小區(qū)智能門禁管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：為了解決當(dāng)前小區(qū)臨時(shí)訪客自由出入小區(qū)問題和車輛存在被盜的安全隱患，采用了RFID和GSM等相關(guān)技術(shù)，設(shè)計(jì)了車輛進(jìn)出小區(qū)的智能管理系統(tǒng)；通過對(duì)實(shí)際需求的分析，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要包括2大部分；長期用戶車輛出入管理，臨時(shí)訪客出入管理。其中，長期用戶車輛管理是將射頻卡和系統(tǒng)內(nèi)信息核對(duì)，進(jìn)行確認(rèn)，并發(fā)短信通知用戶；臨時(shí)訪客管理系統(tǒng)是為了減少管理人員工作量，以密碼形式自由出入小區(qū)。經(jīng)系統(tǒng)仿真證明，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)良好，可以有較好的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：RFID；射頻卡；GSM；智能門禁

    隨著社會(huì)的快速發(fā)展，擁有汽車的家庭越來越多，汽車也成為了人們出行的主要工具之一，尤其是在寒冷的冬天和炎熱的夏天，可以讓人們享受到更好的服務(wù)。然而隨著汽車數(shù)量的增加，在人們下班回家的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)道路擁堵和進(jìn)入小區(qū)排隊(duì)的現(xiàn)象。為了更好地解決人們的這些困難，智能小區(qū)管理系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生了。
    現(xiàn)有的智能小區(qū)管理系統(tǒng)主要是針對(duì)小區(qū)內(nèi)長期用戶，而當(dāng)有臨時(shí)用戶進(jìn)入小區(qū)的時(shí)候，就需要管理人員手動(dòng)處理，增加他們的工作量。因此針對(duì)這些問題，提出一種可以對(duì)臨時(shí)用戶同樣適用的讀卡器設(shè)計(jì)方案，使臨時(shí)用戶享受到自主進(jìn)出小區(qū)的服務(wù)，不僅不會(huì)增加管理人員的勞動(dòng)量，還會(huì)減少他們的工作量。

1 RFID技術(shù)的基本原理
    RFID是從20世紀(jì)90年代興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽。它利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識(shí)別目的，且識(shí)別工作無須人工干預(yù)。它與同期或者早期的接觸式識(shí)別技術(shù)相比，具有可非接觸識(shí)別(識(shí)別距離可以從十厘米至幾十米)、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體、抗惡劣環(huán)境、保密性強(qiáng)、可同時(shí)識(shí)別多個(gè)對(duì)象等突出特點(diǎn)。
    一個(gè)典型的RFID系統(tǒng)由3部分組成，如圖1所示。

2 GSM模塊
    隨著GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速普及和競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用已提到十分重要的位置。GSM模塊作為一種主要的GSM網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，已得到越來越多的系統(tǒng)制造商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于它的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來。
    通過GSM模塊發(fā)送短信主要是依靠TC35模塊，TC35模塊是Siemens最新推出的新一代GSM模塊，它與GSMphase 2／2+兼容、雙頻(GSM900／  GSM1800)、RS232數(shù)據(jù)口、符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705且易于升級(jí)為GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口。
    通過對(duì)存儲(chǔ)在手機(jī)中待發(fā)消息的分析，分析短消息的PDU數(shù)據(jù)格式。首先，用手機(jī)寫一條短信息，發(fā)送手機(jī)號(hào)碼為13916610512，信息內(nèi)容為“發(fā)送短信息”。通過執(zhí)行AT+CMGL指令可以讀出此條信息。下面是發(fā)送短消息的十六進(jìn)制編碼：
    08①91683108100005F0(②11000D91③683119660115F2④13008 A9⑤A53D1900177ED4FE1606F
    1)08-短信中心地址長度[按字節(jié)計(jì)]；
    2)91-地址類型；683108100005F0-短信中心地址[不是偶數(shù)個(gè)補(bǔ)F，實(shí)際短信中心地址的數(shù)字兩兩交換]；
    3)1-頭字節(jié)與[TP-RP|TP-UDHI|TP-SRR|TP-VPF3|TP-RD|TP-MT|]對(duì)應(yīng)；00對(duì)應(yīng)TP-MR；0D-短消息目標(biāo)用戶號(hào)碼長度[按阿拉伯?dāng)?shù)字計(jì)，不計(jì)F]；91-TON／NPI[手機(jī)號(hào)碼地址類型]；
    4)683119660115F2-目標(biāo)用戶號(hào)碼[不是偶數(shù)個(gè)補(bǔ)，F(xiàn)實(shí)際用戶號(hào)碼數(shù)字兩兩交換]；
    5)00-協(xié)議標(biāo)識(shí)[PID]；08-編碼方式[DCS]；A9-短消息有效期[VP]；
    6)0A-用戶數(shù)據(jù)長度[根據(jù)字節(jié)計(jì)算]
    53D1900177ED4FE1606F-用戶數(shù)據(jù)[中文“發(fā)送短消息”的UnicOde編碼]

