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[摘要]介绍一种基于GPRS的非接触式IC卡门禁系统，该系统可以用于多校区高校的统一门禁管理，也可用于异地办公的总公司与分公司之间的统一门禁管理。详细探讨GPRS在IC卡门禁系统中的软、硬件实现方法，并给出该系统的硬件电路框图和通信软件流程图。
[关键词]GPRS 门禁系统 非接触式IC卡
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1020026－01
一、前言
随着管理现代化的需要，IC卡应用日益广泛，IC卡门禁系统以其管理的便捷、可靠、灵活，取代其他现有各类门锁，已经成为目前门禁系统的主流方式。
IC卡门禁系统通常以IC卡出厂固有的卡号（即一种由全球唯一的序列号）来标识用户[1]，以此作为依据控制门的开启，为此发卡系统（PC机）必须将合法卡号（或非法卡号，俗称黑名单）通过某种途径发送给所有门禁机。而门禁机也需将开门记录（卡号与时间）上传给PC机以实现各门禁点的集中管理。目前，IC卡门禁系统数据的传输基本是基于有线的网络，如RS485、CAN等，往往在一幢楼内，IC卡门禁系统管理还比较正常，当出现多幢楼，特别是基于校园方式的门禁管理系统，则有线网络实现具有相当的难度。而且，有线网络还存在施工布线工作量大，线路不易布设，且容易受人为破坏。一旦出现线路损坏，故障点不易查找，排解困难等问题。
GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称[2]，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS理论带宽可达171.2Kbps，实际应用带宽大约在10~70Kbps，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于Internet连接、数据传输等应用。
GPRS是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达171.2Kbps。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。
因此，本文提出了一种基于GRPS的IC卡门禁系统，采用嵌入式CPU＋GPRS模块，每层楼面或者每幢楼内实现有线网络布线连接门禁系统，而楼与楼之间的IC卡门禁数据的传送则通过基于GPRS的数据中心来实现[3]，从而构成不受传输距离限制的无线通信链路。该系统方案试图解决低成本和高效率的IC卡门禁系统，传输距离远，可靠性高，便于维护，可以实现具有多个校区的大学、异地办公的集团公司等统一的门禁管理。
二、系统硬件
系统采用Philips公司的非接触智能IC卡Mifare1卡，以M1卡作为用户卡，以用户卡的序列号SN（全球唯一）为依据控制门的开启。系统工作流程如下：发卡系统（PC机）将用户的卡号及个人信息输入系统数据库，并将该卡号作为合法卡号通过GPRS下载给每幢楼的门禁楼层控制中心，门禁楼层控制中心再传送到每个楼层的所有门禁机。当M1卡进入门禁机的有效工作范围内时，门禁机读取M1卡的序列号SN，判断收到的卡号是否合法，合法则驱动电磁门锁开门，并暂时保存其开门记录；如果是非法卡（未经授权或已挂失的卡）则拒绝开门并上传报警信息。系统定时采集各门禁点的出入记录并加以存储、分析、处理。
系统的硬件构成见图1，由若干个分布于各门禁点的IC卡门禁机和多个基于GPRS通信的门禁楼层控制中心，以及一个中央控制电脑构成。
门禁机与门禁楼层控制中心通过RS485进行有线双向通讯，楼层控制中心通过GPRS和中央控制计算机之间发送命令、下载数据以及接收门禁机上传的信息。各门禁机门禁记录分时传送给门禁楼层控制中心，如图2所示。系统所有的管理工作都由中央控制计算机完成，如发卡、查询、挂失、解挂、下传黑名单、接收门禁记录、统计分析、打印报表等。
IC卡门禁机硬件电路主要由MIFARE卡读写模块ZLG500A、主控制器AT89C52、键盘、显示器、门禁记录与授权卡号存储器、时钟电路、监控电路、RS485通信接口电路以及电磁门锁等部分组成[4]。楼层控制中心端的RS485数据收发器硬件结构与IC卡门禁机类似，由主控制器AT89C52、RS485接口电路、GRPS模块等电路组成。
三、系统软件
