隨著科技的發(fā)展，智能化管理已經(jīng)走進(jìn)了人們的社會(huì)生活，智能化的門禁監(jiān)控已是現(xiàn)代化管理的手段之一。門禁系統(tǒng)逐漸由原來(lái)的鑰匙開門，到IC卡的門禁管理，到現(xiàn)在的非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)。基于GSM／SMS的門禁控制系統(tǒng)采用了非接觸IC卡來(lái)控制出入，利用短信息(Short Message Service，SMS)來(lái)回傳監(jiān)控信息的一個(gè)高性能的門禁控制系統(tǒng)。下面以移動(dòng)公司的基站門禁系統(tǒng)為例來(lái)介紹門禁控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)組成及主要功能

基于GSM／SMS的門禁控制采用的是“集中管理，分散控制”的設(shè)計(jì)思路。系統(tǒng)由電控鎖、非接觸IC卡、傳感器、監(jiān)控終端、輸出控制繼電器、中央控制機(jī)和GSM網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等構(gòu)成。本系統(tǒng)將安裝于現(xiàn)場(chǎng)的門禁控制器和監(jiān)控器制作于一體，使得整個(gè)系統(tǒng)具有更高的性能價(jià)格比，使得系統(tǒng)同時(shí)具有門禁和監(jiān)控功能。是基站門禁系統(tǒng)的整體框圖。

1.1 組網(wǎng)方式

組網(wǎng)方式充分考慮了運(yùn)行費(fèi)用，信息安全和可靠性。系統(tǒng)采用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸資源，利用短消息傳輸數(shù)據(jù)及監(jiān)控信息，不需外加傳輸和接入設(shè)備，節(jié)省了資源，且短消息使用的正好是移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行充分應(yīng)用，其使用過(guò)程產(chǎn)生的費(fèi)用可縮減為零。GSM短信經(jīng)短消息服務(wù)中心完成存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，信息發(fā)送和接收完全可靠，不會(huì)丟失，GSM基站信號(hào)區(qū)相互重疊覆蓋，如果本基站通信故障，可由相鄰基站隨時(shí)接替，避免線路故障對(duì)系統(tǒng)的影響，不須額外增加路由設(shè)備，可用性和安全性很高。

1.2 系統(tǒng)主要功能介紹

1.2.1 控制中心主要功能

權(quán)限管理 對(duì)人員出入權(quán)限設(shè)置、更改、取消、恢復(fù)。

存儲(chǔ)功能 存儲(chǔ)人員出入的日期、時(shí)間、卡號(hào)、是否非法等相關(guān)信息。

集中管理功能 控制中心可建立基站資料庫(kù)，定期或?qū)崟r(shí)采集每個(gè)出入口的進(jìn)出資料，可按各基站進(jìn)行匯總、查詢、分類、打印等。

1.2.2 門禁終端的主要功能

門禁終端的功能主要是2方面：

門禁功能 利用非接觸IC識(shí)別卡來(lái)判斷身份是否合法，只有身份合法的．門禁終端的微控制器才會(huì)打開電磁鎖，當(dāng)有人非法入侵時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并回傳信息到控制中心與相對(duì)應(yīng)的基站管理員。

監(jiān)控功能 微控制器定時(shí)(每30 min)把從傳感器接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)GSM模塊發(fā)送給控制中心，保證了基站的安全以及確保能在門禁系統(tǒng)或基站內(nèi)的儀表壞的情況下工作人員都能定時(shí)、定點(diǎn)地進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。

另外還帶有自動(dòng)溫控功能，溫度傳感器把從基站內(nèi)的發(fā)射機(jī)溫度指數(shù)傳到微控制器上，微控制器來(lái)判斷溫度是否超標(biāo)，如果超標(biāo)，微控制器會(huì)加速空調(diào)內(nèi)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到自動(dòng)溫控的目的。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制中心簡(jiǎn)介

系統(tǒng)控制中心結(jié)構(gòu)框圖如所示。

控制中心包括：中央控制機(jī)、GSM模塊、打印機(jī)、電源等設(shè)備。門禁控制中心的控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用WindowsXP操作系統(tǒng)、SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)。中央控制機(jī)與GSM模塊利用串口來(lái)連接，串口連接時(shí)需要通過(guò)MAX3238進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。中央控制機(jī)通過(guò)AT命令來(lái)實(shí)現(xiàn)GSM模塊的功能，軟件編程是用VC⁺⁺。

2.2 終端硬件設(shè)計(jì)

終端主要以單片機(jī)89C51為設(shè)計(jì)而成，其中包括GSM模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、繼電器、讀卡器、門磁開關(guān)、溫度傳感器、水浸傳感器、煙霧探測(cè)器和電子報(bào)警器等。為門禁終端組成示意圖。

下面來(lái)介紹一下主要器件以及器件是如何選擇的。

GSM模塊選擇主要是考慮到性能是否穩(wěn)定，開發(fā)是否方便。GSM模塊選用的是索愛(ài)(Sony Ericsson)的GR47模塊，一個(gè)真正工業(yè)級(jí)模塊。GR47是帶有GSM／GPRS全套語(yǔ)音和數(shù)據(jù)功能的先進(jìn)無(wú)線模塊，是900／1 800 MHz雙波段GSM產(chǎn)品。內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議棧，開發(fā)方便。13 MHz 32位CPU；44 kB閃存；25 kB快存內(nèi)存，9個(gè)I／O口，4個(gè)O口，1個(gè)I口，1個(gè)ISP，1個(gè)I2C，5組8位ADC／DAC。模塊功能由AT命令通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)，使用戶可以地縮短GSM產(chǎn)品的研發(fā)周期。工業(yè)級(jí)模塊比普通模塊更穩(wěn)定，能夠在惡劣的條件下穩(wěn)定工作，且GR47模塊還具有GPRS功能，內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議，具有很強(qiáng)的升級(jí)能力。

