第ｌ０卷第４期 ２０１０年１２月 南京工业职业技术学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．１０，Ｎｏ．４ Ｄｅｅ．，２０１０ 基于ＲＳ４８５总线和ＲＦＩＤ技术的出入口控制系统实现 张小明，王俊琪，彭 夷 （南京工业职业技术学院 电气与电子工程学院，江苏 南京２１００４６） 摘 要：采用ＲＦＩＤ技术，以８９Ｅ５８为核心控制器，设计了高职院校综合实训室出入口控制系统，提供了出入口控制系 统的硬件和软件方案。本系统能够对用户刷卡信息和密码进行认证，并通过总线对实训室各门出入情况实时监控。 关键词：ＲＦＩＤ；ＲＳ４８５总线；智能出入口系统 中图分类号：ＴＰ２７７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—４６４４（２０１０）０４—００３０—０３ １３．５６ ＭＨｚ的载波信号上经射频天线向外发送，进入读写器 工作区域的电子标签接收此脉冲信号。标签内芯片中的射 随着网络技术、数字技术、特别是射频通信识别技术的 进步，出入口系统在安全性、方便性、易管理性等方面也得到 了长足的发展，成为确保各个重要部门出入口安全的有效措 频接口模块由此信号获得电源电压、复位信号、时钟信号，同 时标签内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密， 施 。ＲＳ４８５总线主机调度网以其组网容易、数据传输可 靠稳定、误码率较低及传输距离适中等优点，仍是目前中小 型网络管理系统的主流形式 。 然后对命令请求、密码、权限等进行判断，实现了主机、读写 器、电子标签之间的信息传递。 ＲＦＩＤ是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信 号自动识别目标对象并获取相关数据，可工作于各种恶劣环 境，具有识别精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷 方便等诸多优点，还具有以下特点：（１）非接触操作，长距离 高职院校建立能充分适应综合实训教学和项目教学的 新型开放性综合实训室，是高等职业教育培养创新人才、实 现素质教育目标的客观要求。使用计算机系统来进行实训 室的管理工作，可以大大提高实训室管理水平和工作效率， 降低实验室管理费用。为此，本系统设计了一种基于ＲＳ４８５ 总线和ＲＦＩＤ控制技术的出人口控制系统并引入到实训室管 识别，具有穿透性和无屏障阅读功能、无需可见光源；（２）读 写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的 安全性；（３）具有防碰撞机制，防止电子标签之间出现数据干 扰，其读时间少于１０ｍｓ，认证、数据交换在ｌＯＯｍｓ之内。 １．２ ＲＳ ４８５总线 理中，以解决综合实训室开放管理中非常棘手的出入口管理 问题 １ ＲＦＩＤ技术及ＲＳ ４８５总线技术 １．１ ＲＦＩＤ工作原理及主要特点 在自动化领域，随着分布式控制系统的发展，迫切需要 一种总线能适合远距离的数字通信。为此，ＥＩＡ在ＲＳ ４２２标 ＲＦＩＤ系统组成如图１所示。典型的射频识别系统主要 由三部分构成：电子标签、读写器和主机。 读写器 电子标签 准的基础上，研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵 敏度的ＲＳ ４８５总线标准。ＲＳ ４８５总线是工业领域广泛应用 的ＬＳＯ／ＯＳＩ模型物理层标准协议之一，采用平衡式发送、差 分式接收的数据收发器来驱动总线。其具体规格要求如下： 机主 ｌ ＩＩ接模块口 能图冈同 数时序据量 罔囡国囡 图１ ＲＦＩＤ系统图 ～一（１）机械特性。采用ＲＳ ２３２／ＲＳ ４８５连接器（如ＡＤＡＭ ４５２０）将Ｐｃ串口ＲＳ ２３２ 信号转换成ＲＳ ４８５信号，或接入 ｜ｒｒＩ／ＲＳ ４８５转换器（如ＭＡＸ４８５）将Ｉ／Ｏ接口芯片１ＴｒＬ电 平信号转换成ＲＳ ４８５信号，进行远距离高速双向串行通信。 （２）电气特性。信号负逻辑，＋２～＋６Ｖ表示…０’，一６ ２Ｖ表示…１’，二线双端半双工差分电平发送与接收，无 电子标签 （Ｔａｇ）又称射频卡，由芯片及内置天线组 成 ；读写器（Ｒｅａｄｅｒ）也被称为查询器、阅读器或读出装置， 主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成；主 机主要完成数据信息的存储及管理、对标签进行读写控 制等。 