算法，以防尋卡區域內同時出現多個符合標準的射頻卡，按照防碰撞算法順序對射頻卡進行秘鑰驗證，通過秘鑰驗證的射頻卡信息會被讀卡器芯片讀取傳輸至主控芯片，主控芯片通過CAN總線接口將數據上發至主控制器單元，同時，門禁控制系統會控制電子鎖打開，解除門禁。并在LCD液晶顯示模塊上顯示用戶的分類，如工作人員，維修人員等字樣。如果射頻卡秘鑰認證錯誤，LCD液晶顯示器上則會顯示您的卡無權限。如果提示多次刷卡失敗，仍繼續的話，則主控制器芯片會觸發蜂鳴器報警，警告有外人試圖非法進入。與主控芯片相連接的Flash存儲器用來存放相關的射頻卡分類信息:諸如管理員，維修員等等，用來與射頻卡中的相關信息進行比對，確認射頻卡所屬人身份。
[0020]主控制器單元，用于接收各個門禁控制單元通過CAN總線上傳的報警信息，控制信息，并將該信息轉換成以太網數據幀；
[0021]如圖3所示，主控制器單元由ARM核主控芯片STM32F017，以太網驅動器芯片DM9161A，CAN總線芯片CTM1050A構成，該單元以ARM核主控制器芯片為核心外接CAN總線收發器，通過RMII接口外接以太網物理層收發器，將每個門禁控制器單元傳送上來的信息由CAN總線協議幀轉換為以太網協議幀，以便上位機監控系統識別。
[0022]上位機監控單元，用于主控制器單元的數據幀，進行數據統一匯總，實現數據管理，安全警報，記錄查詢功能。
[0023]具體來說，該監控單元可以記錄各個門禁的開閉狀態，進入人員信息；可以顯示門禁通過者的用戶權限屬性;還可以在門禁系統多次讀取錯誤卡后發送報警信號。在監控界面主界面可以看到每個門禁狀態的實時數據；另外集成了數據庫查詢功能，可以方便的查詢歷史數據，查詢門禁開閉時間，進入人員情況等。
[0024]需要強調的是本實用新型的以太網組網方案摒棄了主控芯片+以太網控制器+以太網物理層收發器+網絡隔離變壓器+RJ45接口的傳統方案，使用集成以太網控制器的ARM核主控制器+集成網絡隔離變壓器的物理層收發器+RJ45接口構成，大大簡化了老方案的復雜度，降低了成本。同時本實用新型的CAN總線組網方案也使用了集成CAN總線控制器的ARM核主控芯片+帶隔離的CAN總線收發器替換了傳統使用中主控芯片+CAN總線控制器+CAN總線收發器+光耦隔離電路+隔離電源的復雜方案。
[0025]本實用新型中應用具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想，對于本領域的一般技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護的范圍。
【主權項】
1.一種基于RFID的分布式門禁系統，該系統包含三個組成單元:多個門禁控制單元，主控制器單元，上位機監控單元;所述多個門禁控制單元通過CAN總線與主控制器單元相連，主控制器單元通過網絡與上位機監控單元相連，其特征在于: 門禁控制單元，由ARM核主控芯片，射頻讀卡器芯片，數據存儲芯片，CAN總線芯片，報警電路，LCD顯示系統，外圍電路，以及天線匹配電路構成，用于驗證尋卡區域范圍內符合標準的射頻卡，并控制門禁系統的開關； 主控制器單元，用于接收各個門禁控制單元通過CAN總線上傳的報警信息，控制信息，并將該信息轉換成以太網數據幀； 上位機監控單元，用于主控制器單元的數據幀，進行數據統一匯總，并實現數據管理，安全警報，記錄查詢功能。2.如權利要求1所述的系統，所述主控制器單元由ARM核主控芯片STM32F017，以太網驅動器芯片DM9161A，CAN總線芯片CTM1050A構成。
【文檔編號】G07C9/00GK205670313SQ201620564911
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月13日
【發明人】劉志英, 郭曉澎, 周曉旭, 邵利軍, 楊瑩, 張佳鵬, 白磊, 曹桂芳, 緱龍
【申請人】山西省交通科學研究院, 山西省交通建設工程質量檢測中心（有限公司）