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據采集錯誤、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卡的數據讀取具有非接觸性，即根據不同的硬件電路設計，可以在距離非接觸id卡4～10 cm處讀取數據。因此，讀取非接觸式id卡數據無需機械接觸即可完成，避免了接觸式數據讀取而產生的卡的損傷、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，調制方式為曼徹斯特碼（manchester）調制，位數據傳輸周期為512μs。　　

讀卡頭在工作時產生一個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，感應能足以夠他內部使用。射頻卡的數據以調幅形式發(fā)射，讀卡頭可檢測到這些信號并將他們轉變成原數據。 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）數據輸出格式，serial ascii（rs232）數據格式如下（均為十六進制數表示）：

stx：起始字，為02h。

data：數據主體，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，他的時鐘數據由計算機系統(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，信息鈕的數據以調幅形式發(fā)射給gp-8讀卡頭，讀卡頭將數據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，單片機將數據壓縮處理，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時間數據，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：數據發(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)送數據采集指令，信息采集器響應后將數據還原成ascii碼，并將數據一簇一簇（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據，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來實現對gp-8讀卡頭的數據采集、對e2prom-24c32存儲器數據存儲、對時鐘芯片pcf8563時間讀取控制。數據通過max232電平轉換發(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，可以共用同一數據線和時鐘線，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存儲器的串行數據/地址和串行時鐘線；單片機的p1．2，p1．3腳分別作為pcf8563時鐘芯片的串行數據／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。內部時鐘電路、內部振蕩電路、內部低電壓檢測電路（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內部復位電路內部振蕩器電路和內部低壓檢測電路；
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作為數據存儲器。他是一個32kb串行cmos-e2prom，內部含有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總線數據傳送協(xié)議，i2c總線協(xié)議規(guī)定任何將數據傳送到總線的器件作為發(fā)送器，任何從總線接收數據的器件為接收器，數據傳送是由產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據發(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來實現數據庫操作機管理。 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