公共地线，能有效克服共模干扰、抑制线路噪声，传输距离 １．２ ｋｍ，最高数据传输速率可达１０ Ｍｂ／ｓ（＜４０ｍ）。 （３）功能与规程特性。网络媒体采用双绞线、同轴电缆 或光纤；每条总线上的节点数可达１２８个，如果节点数大于 １２８，须加中继器（每个中继器可延长线路１．２ ｋｍ）。ＲＳ ４８５ ＲＦＩＤ工作原理如下：首先由读写器接到上位计算机的 命令后，读写器将要发送的信号经编码后加载在频率为 收稿日期：２０１０—０９—１６ 总线的数据链路协议，除有的采用符合１ＳＯ高级数据链路控 制协议（ＨＤＬＣ）的数据链路处理器件或专有接口器件执行 作者简介：张小明（１９６４一），女，青海西宁人，南京工业职业技术学院副教授。 第１０卷第４期 张小明，王俊琪，彭夷：基于ＲＳ４８５总线和ＲＦＩＤ技术的出人口控制系统实现 ３１ 外，多数是参照ＨＤＬＣ或其他一些标准自行定义而成。 上位机通过串口并经２３２—４８５电平转换后连接至４８５总线， ２出入口系统设计与实现 出入口系统属于弱电系统中的安防子系统，是对重要区 域或通道出入口进行管理和控制的系统。出入口系统网络 统一管理各出入口控制器。 ２．２本系统使用流程 本系统需要控制７８个双开门，完成主要的进门刷卡开 门，出门开关开门功能。由于是教学科研一体的课题，为使 系统有较好的教学意义，需要系统具备较强的出入口功能和 较先进的出入口技术集成功能，还要有可靠的演示功能。系 线路图如图２所示，本系统利用ＲＳ４８５总线和ＲＦＩＤ射频识 别技术，实现了综合实训室出入口管理以及实训室设备安全 管理。 图２ 门禁系统网络线路图 ２．１ 系统整体结构及工作原理 出入口系统由出入口控制器、读感器、电锁、按钮、电源、 通讯转换器及出入Ｅｌ管理软件等组成，总体框图如图３ 所示。 图３门禁系统总框图 出入口系统结构采用集散式控制形式，各下位机分别监 控各自节点内的操作状况，又统一受上位机的监控。该系统 采用ＰＣ机作为上位机，主要负责用户信息的数据库管理、各 节点住户实时操作的监控与信息记录等，具体信息包括： ＲＦＩＤ、 用户个人信息、密码信息、实时操作信息和历史记录及 系统时间等。各下位机采用８９Ｅ５８单片机作为微处理器，负 责本节点内ＲＦＩＤ卡的管理、用户权线的判定及门状态的控 制等。各节点内的４８５收发器ＭＡＸ４８５ 负责接收来自４８５总线的ＰＣ机控制数据或者通过总线 向上位机发送实时操作信息见图４。各出入口控制通过一个 串口读取ＲＦＩＤ卡信息，并通过另一个串口与４８５总线通信。 统使用流程图如图４所示。 图４ 系统使用流程示意图 本次系统采用３９台双门出入口控制器，管理软件通过 一条４８５总线管理这些机器，每台机器管理２个双开门，每个 双开门配１把双门磁力锁，１个读卡器，１个出门开关，１个电 锁电源；考虑门的开向和安全需要，锁需配内开门安装附件， 又由于考虑读卡数据的安全可靠传输，需考虑配信号处理器 用来加强系统的可靠性；由于软件支持局域网功能，需要扩 展系统时，可以考虑系统扩展成局域网传输系统，用来支持 更大的出人口网络需要，已安装系统在更大的系统扩展时， 不需要硬件变动，完成真正的叠加扩展，最大限度节省投资。 ２．３系统软件功能 出入口管理软件是基于ｗｉｎｄｏｗｓ９８／ＮＴ上运行的多用户 多任务系统。本操作管理软件具有图形控制界面，楼宇层平 面可由ＣＡＤ获取。数据库采用ＳＱＬ２０００系统，支持ＴＣＰ／ＩＰ 协议，实现局域网和互联网之间的数据服务，全面实现网络 应用。可以在任何一台ＰＣ进行全功能操作。当系统编程完 毕之后，就可以将系统退至后台而去运行其它软件，并且可 以通过窗口右下角的数据通讯显示图标观察和掌握系统的 运行情况。 ２．４出入口系统的实现 综合实训室开放采用全自动化管理后，实验室无需人员 职守，因此出入口系统就是开放实训室的安全屏障。进入实 训室的人员必须由出入口管理系统进行合法性检查，通过后 方可进入。对于未经过出入口管理系统合法性检查的非法 人员，系统采取多种报警方式，其中一种方式是向教师管理 室的监控台发出报警，通知值班老师，采取相应措施。系统 ３２ 南京工业职业技术学院学报 第ｌ０卷第４期 采用先进的ＲＦＩＤ识别技术，利用计算机网络技术和数据处 以进行出入口控制器节点的扩展，而且在功能上可以加入摄 理技术，实现高度自动化对综合实训室进出人员进行准确、 快速、自动的识别验证。 系统工作过程为：用户将持有的ＲＦＩＤ卡接近读卡器时， 像头等监控设备。