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EFM32智能門鎖應(yīng)用案例

作者: 時(shí)間:2011-10-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

概述

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/187240.htm

  鎖是指區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械鎖具,在用戶識(shí)別、安全性、管理性方面更加智能化的鎖具。它是禁系統(tǒng)中鎖門的執(zhí)行部件。目前應(yīng)用中常見的智能鎖具可以按照其用戶識(shí)別技術(shù)進(jìn)行分類:

  · 生物識(shí)別類,包括指紋鎖、虹膜識(shí)別門禁。該類型鎖具利用生物特征的唯一性,采用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行用戶ID識(shí)別。它具有安全性高,不存在丟失損壞的優(yōu)勢,但是它不方便配置,相對(duì)設(shè)備成本較高。

  · 非接觸類,包括磁卡、射頻卡。它具有安全性較高,塑料材質(zhì),配置便攜較方便,價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。

  · 接觸類,包括TM卡,接觸式IC卡CPU卡。安全性很高,不銹鋼材質(zhì),配置攜帶極為方便,價(jià)格較低。

  鎖區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械門鎖,它主要包括鎖心、主控電路板、交互操作面板、把手、供電電池盒5個(gè)部分組成。它通常是有源設(shè)備,需要使用電源驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制鎖具中的執(zhí)行部件。同時(shí),在門鎖安裝過程中限于電源走線不便,電池供電拆裝麻煩等原因,智能門鎖在電池供電的條件下,對(duì)于整個(gè)設(shè)備的功耗有苛刻要求。整機(jī)的功耗直接影響到智能鎖具的電池工作壽命,因此它也是智能門鎖廠商產(chǎn)品差異化的明顯標(biāo)志,而主控MCU的低功耗特性在系統(tǒng)中尤為關(guān)鍵。

  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  是由挪威Energymicro公司采用ARM Cortex-M3內(nèi)核設(shè)計(jì)而來的高性能低功耗位微控制器。它具有突出的低功耗特性,適用于“三表”(電表、水/熱表、氣表)、工業(yè)控制、警報(bào)安全系統(tǒng)、健康與運(yùn)動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)、手持式醫(yī)療設(shè)備以及智能家居控制等領(lǐng)域。

  可應(yīng)用于指紋鎖、非接觸卡式門鎖、接觸式卡式門鎖三類智能門鎖系統(tǒng)中。系統(tǒng)主要包括供電電池、識(shí)別模塊(包括指紋識(shí)別、非接觸式卡讀卡、接觸式卡讀卡)、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)、交互界面和通信模塊。

  · 主控MCU 32TG/G

  根據(jù)智能門鎖應(yīng)用的功能需求可配置不同型號(hào)的EFM32芯片作為主控MCU。EFM32的芯片具有良好的兼容性,同系列芯片的引腳為pin-pin兼容。在低端的智能門鎖應(yīng)用中,系統(tǒng)對(duì)于MCU的Flash和RAM資源要求相對(duì)降低,可選用EFM32TG222作為主控,它的封裝為QFP48,F(xiàn)lash和RAM資源從2~4KB和8~32KB;在高端的智能門鎖應(yīng)用中,系統(tǒng)功能復(fù)雜,對(duì)于MCU的Flash和RAM資源要求有所提升,可選用EFM32G222作為主控,它的Flash和RAM資源從8~16KB和32~128KB。

  · 識(shí)別模塊

  指紋鎖中的識(shí)別模塊包括指紋采集模塊和DSP組成。指紋采集部分主要將指紋細(xì)節(jié)以單色圖像形式傳輸?shù)紻SP,由DSP執(zhí)行提取特征值的算法并將特征值與數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行比對(duì),然后將配對(duì)結(jié)果通過UART傳輸給主控MCU。

  非接觸式卡門鎖的識(shí)別模塊主要由讀卡模塊和天線構(gòu)成。當(dāng)用戶開門卡片靠近門鎖時(shí),卡片通過門鎖振蕩產(chǎn)生的電磁波中獲得能量,并反饋?zhàn)R別請求,然后通過非接觸式協(xié)議進(jìn)行信息交換,從而判斷Flash中的數(shù)據(jù)庫是否與當(dāng)前請求信息匹配。該部分功能主要在MCU中實(shí)現(xiàn),讀卡模塊與MCU的信息通信主要通過SPI接口實(shí)現(xiàn)。

  接觸式卡門鎖中主要是接觸式卡槽部分,EFM32片內(nèi)的USART帶有標(biāo)準(zhǔn)的智能卡接口(SmartCard,ISO7816)。因此系統(tǒng)連接接觸式卡通信的底層設(shè)計(jì)相對(duì)簡單,用戶只需專注實(shí)現(xiàn)上層的軟件通信協(xié)議即可。

  · 供電電源

  EFM32的工作電壓為1.8~3.8V,工作電壓范圍比較寬,有利于電壓模塊的簡單設(shè)計(jì)。因此智能門鎖可以選用3.3V的鋰電池系統(tǒng)供電,無需前端添加LDO芯片。又或者選用3節(jié)1.5V的干電池供電加LDO芯片降壓到3.3V。由于芯片的工作電壓比較寬,相對(duì)于傳統(tǒng)的2.8~3.6V的MCU,它省略了升壓芯片、電荷泵等前端芯片。

  · 執(zhí)行部件

  EFM32的內(nèi)部Timer可參數(shù)帶死區(qū)控制的PWM和常用的單邊沿、雙邊沿PWM,非常有利于控制開鎖電機(jī),執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作控制。同時(shí),為了便于對(duì)非法撬鎖、破壞等情況進(jìn)行警報(bào),可利用I/O擴(kuò)展相應(yīng)的聲光報(bào)警設(shè)備。為了擴(kuò)展門鎖系統(tǒng)的用戶信息存儲(chǔ),可利用EFM32的SPI接口對(duì)外擴(kuò)展NorFlash。

  · 交互與通信

  在高端的門鎖應(yīng)用中,友好的人機(jī)交互界面是必需的部分,可選用EFM32帶EBI或TFT驅(qū)動(dòng)器的系列芯片擴(kuò)展液晶屏、用UART擴(kuò)展遠(yuǎn)程警報(bào)使用的GSM模塊、使用I/O擴(kuò)展用戶交互操作按鍵。

  選用EBI接口實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展液晶屏顯示時(shí),需要選用8080接口帶Driver芯片的液晶屏,而選用片內(nèi)帶TFT驅(qū)動(dòng)器的MCU時(shí),選用RGB565接口的標(biāo)準(zhǔn)液晶屏接口即可。在簡單的門鎖系統(tǒng)中也可以省略顯示液晶屏,又或者選用EFM32片內(nèi)帶有的LCD控制器,驅(qū)動(dòng)段碼式的液晶屏進(jìn)行簡單的操作指引。在門鎖被暴力破壞或非法闖入時(shí),主控MCU可通過UART發(fā)送對(duì)應(yīng)的AT執(zhí)行,控制GSM模塊以短信形式通知用戶。


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