3 智能小區(qū)管理系統(tǒng)讀卡器的硬件設(shè)計(jì)方案
    為了解決管理人員工作量大的問題，采用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的讀卡器是將兩種技術(shù)RFID和GSM結(jié)合起來，特別加入鍵盤操作，液晶屏顯示可以使臨時(shí)用戶享受到和長期用戶一樣的方便服務(wù)。并且加入了GSM模塊可以使業(yè)主方便快捷的知道車輛的進(jìn)出情況，預(yù)防車輛防盜。整體設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

    MCU：AT89S51單片機(jī)
    單片機(jī)與射頻卡通訊中介：RI-R6C-001A
    人機(jī)交互設(shè)備：液晶顯示屏，LED屏和鍵盤
    單片機(jī)與PC機(jī)通信部分：MAX232
3．1 主控制器(MCU)
    AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4 k Bytes ISP (In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
3．2 射頻芯片
    本系統(tǒng)采用的射頻讀卡芯片是RI-R6C-001A，該芯片是TI公司最新開發(fā)的針對(duì)電子標(biāo)簽讀寫的多協(xié)議收發(fā)器，給用戶提供數(shù)字接口，采用13．56 MHz震蕩。它支持的協(xié)議包括：Tag-it協(xié)議、ISO／IEC15693-2和ISO／IEC14443-2(TYPE A)。
3．3 液晶顯示屏
    在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，液晶顯示模塊(LCM)是一個(gè)整體，單片機(jī)通過液晶模塊的接口訪問、管理內(nèi)，外顯示RAM、控制驅(qū)動(dòng)器；液晶顯示模塊的驅(qū)動(dòng)有比較特殊的要求，包括電源驅(qū)動(dòng)、背光驅(qū)動(dòng)等，主要是根據(jù)模塊內(nèi)部控制器的要求，驅(qū)動(dòng)液晶進(jìn)行顯示。
3．4 GSM模塊
    TC35模塊從功能上看主要由4部分組成：GSM基帶處理器、GSM射頻部分、電源ASIC (ApplicatiOn Specific Integrated Circuit)、Flash。
3．5 設(shè)計(jì)中兩個(gè)創(chuàng)新部分：
    其一，將長期用戶的手機(jī)號(hào)碼存入系統(tǒng)之中，通過GSM模塊將車輛進(jìn)出小區(qū)的信息發(fā)至用戶手機(jī)，預(yù)防車輛被盜，起到一定的安全保護(hù)功能。
    其二，鍵盤部分針對(duì)臨時(shí)用戶，實(shí)現(xiàn)的功能就是臨時(shí)用戶通過鍵盤輸入來作為出入小區(qū)的密碼，自由出入小區(qū)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)整體流程圖如圖3所示。

    系統(tǒng)流程分為兩個(gè)部分：
    長期用戶：在長期用戶車輛上裝有射頻卡，卡內(nèi)存有車主車牌號(hào)碼，車顏色，型號(hào)，車主手機(jī)號(hào)碼。當(dāng)車輛進(jìn)入到地感線圈范圍內(nèi)，提示讀卡器有卡進(jìn)入，讀取長期用戶卡內(nèi)信息，與系統(tǒng)內(nèi)信息核對(duì)，正確則抬桿放行，并將車輛進(jìn)出小區(qū)具體時(shí)間發(fā)至車主手機(jī)，這樣的話可以在一定程度上預(yù)防車輛被盜。
    臨時(shí)用戶：當(dāng)臨時(shí)用戶車輛進(jìn)入地感線圈范圍的時(shí)候，讀卡器讀取不到卡，則需要臨時(shí)用戶在鍵盤上進(jìn)行操作，輸入需要訪問的單元，比如B1-1-101，B1棟1單元101戶，如果小區(qū)內(nèi)存在這個(gè)用戶，則放行進(jìn)入小區(qū)，當(dāng)駛出小區(qū)的時(shí)候需要輸入相同的信息，當(dāng)系統(tǒng)核對(duì)正確則放行，這樣就大大減少了管理人員的勞動(dòng)量，也便于小區(qū)智能系統(tǒng)的記錄管理。

5 結(jié)論
    經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)具有一定的使用價(jià)值?；赗FID和GSM的智能小區(qū)門禁系統(tǒng)滿足了小區(qū)管理現(xiàn)代化，智能化的需求，具有出入車通行速度快、管理方便、自動(dòng)化識(shí)別，高保密性、高效的安全性等特點(diǎn)。對(duì)于管理人員來說，可以大大減輕他們的勞動(dòng)量，更易于形成科學(xué)高效的小區(qū)管理模式，簡化車輛進(jìn)出管理手續(xù)。