【安防知識(shí)網(wǎng)】近幾年來(lái)，由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展以及其速率提升，價(jià)格下跌，因此吸引了許多用戶(hù)開(kāi)始使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)具備可隨意移動(dòng)、隨時(shí)上網(wǎng)與其架設(shè)方便的特性.故有別于傳統(tǒng)有線(xiàn)的連接方式.而有著更大的方便性。而目前主要的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)有IEEE 802.1 1、藍(lán)牙(Bluetoth)~ll傳感器網(wǎng)絡(luò)Sensor Net—work)等。本文中提供一套無(wú)線(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)WDCS(Wireless DoorControl System)通過(guò)無(wú)線(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)與IEEE802.11和以太網(wǎng)結(jié)合，來(lái)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(mén)禁系統(tǒng)，以提高門(mén)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(kāi)發(fā)平臺(tái)，分別設(shè)計(jì)出適用于藍(lán)牙通訊協(xié)議、IEEE802.1 1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(jī)為主題的門(mén)禁系統(tǒng)主機(jī)，發(fā)展成一個(gè)多功能的無(wú)線(xiàn)終端遙控門(mén)禁系統(tǒng)，進(jìn)而達(dá)到安全性與方便性。

　　2 系統(tǒng)的架構(gòu)及其功能

　　WDCS的有線(xiàn)方面是用戶(hù)在客戶(hù)端采用PDA制作無(wú)線(xiàn)遙控器來(lái)控制開(kāi)啟門(mén)禁，并利用Windows CE是32-bit即時(shí)性的嵌入式操作系統(tǒng)。而在有線(xiàn)遙控器方面是以一般的個(gè)人電腦來(lái)控制開(kāi)啟門(mén)禁，并利Windows XP操作系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。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(diǎn)子系統(tǒng)間溝通使用一個(gè)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(tái)使用的Linux編譯成ARM Linux作為其操作系統(tǒng)，當(dāng)主機(jī)接受終端下達(dá)的指令后，通過(guò)藍(lán)牙通訊模塊將指令傳給監(jiān)控點(diǎn)子系統(tǒng)。監(jiān)控點(diǎn)子系統(tǒng)是以8051芯片為系統(tǒng)核心，用來(lái)監(jiān)控環(huán)境電壓變化，透過(guò)藍(lán)牙通訊模塊將偵測(cè)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(gè)方面來(lái)說(shuō)明，第一部分為WD—cs主機(jī)，第二部分為WDCS服務(wù)器，第三部分為WDCS客戶(hù)端。

　　2.1.1 WDCS主機(jī)硬件架構(gòu)

　　WDCS主機(jī)硬件架構(gòu)主要是以8051單片機(jī)作為中央控制器.外加4x4鍵盤(pán)、LCD顯示屏和EEPROM 93C46密碼存儲(chǔ)器、繼電器等周邊元件，以作為WDCS主機(jī)的I/0裝置與密碼設(shè)定。當(dāng)使用者從4x4鍵盤(pán)輸入用戶(hù)名和密碼，8051執(zhí)行指令并與EEPROM 93C46檢驗(yàn)用戶(hù)輸入的信息是否正確，進(jìn)而通過(guò)繼電器的功能來(lái)控制開(kāi)門(mén)或者關(guān)門(mén)的動(dòng)作，并將信息的結(jié)果傳到LCD與WDCS服務(wù)器。

　　AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)4 kB可重擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器(FPEROM)和128 B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(I認(rèn) ，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS 51產(chǎn)品指令系統(tǒng)，32個(gè)可編程I/0口，2個(gè)l6位定時(shí)、計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，可編程串行UART通道。表格一為WDCS主機(jī)在89C51各個(gè)外界端口連接。在4x4鍵盤(pán)原理是利用列固定輸出與行讀入的電壓值，來(lái)當(dāng)作該鍵鍵值。如當(dāng)某一個(gè)按鍵被觸發(fā)時(shí)，所對(duì)應(yīng)的行跟列會(huì)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(pán)的輸入引腳和對(duì)應(yīng)位置。在EEPPROM93C46作為存儲(chǔ)密碼，并且在電源消失后仍要能記錄。

　　2.1.2 WDCS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(lái)完成，操作系統(tǒng)選擇Windows版本，必須同時(shí)擁有Bhetootll與mEE 802.1 1等兩種硬件裝置。