微控制器選用的是AT89C51單片機(jī)，AT89C5l是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)4 kB可重擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和128 B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)，32個(gè)可編程I／O口，2個(gè)16位定時(shí)、計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，可編程串行UART通道。

非接觸lC卡是采用Philips公司的非接觸智能IC卡Mifare1卡。以用戶卡的序列號(hào)SN(惟一)為依據(jù)控制門的開啟，安全保證，三次下互認(rèn)(ISO／IEC DIS9798-0)、RF通訊過(guò)程數(shù)據(jù)加密處理、存儲(chǔ)器中每一扇區(qū)可設(shè)置相互獨(dú)立的密碼、每張卡有32位惟一序列號(hào)、傳輸密碼保護(hù)、存儲(chǔ)器加、減運(yùn)算處理，具有很強(qiáng)的安全保證。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用鐵電存儲(chǔ)器(ferroelectric RAM-FRAM)FM1608，F(xiàn)RAM的技術(shù)是鐵電晶體材料，這使得鐵電存儲(chǔ)產(chǎn)品同時(shí)擁有隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和非易失性存儲(chǔ)產(chǎn)品的特性。FRAM能以與RAM一樣的速度讀寫，且所存數(shù)據(jù)掉電后不丟失。

為解決AT89C51單片機(jī)與GR47模塊之間的電平接口不一致的問(wèn)題，AT89C5l的TXD經(jīng)過(guò)2.7 V穩(wěn)壓管，將高電平嵌位在2.7 V后連接到GR47的RXD；GR47的TXD經(jīng)過(guò)電壓比較器將0～3 V信號(hào)變成0～5 V的信號(hào)后接至AT89C51的RXD。溫度傳感器、水浸傳感器、門磁開關(guān)、煙霧探測(cè)器、電子報(bào)警器分別接到P2.0～P2.4口上。

2.3 終端軟件設(shè)計(jì)

門禁終端的程序流程圖如所示。

GR47模塊有3個(gè)串口，這里用串口1來(lái)進(jìn)行連接，他的默認(rèn)波特率是9 600 kb／s。其中初始化主要是把波特率設(shè)為9 600 kb／s，8位數(shù)據(jù)位，l位停止位，無(wú)硬件流控制。

門禁終端以89C5l單片機(jī)為組成，采用單片機(jī)C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程，其中用單片機(jī)來(lái)控制模塊來(lái)回傳信息是非常重要的環(huán)節(jié)，下面給出兩個(gè)C語(yǔ)言子程序。一個(gè)是發(fā)送單字符子程序，一個(gè)是發(fā)送一串字符子程序。

模塊的所有功能都是用AT命令來(lái)控制實(shí)現(xiàn)，整個(gè)終端實(shí)際上就是用C語(yǔ)言來(lái)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程控制，用單片機(jī)來(lái)控制終端里的其他的器件過(guò)程。單片機(jī)發(fā)送AT命令控制GR47模塊，AT指令集是由諾基亞、愛(ài)立信、摩托羅拉和HP等廠家共同為GSM系統(tǒng)研制的，其中包含了短信息的控制。對(duì)SMS的控制共有3種實(shí)現(xiàn)途徑：Block模式、Text模式和PDU模式。其中Block Mode模式已經(jīng)不使用了，Text模式比較簡(jiǎn)單，很多諾基亞手機(jī)支持該模式，但缺點(diǎn)是不能收發(fā)中文短信，只是用來(lái)發(fā)送ASCII純文本的。發(fā)送和接收中文或中／英文混合的短信息必須采用PDU模式，PDU模式中短消息數(shù)據(jù)又有3種編碼方式：UTF7，UTF8，UNICODE。本系統(tǒng)的SMS的收發(fā)采用的是PDU模式中的UNICODE編碼方式，短信息正文經(jīng)過(guò)十六進(jìn)制編碼后進(jìn)行傳送。在本設(shè)計(jì)采用PDU模式來(lái)發(fā)送接收短信息。

下面用發(fā)送‘一切正常’到13776816151為例來(lái)介紹AT命令：

3 結(jié) 語(yǔ)

本系統(tǒng)已經(jīng)正常運(yùn)行了200多個(gè)小時(shí)，穩(wěn)定性能高。基于GSM／SMS的門禁控制系統(tǒng)正是迎合經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并充分考慮到系統(tǒng)的性能、價(jià)格，以及系統(tǒng)的升級(jí)能力。該套門禁控制系統(tǒng)采用業(yè)界較為先進(jìn)，同時(shí)又比較成熟、可靠的技術(shù)方案，具有管理維護(hù)方便、系統(tǒng)安全可靠、軟硬件擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，還可以方便地與保安監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。該套門禁管理系統(tǒng)對(duì)其他單位或智能大廈門禁管理系統(tǒng)的開發(fā)有很好的借鑒作用。本系統(tǒng)還具有很方便的升級(jí)功能，只要稍做改動(dòng)，就可以使本系統(tǒng)增加上網(wǎng)功能，可以性傳輸更大數(shù)據(jù)量。

  

參考文獻(xiàn):

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