無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于門禁系統(tǒng)

   近幾年來，由于無線網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展以及其速率提升，價格下跌，因此吸引了許多用戶開始使用無線網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)具備可隨意移動、隨時上網(wǎng)與其架設(shè)方便的特性。故有別于傳統(tǒng)有線的連接方式。而有著更大的方便性。而目前主要的無線通訊技術(shù)有IEEE 802.1 1、藍牙（Bluetoth）~ll傳感器網(wǎng)絡(luò)Sensor Net—work）等。本文中提供一套無線門禁系統(tǒng)WDCS（Wireless DoorControl System）通過無線藍牙技術(shù)與IEEE802.11和以太網(wǎng)結(jié)合，來分別利用區(qū)域網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的方式控制門禁系統(tǒng)，以提高門禁系統(tǒng)的方便性與安全性，并適合于現(xiàn)今多樣化環(huán)境與需求。本系統(tǒng)分別以PDA（Personal Digital Assistant）與Pc兩種不同系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，分別設(shè)計出適用于藍牙通訊協(xié)議、IEEE802.11通訊協(xié)議與RS232通訊協(xié)議的三種不同的版本。再結(jié)合以單片機為主題的門禁系統(tǒng)主機，發(fā)展成一個多功能的無線終端遙控門禁系統(tǒng)，進而達到安全性與方便性。
 2 系統(tǒng)的架構(gòu)及其功能

   WDCS的有線方面是用戶在客戶端采用PDA制作無線遙控器來控制開啟門禁，并利用WindowsCE是32-bit即時性的嵌入式操作系統(tǒng)。而在有線遙控器方面是以一般的個人電腦來控制開啟門禁，并利Windows
XP操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺。以一部電腦作為中央監(jiān)控中心，在中央監(jiān)控中心與監(jiān)控點子系統(tǒng)間溝通使用一個監(jiān)控閘道器，其CPU為ARM7為架構(gòu)的EP7212芯片，并將一般的i386平臺使用的Linux編譯成ARM
Linux作為其操作系統(tǒng)，當(dāng)主機接受終端下達的指令后，通過藍牙通訊模塊將指令傳給監(jiān)控點子系統(tǒng)。監(jiān)控點子系統(tǒng)是以8051芯片為系統(tǒng)核心，用來監(jiān)控環(huán)境電壓變化，透過藍牙通訊模塊將偵測信息傳回監(jiān)控閘道器。再傳回中央監(jiān)控中心。
　　2.1 WDCS硬件架構(gòu)

   系統(tǒng)的硬件架構(gòu)可以從三個方面來說明，第一部分為WD—cs主機，第二部分為WDCS服務(wù)器，第三部分為WDCS客戶端。
　　2.1.1 WDCS主機硬件架構(gòu)

    WDCS主機硬件架構(gòu)主要是以8051單片機作為中央控制器。外加4x4鍵盤、LCD顯示屏和EEPROM
93C46密碼存儲器、繼電器等周邊元件，以作為WDCS主機的I／0裝置與密碼設(shè)定。當(dāng)使用者從4x4鍵盤輸入用戶名和密碼，8051執(zhí)行指令并與EEPROM 93C46檢驗用戶輸入的信息是否正確，進而通過繼電器的功能來控制開門或者關(guān)門的動作，并將信息的結(jié)果傳到LCD與WDCS服務(wù)器。
　　AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)4 kB可重擦寫的只讀程序存儲器（FPEROM）和128 B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（I認(rèn) ，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)，32個可編程I／0口，2個l6位定時、計數(shù)器，6個中斷源，可編程串行UART通道。表格一為WDCS主機在89C51各個外界端口連接。在4x4鍵盤原理是利用列固定輸出與行讀入的電壓值，來當(dāng)作該鍵鍵值。如當(dāng)某一個按鍵被觸發(fā)時，所對應(yīng)的行跟列會導(dǎo)通，列固定端輸出低電位，然后再去讀回行的電壓值，哪一行的電壓值低，表示該鍵被按下，解碼的公式為按鍵值=列×4+行。表格2為4x4鍵盤的輸入引腳和對應(yīng)位置。在EEPPROM93C46作為存儲密碼，并且在電源消失后仍要能記錄。
　　2.1.2WDCS服務(wù)器硬件架構(gòu)

   WDCS服務(wù)器的硬件設(shè)備，我們可以使用一般的Pc或者Notebook來完成，操作系統(tǒng)選擇Windows版本，必須同時擁有Bhetootll與mEE 802.1 1等兩種硬件裝置。
　　2.1.3WDCS客戶端硬件架構(gòu)