[nextpage]　　2.1.3 WDCS客戶(hù)端硬件架構(gòu)

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

　　2.2 WDCS的軟件架構(gòu)

　　介紹WDCS的軟件架構(gòu)。也將分為三個(gè)部分來(lái)說(shuō)明。第一部分為WDCS主機(jī)主體架構(gòu)，第二部分為WDCS服務(wù)器與WDCS主機(jī)的控制架構(gòu)。第三部分為WDCS服務(wù)器與WDCS客戶(hù)端的通訊架構(gòu)。使用匯編語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)WDCS主機(jī)主體架構(gòu)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。流程圖如一。

　　圖1 WDCS主機(jī)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(yùn)作，包含系統(tǒng)環(huán)境及初始值設(shè)定等。第二步是計(jì)時(shí)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(kāi)門(mén)動(dòng)作。

[nextpage]　　輸入方面該系統(tǒng)提供4x4鍵盤(pán)作為輸入設(shè)備，包含9個(gè)數(shù)字鍵、2個(gè)方向鍵、3個(gè)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(hù)名和密碼，并控制繼電器做開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)的動(dòng)作，進(jìn)而達(dá)到門(mén)禁的目的。如圖二所示，WDCS主機(jī)提供了五項(xiàng)功能的選擇：Keyboard主要功能是讓用戶(hù)經(jīng)由終端鍵盤(pán)或者本機(jī)鍵盤(pán)輸入密碼.首先以方向鍵選擇到Keyboard后按下Enter鍵，在輸入U(xiǎn)ser Name和Password，如輸入正確則開(kāi)門(mén)，并送回信息到LCD顯示屏與WDCS服務(wù)器，如輸入錯(cuò)誤系統(tǒng)會(huì)分別要求重新輸入。CardReader功能是讓用戶(hù)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U(xiǎn)ser Name和Card.如輸入正確則門(mén)禁會(huì)打開(kāi).并回送訊息到LCD顯示屏與WDCS服務(wù)器.如輸入錯(cuò)誤系統(tǒng)分別會(huì)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U(xiǎn)ser 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(wú)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(cuò)誤系統(tǒng)分別會(huì)要求重新輸入U(xiǎn)ser Name和Set New User P 。Set CardNo.功能是讓用戶(hù)設(shè)定新卡號(hào)碼，首先以方向鍵選擇到Set CardNo.后按下Enter鍵.再輸入U(xiǎn)ser Name.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(cuò)誤.系統(tǒng)分別會(huì)要求重新輸入U(xiǎn)ser Nam e和重新Set CardN0_o最后Set User Name功能是設(shè)定用戶(hù)的名稱(chēng)，首先以方向鍵選擇到Set User Name后按下Enter鍵.再輸入U(xiǎn)ser 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(wú)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(cuò)誤系統(tǒng)分別會(huì)要求重新輸入U(xiǎn)ser Nam e和Set New User Name。

　　圖2 WDCS主機(jī)提供的五項(xiàng)功能

　　第二部分是WDCS服務(wù)器與WDCS主機(jī)的控制建構(gòu).首先將WDCS主機(jī)啟動(dòng)。然后WDCS服務(wù)器開(kāi)啟已安裝服務(wù)器版本程序.并啟動(dòng)RS232口連接到WDCS，即可下達(dá)指令與輸入U(xiǎn)ser Name和User Password.在WDCS主機(jī)即會(huì)回傳成功登入或者錯(cuò)誤信息到WDCS服務(wù)器。

　　第三部分是WDCS服務(wù)器與WDCS客戶(hù)端的通訊架構(gòu).在WDCS服務(wù)器啟動(dòng)已安裝好的服務(wù)器的程序.并啟動(dòng)R232通信口與Winsock服務(wù)器.等待WDCS客戶(hù)端連線(xiàn).客戶(hù)端須指定服務(wù)器IP位置或者服務(wù)器名稱(chēng)及服務(wù)器的端口號(hào).才可以連線(xiàn)到服務(wù)器，并進(jìn)行下達(dá)指令與輸入U(xiǎn)ser Name和UserPassword.在WDCS主機(jī)會(huì)回傳成功登錄或者錯(cuò)誤信息至WD—CS服務(wù)器。