该系统已成功应用于校内部分实训室，取 得了良好成效，使实训室的管理科学化、合理化，减轻了教师 的工作强度，提高了实验室的安全性。经过一年多使用实验 读卡器识别卡信息并通过串口将卡信息传送给单片机控制 器。单片机控制器将卡信息与外部ＥＥＰＲＯＭ中存储的信息 比较，验证用户权限，进而控制门状态。单片机通过另一个 证明，系统设计合理、工作可靠、开发成本低、性价比高，具有 很强的应用价值和广阔的市场前景。 参考文献： 串口经由ＲＳ４８５收发器通过总线与控制器通信，将卡信 息、各时刻操作信息、键盘信息等传送到总线上，控制器 通过总线对这些信息进行文件和数据库的存储；同时， 控制器对各用户的卡、密码及个人信息以注册或者注销等形 ［１］王汝琳．智能门禁控制系统［Ｍ］．北京：电子工业出版 社．２００４． ［２］宋晓伟，解大．一种基于新型ＲＳ４８５总线的楼宇自控系统 ［Ｊ］．建筑电气，２００８（６）：３７—４１． ［３］谢新华，焦铬，赵磊．基于ＲＦＩＤ技术的实验室门禁系统设 计［Ｊ］．电脑知识与技术，２００８：５５２—５５４． ［４］甘义成，许少云，蔡锐月．ＲＳ４８５在门禁控制系统中的应 式进行数据库管理，以便于查询。实训室内所有设备上都贴 有专用ＲＦＩＤ标签，设备如被故意带离实验室，门口的出入口 系统会自动检测、报警。阅读器自动读取设备和携带者的身 份信息、摄像机抓拍现场的图像信息，通过管理系统将上述 综合数据及报警信号传送到设备显示屏和教师管理室的监 控台，提醒实训室管理人员，从而保证实训室设备的安全。 用［Ｊ］．电子质量，２００４（５）：２９—３１． ［５］耿世勇，余森．基于ＲＣ５００的Ｉｃ卡实验室门禁管理系统 的实现［Ｊ］．中原工学院学报．２００９（４）：５５—５７． ［６］沈晓琴，李奇冯，隽永，程璞．基于ＬｏｎＷｏｒｋｓ和ＲＳ４８５的 智能住宅小区网络设计［Ｊ］．智能建筑与城市信息，２００５ （２）：１０７—１１０． ３ 结论 该系统实现了射频ＲＦＩＤ卡识别、出人口系统个人信息 认证、实时信息显示、上位机数据库管理与存储等功能，并采 用分布式集中控制方案，利用ＲＳ４８５总线，提高了系统的实 时性和稳定性，并且具有很大的扩展空间，根据需要不仅可 ［７］范辉．ＲＳ ４８５总线与ＣＡＮ总线应用比较［Ｊ］．上海电机学 院学报，２００５，８（５）：１３—１５． Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｎｔｒａｎｃｅ Ｇｕａｒｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＲＳ４８５ Ｂｕｓ ａｎｄ ＲＦＩＤ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｕｎ—ｑｉ．ＰＥＮＣ Ｙｉ （＾ ｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｄ ，），Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ｅｎｔｒａｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｗｏｒｋｓｈｏｐ，ｕｓｉｎｇ ＲＦＩＤ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ８９Ｅ５８ ａｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｔｈｅ ｕｓｅｒ ｃａｒｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｄｅ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｔｒｙ ｉｎｔｏ ａｎｄ ｅｘｉｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｔｈｒｏｕｇｈ ｂｕｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＲＦＩＤ；ＲＳ４８５ ｂｕｓ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｅｎｔｒａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ （责任编辑陈晓润）