    WDCS客戶端（遙控器）硬件要求可以跟為兩種類型，一種是使用PDA，另外一種為PC或者Notebook，不僅可以利用有線網(wǎng)絡(luò)來使用，也可以利用Bluetooth與區(qū)域網(wǎng)等無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)作為連線，因此需要有Bluetooth Module與Wireless LANCard等其中一種硬件設(shè)備。

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　2.2 WDCS的軟件架構(gòu)介紹

   WDCS的軟件架構(gòu)。也將分為三個部分來說明。第一部分為WDCS主機主體架構(gòu)，第二部分為WDCS服務(wù)器與WDCS主機的控制架構(gòu)。第三部分為WDCS服務(wù)器與WDCS客戶端的通訊架構(gòu)。使用匯編語言作為開發(fā)WDCS主機主體架構(gòu)的開發(fā)語言。流程圖如一。

      圖1 WDCS主機的主程序流程圖WDCS的基本架構(gòu)分成四步。第一步是基本的系統(tǒng)運作，包含系統(tǒng)環(huán)境及初始值設(shè)定等。第二步是計時器發(fā)生中斷。負(fù)責(zé)傳送或接收信息。第三步是判斷輸入輸出的信息是否正確。第四步是負(fù)責(zé)開門動作。
　　輸入方面該系統(tǒng)提供4x4鍵盤作為輸入設(shè)備，包含9個數(shù)字鍵、2個方向鍵、3個功能鍵，使用者可使用這些鍵選擇功能表單。以及輸人與修改用戶名和密碼，并控制繼電器做開門關(guān)門的動作，進而達到門禁的目的。如圖二所示，WDCS主機提供了五項功能的選擇：Keyboard主要功能是讓用戶經(jīng)由終端鍵盤或者本機鍵盤輸入密碼。首先以方向鍵選擇到Keyboard后按下Enter鍵，在輸入User Name和Password，如輸入正確則開門，并送回信息到LCD顯示屏與WDCS服務(wù)器，如輸入錯誤系統(tǒng)會分別要求重新輸入。CardReader功能是讓用戶經(jīng)由讀卡頭刷卡輸入密碼。首先以方向鍵選擇到CardReader后安下Enter鍵。在輸入User Name和Card.如輸入正確則門禁會打開。并回送訊息到LCD顯示屏與WDCS服務(wù)器。如輸入錯誤系統(tǒng)分別會要求重新輸入和重新刷卡。Set User P／W（Password）功能是修改使用的密碼。首先以方向鍵選擇到Set User P／W后按下Enter鍵，在輸入User Name.如果正確則繼續(xù)輸入New User P／W和再輸入確認(rèn)New User P／W一次。如輸入無誤則成功更改新的密碼并回送信息到LCD顯示屏與WDCS服務(wù)器。如輸入錯誤系統(tǒng)分別會要求重新輸入User Name和Set New User P 。Set CardNo.功能是讓用戶設(shè)定新卡號碼，首先以方向鍵選擇到Set CardNo.后按下Enter鍵。再輸入UserName.如果正確則繼續(xù)輸入New Card No.和在刷入確認(rèn)New Card No.一次，如刷入或刷入錯誤。系統(tǒng)分別會要求重新輸入User Name和重新Set CardN0_o最后Set User Name功能是設(shè)定用戶的名稱，首先以方向鍵選擇到Set User Name后按下Enter鍵。再輸入User Nam e.如果正確則繼續(xù)設(shè)定New User Name和再輸入確認(rèn)New User Name一次。如輸入無誤則成功設(shè)定New User Name并回送信息到LCD顯示屏與WDCS服務(wù)器如輸入錯誤系統(tǒng)分別會要求重新輸入User Nam e和Set New User Name。[!--empirenews.page--]

　　圖2 WDCS主機提供的五項功能第二部分是WDCS服務(wù)器與WDCS主機的控制建構(gòu)。首先將WDCS主機啟動。然后WDCS服務(wù)器開啟已安裝服務(wù)器版本程序。并啟動RS232口連接到WDCS，即可下達指令與輸入User Name和User Password.在WDCS主機即會回傳成功登入或者錯誤信息到WDCS服務(wù)器。
　　第三部分是WDCS服務(wù)器與WDCS客戶端的通訊架構(gòu)。在WDCS服務(wù)器啟動已安裝好的服務(wù)器的程序。并啟動R232通信口與Winsock服務(wù)器。等待WDCS客戶端連線?？蛻舳隧氈付ǚ?wù)器IP位置或者服務(wù)器名稱及服務(wù)器的端口號。才可以連線到服務(wù)器，并進行下達指令與輸入User Name和UserPassword.在WDCS主機會回傳成功登錄或者錯誤信息至WD—CS服務(wù)器。
　　3 系統(tǒng)的整合與測試

