基于ARM的门禁系统设计

基于ARM的门禁系统设计 摘要 随着人类生活水平、认知水平和人们对安防规定的不断提高以及工业自动化的蓬勃发展，智能化管理已经走进了人们的社会生活，而在智能化管理中，门禁监控系统得到了越来越多的应用，门禁，又称出入管理控制系统，是一种管理人员进出的数字化管理系统。但传统的门禁监控系统一般采用门禁控制和视频图片摄录相分离的实现办法，这给现场布线带来了很多的不便，同时其成本也会大大提高。所以，设计稳定性高、保密性强和易于扩展的较通用型门禁系统具有重要的实际意义。 整个系统的设计采用品有丰富多片内外设的 LPC2368 ARM为微控制器，选用 ZLG522S/LT 读卡模块为读卡器（使用 Mifare 卡），并采用 HUIGANG 继电器作为门锁开关，同时有门状态指示灯。 系统通过 RS-485 总线与上位机进行通信。该系统具有按用户与时间权限刷卡开门和记录功能、添加用户功能、设立时间权限和考勤时间段，并能将记录信息通过SD 卡导出。 该电子门禁系统具有实际应用中的单门门禁考勤系统的重要功能，并具有稳定性、可靠性，保密性强和人机界面和谐的优点。 关键词：ARM 微控制器，读卡模块，RS-485，SD 卡 概述 本设计皆在完毕一个管理人员进出的数字化出入管理控制系统。 在现今的社会生活中，人们已经逐渐进入并融入到了数字化电子化的生活，社会的各个方面都已经实现或基本实现了数字化，门禁系统作为人们生活中必不可少的管理类应用，在人类的工作中显得尤为的重要，而对于这样一个应用，在这样一个大的背景下，实现其数字化与电子化是十分必要的，智能考勤系统基于现代电子与信息技术，运用智能卡或指纹等生物信息的唯一性来对员工上下班进行现代化高效管理，在各厂矿、机关、银行等场合已广泛应用并成为单位管理现代化和信息化的标志。 但目前很多门禁系统的核心控制单元重要依赖单片机来实现，它虽然也能完毕相应的基本功能，但其扩展能力有限，在性能和存储容量等方面已不能很好地满足人们的规定，然而，随着嵌入式技术的不断发展，特别是基于ARM 解决器的嵌入式系统由于其可扩展性强、稳定性高、功耗低、性能和价格比较合理等特点已在实际生活中得到了越来越多的应用。因此，决定尝试做一个基于ARM的电子门禁系统。 目前，欧美电子门禁系统市场正逐渐进入成熟阶段，其产业的分工已进人细分阶段。在国内，电子门禁系统处在成长期和初始阶段。 第1章系统总体方案概述 §1.1系统工作原理 系统采用 LPC2368 ARM 为微控制器，选用ZLG522S/LT 读卡模块为读卡器（使用Mifare 卡），并采用HUIGANG 继电器作为门锁开关，具有门状态指示灯，同时仿效实际产品引出必要的接口，如门磁检测，门内开关接口，门外铃声按钮接口，RS-485 通信接口和电源接口等。 系统通过 RS-485 总线与上位机进行通信。该系统具有按用户与时间权限刷卡开门和记录功能、添加用户功能、设立时间权限和考勤时间段，并能将记录信息通过SD 卡导出。 上位机在 VC 开发环境下编程，具有一些实际电子门禁系统的重要简朴功能。 更具体的工作原理在下面的软硬件部分具体给出。 §1.2 设计思想 门禁系统由门禁控制器、读卡器、出门按钮、通讯集线器、感应卡和管理软件组成。 §1.2.1 门禁控制器的选择 门禁控制器有多种控制芯片可以选择，如 8051 系列单片机、ARM 系列控制器等。由于本门禁考勤系统使用的串行口较多，在速度的规定上较高，而ARM 系列控制器很容易得到满足。虽然其价格较贵，但综合考虑，ARM 系列控制器更适合本系统。在众多的ARM 控制器中，LPC2300 系列较其他系列的优点显著，十分合用于串行通信的场合。 §1.2.2 门禁系统的类型选择 门禁系统一般有以下类型： 1. 不联网门禁：合用场合：已装修好不便于重新布线，安全性能规定不高的场合。 2. RS-485 联网门禁：合用场合：社区、学校、仓库等人数稍多，门需统一管理，安全性能规定一般的场合。 3. CAN-bus 联网门禁：合用场合：通信性能稳定性规定高，传输速度规定快、传输距离规定远的场合，如金融机构、政府企事业机关等。 4. TCP/IP 以太网联网门禁：合用场合：适合安装在大项目、人数多、速度快、跨地区的工程中。 由于本系统的技术规定和应用场合是中距离通信场合，综合以上四种类型及本系统对安全性的规定不是很高的基础上，RS-485 联网系统可以胜任。 §1.2.3 感应卡的选择 常见的门禁系统有：密码门禁系统、非接触 IC 卡(感应式IC 卡)门禁系统和指纹虹膜掌型生物辨认门禁系统等。密码门禁系统由于其自身的安全性弱和便捷性差已经面临淘汰；生物辨认门禁系统安全性高，但成本高；现在国际最通用的还是非接触IC 卡门禁系统。非接触IC 卡由于其较高的安全性，便捷性和性价比高成为门禁系统的主流。所以该系统使用非接触IC 卡。非接触IC 卡RS-485 门禁考勤系统示意图如图1-1所示。 图 1-1 非接触IC 卡RS-485 门禁考勤系统示意图 第2章硬件设计技术文档 本设计为门禁考勤系统，顾名思义，其兼具门禁和考勤的功能。下面为本系统的硬件设计说明。 §2.1 门禁考勤系统的功能框图见图2-1 图 2-1 门禁考勤系统的功能框 §2.2 硬件电路分析 §2.2.1 电路原理图（见图2-2） 图 2-2 门禁考勤系统电路原理图 §2.2.2 硬件使用的资源 LPC2368 是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的 32/16 位ARM7TDMI-STM CPU 的微控制器，并带有512 kB 的嵌入高速Flash 存储器。128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32 位代码可以在最大时钟速率下运营。对代码规模有严格控制的应用可使用16 位Thumb 模式将代码规模减少超过30%，而性能的损失却很小。其特别适合于串行通信的场合。 LPC2368 内部由512K 的Flash，58K 的片内SRAM，涉及32K 的局部总线SRAM、8K 的USB 使用的SRAM、16K 的以太网SRAM 和2K 的电池SRAM。此门禁考勤系统只使用了片内 Flash、局部总线SRAM 和2K 的电池SRAM，没有外部扩展存储器。如表2-1 所示，为LPC2368I/O 口的使用和分派表。 表 2-1 LPC2368I/O 口的使用和分派表 功能模块 使用LPC2368引脚 引脚功能 看门狗复位 P1．24 给SP706S喂狗 串口UARTO(RS-232C和RS-485)接口 P0.2(TXDO) 串口UARTO的 输出输入 P0.3(RXDO) P1.22(GPIO) RSM485CHT的收发控制 读卡器模块 P0.10(TXD2) 微控制器与读卡模块的UART通信接口 P0.11(RXD2) P0.27(SDAO) 微控制器与读卡模块的I2C通信接口 P0.28(SCLO) P2.11(INT) 按键和门内开关 P0.6~P0.9 四个独立按键 P0.23 门内开门开关