[nextpage]　　3 系統(tǒng)的整合與測(cè)試

　　系統(tǒng)的整合與測(cè)試分為三個(gè)步驟，第一個(gè)步驟是WDCS服務(wù)器與WDCS主機(jī)的連接，第二個(gè)步驟是WDCS客戶(hù)端與WDCS服務(wù)器的連接，第三個(gè)步驟是將前面這兩種系統(tǒng)整合與測(cè)試。

　　3.1第一步首先為了測(cè)試WDCS服務(wù)器與WDCS主機(jī)部分的效果，使用一臺(tái)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?yàn)榇斯P記本電腦上沒(méi)COM El，所以使用了一條USB轉(zhuǎn)R232線(xiàn)，功能用來(lái)將USB口轉(zhuǎn)成9Pin COM 口在連接到WDCS主機(jī)的UART Port。當(dāng)兩端設(shè)備就緒后就啟動(dòng)WDCS服務(wù)器上的程序，并打開(kāi)程序的通訊口。

　　3.2第二個(gè)步驟WDCS服務(wù)器與WDCS客戶(hù)端為了測(cè)試此部分的效果：使用兩臺(tái)筆記本電腦當(dāng)作是WDCS服務(wù)器與WDCS PC客戶(hù)端，并安裝WDCS服務(wù)器Windows版本程序和WDCS PC客戶(hù)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(hù)端，裝置Wireless IEEE802.1lb的網(wǎng)絡(luò)卡或者網(wǎng)線(xiàn)，同時(shí)使用兩臺(tái)PDA當(dāng)作是WDCS客戶(hù)端分別安裝WDCS客戶(hù)端Windows CE版本程序，并在其中一臺(tái)啟動(dòng)藍(lán)牙模塊和在另一臺(tái)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(dòng)Microsoft Ac—tiveSynczTool，同時(shí)開(kāi)放在WDCS服務(wù)器上的門(mén)禁系統(tǒng)程序，設(shè)定好Local Port，并啟動(dòng)門(mén)禁系統(tǒng)程序。開(kāi)啟WDCS客戶(hù)端，其中一臺(tái)PDA啟動(dòng)藍(lán)牙模塊后必須以Microsoft ActiveSynczTool方式與WDCS服務(wù)器做藍(lán)牙通信協(xié)議同步.然后與其他WDCS客戶(hù)端，開(kāi)啟門(mén)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(gè)步驟是系統(tǒng)整合與測(cè)試系統(tǒng),此步驟主要是結(jié)合前面兩種系統(tǒng)WDCS客戶(hù)端與WDCS服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接，WDCS服務(wù)器與WDCS主機(jī)的系統(tǒng)連接，在WDCS客戶(hù)端與服務(wù)可以網(wǎng)絡(luò)連線(xiàn)，且WDCS服務(wù)器也可以控制WDCS主機(jī)的情況下，所以依照程序上操作步驟進(jìn)行，首先將測(cè)試用戶(hù)由WD—cs服務(wù)器控制WDCS主機(jī)，達(dá)到門(mén)禁通行、功能切換與更改用戶(hù)名及密碼。步驟如下：用戶(hù)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(yǔ)

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：通過(guò)設(shè)計(jì)了一套全方位完整的無(wú)線(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)，以89C51的微處理器作為門(mén)禁控制主機(jī)，并利用手持嵌人式系統(tǒng)(PDA)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。進(jìn)而結(jié)合了無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)(藍(lán)牙，WEAN)與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的特性，能夠針對(duì)多樣化的環(huán)境，提供視覺(jué)化與方便性的界面給用戶(hù)。幫助用戶(hù)快速地掌握操作的方式，并符合安全性與擴(kuò)充性的要求。本系統(tǒng)同時(shí)也可以應(yīng)用在不同的信息家電系統(tǒng)中，提供了一個(gè)非常具有彈性的開(kāi)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(shí)際測(cè)試應(yīng)用與一般市面上的電子鎖，下達(dá)指令成功的將電子鎖打開(kāi)。并在系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間(5s)電子鎖自動(dòng)執(zhí)行關(guān)門(mén)的動(dòng)作。由于電子鎖價(jià)格不菲，且未有實(shí)際的運(yùn)通，因而未采購(gòu)此產(chǎn)品。對(duì)于未來(lái)地方方向可以將藍(lán)牙模塊移植到單片機(jī)上，以達(dá)到小而美且功能強(qiáng)大的產(chǎn)品，符合藍(lán)牙在個(gè)人無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備具有的特色。