      系統(tǒng)的整合與測試分為三個步驟，第一個步驟是WDCS服務(wù)器與WDCS主機的連接，第二個步驟是WDCS客戶端與WDCS服務(wù)器的連接，第三個步驟是將前面這兩種系統(tǒng)整合與測試。
　　3.1第一步

     首先為了測試WDCS服務(wù)器與WDCS主機部分的效果，使用一臺筆記本電腦當(dāng)作WDCS服務(wù)器并安裝WDCS服務(wù)器Windows版本程序，利用筆記本上的USB口，以R232的通訊技術(shù)作為兩端設(shè)備的連接，因為此筆記本電腦上沒COM El，所以使用了一條USB轉(zhuǎn)R232線，功能用來將USB口轉(zhuǎn)成9Pin COM 口在連接到WDCS主機的UART Port。當(dāng)兩端設(shè)備就緒后就啟動WDCS服務(wù)器上的程序，并打開程序的通訊口。
　　3.2第二個步驟

      WDCS服務(wù)器與WDCS客戶端為了測試此部分的效果：使用兩臺筆記本電腦當(dāng)作是WDCS服務(wù)器與WDCS PC客戶端，并安裝WDCS服務(wù)器Windows版本程序和WDCS PC客戶端Windows版本程序，在WDCS服務(wù)器裝置Bluetooth Dongol和Wireless IEEE802.1lb的網(wǎng)絡(luò)卡。在WDCSPC客戶端，裝置Wireless IEEE802.1lb的網(wǎng)絡(luò)卡或者網(wǎng)線，同時使用兩臺PDA當(dāng)作是WDCS客戶端分別安裝WDCS客戶端Windows CE版本程序，并在其中一臺啟動藍牙模塊和在另一臺PDA上安裝Wireless IEEE 802.1 lb網(wǎng)卡。首先在WDCS服務(wù)器裝好Bluetooth Dongol、Wireless IEEE802.1lb的網(wǎng)卡、WDCS服務(wù)器Windows版本程序， 并啟動Microsoft  Ac—tiveSynczTool，同時開放在WDCS服務(wù)器上的門禁系統(tǒng)程序，設(shè)定好Local
Port，并啟動門禁系統(tǒng)程序。開啟WDCS客戶端，其中一臺PDA啟動藍牙模塊后必須以Microsoft
ActiveSynczTool方式與WDCS服務(wù)器做藍牙通信協(xié)議同步。然后與其他WDCS客戶端，開啟門禁系統(tǒng)程序，設(shè)定好要連上終端WDCS服務(wù)器的Ip與Port。
　　3.3第三個步驟

     是系統(tǒng)整合與測試系統(tǒng)，此步驟主要是結(jié)合前面兩種系統(tǒng)WDCS客戶端與WDCS服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接，WDCS服務(wù)器與WDCS主機的系統(tǒng)連接，在WDCS客戶端與服務(wù)可以網(wǎng)絡(luò)連線，且WDCS服務(wù)器也可以控制WDCS主機的情況下，所以依照程序上操作步驟進行，首先將測試用戶由WD—cs服務(wù)器控制WDCS主機，達到門禁通行、功能切換與更改用戶名及密碼。步驟如下：用戶先確定是要登錄還是要使用更改功能。如欲登錄須確定以何種方式登錄，方式又兩種，由1Key—board方式登錄者和由2Insercard方式登錄者。
　　4 結(jié)束語

     本文作者創(chuàng)新點：通過設(shè)計了一套全方位完整的無線門禁系統(tǒng)，以89C51的微處理器作為門禁控制主機，并利用手持嵌人式系統(tǒng)（PDA）作為開發(fā)平臺。進而結(jié)合了無線通訊技術(shù)（藍牙，WEAN）與無線網(wǎng)絡(luò)的特性，能夠針對多樣化的環(huán)境，提供視覺化與方便性的界面給用戶。幫助用戶快速地掌握操作的方式，并符合安全性與擴充性的要求。本系統(tǒng)同時也可以應(yīng)用在不同的信息家電系統(tǒng)中，提供了一個非常具有彈性的開發(fā)模式，有別于一般傳統(tǒng)市面上單一性質(zhì)的產(chǎn)品。在本系統(tǒng)中，我們實際測試應(yīng)用與一般市面上的電子鎖，下達指令成功的將電子鎖打開。并在系統(tǒng)設(shè)定時間（5s）電子鎖自動執(zhí)行關(guān)門的動作。由于電子鎖價格不菲，且未有實際的運通，因而未采購此產(chǎn)品。對于未來地方方向可以將藍牙模塊移植到單片機上，以達到小而美且功能強大的產(chǎn)品，符合藍牙在個人無線通訊設(shè)備具有的特色。