無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)應用于門(mén)禁系統

　　1 引言

　　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)與其架設方便的特性.故有別于傳統有線(xiàn)的連接方式.而有著(zhù)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WDCS(Wireless DoorControl System)通過(guò)無(wú)線(xiàn)藍牙技術(shù)與IEEE802.11和以太網(wǎng)結合，來(lái)分別利用區域網(wǎng)絡(luò )與網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )的方式控制門(mén)禁系統，以提高門(mén)禁系統的方便性與安全性，并適合于現今多樣化環(huán)境與需求。本系統分別以PDA(Personal Digital Assistant)與Pc兩種不同系統作為開(kāi)發(fā)平臺，分別設計出適用于藍牙通訊協(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.再結合以單片機為主題的門(mén)禁系統主機，發(fā)展成一個(gè)多功能的無(wú)線(xiàn)終端遙控門(mén)禁系統，進(jìn)而達到安全性與方便性。

　　2 系統的架構及其功能

　　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。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操作系統作為開(kāi)發(fā)平臺。以一部電腦作為中央監控中心，在中央監控中心與監控點(diǎn)子系統間溝通使用一個(gè)監控閘道器，其CPU為ARM7為架構的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，當主機接受終端下達的指令后，通過(guò)藍牙通訊模塊將指令傳給監控點(diǎn)子系統。監控點(diǎn)子系統是以8051芯片為系統核心，用來(lái)監控環(huán)境電壓變化，透過(guò)藍牙通訊模塊將偵測信息傳回監控閘道器。再傳回中央監控中心。

　　2.1 WDCS硬件架構

　　系統的硬件架構可以從三個(gè)方面來(lái)說(shuō)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(hù)端。

　　2.1.1 WDCS主機硬件架構

　　WDCS主機硬件架構主要是以8051單片機作為中央控制器.外加4x4鍵盤(pán)、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裝置與密碼設定。當使用者從4x4鍵盤(pán)輸入用戶(hù)名和密碼，8051執行指令并與EEPROM 93C46檢驗用戶(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4 kB可重擦寫(xiě)的只讀程序存儲器(FPEROM)和128 B的隨機存取數據存儲器(I認 ，兼容標準MCS 51產(chǎn)品指令系統，32個(gè)可編程I/0口，2個(gè)l6位定時(shí)、計數器，6個(gè)中斷源，可編程串行UART通道。表格一為WDCS主機在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)當作該鍵鍵值。如當某一個(gè)按鍵被觸發(fā)時(shí)，所對應的行跟列會(huì )導通，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)的輸入引腳和對應位置。在EEPPROM93C46作為存儲密碼，并且在電源消失后仍要能記錄。

　　2.1.2 WDCS服務(wù)器硬件架構

　　WDCS服務(wù)器的硬件設備，我們可以使用一般的Pc或者Notebook來(lái)完成，操作系統選擇Windows版本，必須同時(shí)擁有Bhetootll與mEE 802.1 1等兩種硬件裝置。

　　2.1.3 WDCS客戶(hù)端硬件架構

　　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等其中一種硬件設備。

　　2.2 WDCS的軟件架構

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

　　WDCS的基本架構分成四步.第一步是基本的系統運作，包含系統環(huán)境及初始值設定等。第二步是計時(shí)器發(fā)生中斷。負責傳送或接收信息。第三步是判斷輸入輸出的信息是否正確。第四步是負責開(kāi)門(mén)動(dòng)作。

　　輸入方面該系統提供4x4鍵盤(pán)作為輸入設備，包含9個(gè)數字鍵、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)而達到門(mén)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(hù)經(jīng)由終端鍵盤(pán)或者本機鍵盤(pán)輸入密碼.首先以方向鍵選擇到Keyboard后按下Enter鍵，在輸入User 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，如輸入錯誤系統會(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User 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.如輸入錯誤系統分別會(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User Name.如果正確則繼續輸入New User P/W和再輸入確認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。如輸入錯誤系統分別會(huì )要求重新輸入User Name和Set New User P 。Set CardNo.功能是讓用戶(hù)設定新卡號碼，首先以方向鍵選擇到Set CardNo.后按下Enter鍵.再輸入User Name.如果正確則繼續輸入New Card No.和在刷入確認New Card No.一次，如刷入或刷入錯誤.系統分別會(huì )要求重新輸入User Nam e和重新Set CardN0_o最后Set User Name功能是設定用戶(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User Nam e.如果正確則繼續設定New User Name和再輸入確認New User Name一次.如輸入無(wú)誤則成功設定New User Name并回送信息到LCD顯示屏與WDCS服務(wù)器如輸入錯誤系統分別會(huì )要求重新輸入User Nam e和Set New User Name。

　　第二部分是WDCS服務(wù)器與WDCS主機的控制建構.首先將WDCS主機啟動(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，即可下達指令與輸入User Name和User Password.在WDCS主機即會(huì )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(hù)端的通訊架構.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.才可以連線(xiàn)到服務(wù)器，并進(jìn)行下達指令與輸入User Name和UserPassword.在WDCS主機會(huì )回傳成功登錄或者錯誤信息至WD—CS服務(wù)器。

　　3 系統的整合與測試

　　系統的整合與測試分為三個(gè)步驟，第一個(gè)步驟是WDCS服務(wù)器與WDCS主機的連接，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)作為兩端設備的連接，因為此筆記本電腦上沒(méi)COM El，所以使用了一條USB轉R232線(xiàn)，功能用來(lái)將USB口轉成9Pin COM 口在連接到WDCS主機的UART Port。當兩端設備就緒后就啟動(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)端為了測試此部分的效果：使用兩臺筆記本電腦當作是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PDA當作是WDCS客戶(hù)端分別安裝WDCS客戶(hù)端Windows CE版本程序，并在其中一臺啟動(dòng)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(dòng)Microsoft Ac—tiveSynczTool，同時(shí)開(kāi)放在WDCS服務(wù)器上的門(mén)禁系統程序，設定好Local Port，并啟動(dòng)門(mén)禁系統程序。開(kāi)啟WDCS客戶(hù)端，其中一臺PDA啟動(dòng)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(hù)端，開(kāi)啟門(mén)禁系統程序，設定好要連上終端WDCS服務(wù)器的Ip與Port。