门禁楼层控制中心与IC卡门禁机之间的通信信道是半双工的，这种方式首先需要设定当前发送端为主站，其他各工作点（接收端）均为从站，主站及各从站的地址唯一。通信的协调完全由发送端控制，发送端采用带地址码的数据帧发送数据或命令，从站全部都接收，并将接收的地址码与本地地址码比较，不同则将数据全部丢掉，不做任何响应；地址码相同，则证明数据是给本地的，从站根据传过来的数据或命令进行不同的响应，将响应的数据发送出去。
这种传输方式可保证在任何一个瞬间，有线网络中只有一个IC卡门禁机处于发送状态，以免相互干扰。系统传输链路中，各工作点的地址码可根据工作点的数量采用不同的编排，使之有较大差异，以更好的抗干扰和误码。为避免多个工作点传输时发生冲突，发送端与接收端采用握手联络的方式通信。
通信协议，采用半双工的数据传输方式，数据必须进行规定格式的处理，数据包的格式如下：
02
其中D_ADD为数据传送目的地地址；S_ADD为数据源地址；LENTH为数据长度(字节数) ；Data1～Data n为有效数据；CHECK 为纠错检错校验码(1个字节) 。
四、结束语
本系统采用先进的无线通信技术GPRS实现IC卡门禁系统数据与控制信息的无线传输，该系统由于采用了有线与无线共存的方式，有效地解决了大范围内的门禁管理技术，使得基于不同地域的高校或者公司有望实现统一的门禁管理系统，为门禁控制的大范围应用提供了安全可靠而又灵活方便的实施方案。
参考文献：
[1]刘守义、毛丰江，智能卡技术，西安：西安电子工业大学出版社，2003.
[2] ，基于GPRS技术的PLC远程通信应用一例.
[3]赵申、蒋铃鸽，基于GPRS的无线数据采集与传输终端. EDN电子设计技术.2005-09-06.
[4]易志明、林凌、李刚等，SPI总线在51系列单片机系统中的实现.国外电子元器件，2003(9) :21～23.
作者简介：
杨银忠，男，海安人，讲师，研究方向：电子技术应用。
[关键词]GPRS 门禁系统 非接触式IC卡
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1020026－01
一、前言
随着管理现代化的需要，IC卡应用日益广泛，IC卡门禁系统以其管理的便捷、可靠、灵活，取代其他现有各类门锁，已经成为目前门禁系统的主流方式。
IC卡门禁系统通常以IC卡出厂固有的卡号（即一种由全球唯一的序列号）来标识用户[1]，以此作为依据控制门的开启，为此发卡系统（PC机）必须将合法卡号（或非法卡号，俗称黑名单）通过某种途径发送给所有门禁机。而门禁机也需将开门记录（卡号与时间）上传给PC机以实现各门禁点的集中管理。目前，IC卡门禁系统数据的传输基本是基于有线的网络，如RS485、CAN等，往往在一幢楼内，IC卡门禁系统管理还比较正常，当出现多幢楼，特别是基于校园方式的门禁管理系统，则有线网络实现具有相当的难度。而且，有线网络还存在施工布线工作量大，线路不易布设，且容易受人为破坏。一旦出现线路损坏，故障点不易查找，排解困难等问题。
GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称[2]，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS理论带宽可达171.2Kbps，实际应用带宽大约在10~70Kbps，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于Internet连接、数据传输等应用。
GPRS是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达171.2Kbps。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。
因此，本文提出了一种基于GRPS的IC卡门禁系统，采用嵌入式CPU＋GPRS模块，每层楼面或者每幢楼内实现有线网络布线连接门禁系统，而楼与楼之间的IC卡门禁数据的传送则通过基于GPRS的数据中心来实现[3]，从而构成不受传输距离限制的无线通信链路。该系统方案试图解决低成本和高效率的IC卡门禁系统，传输距离远，可靠性高，便于维护，可以实现具有多个校区的大学、异地办公的集团公司等统一的门禁管理。
二、系统硬件
系统采用Philips公司的非接触智能IC卡Mifare1卡，以M1卡作为用户卡，以用户卡的序列号SN（全球唯一）为依据控制门的开启。系统工作流程如下：发卡系统（PC机）将用户的卡号及个人信息输入系统数据库，并将该卡号作为合法卡号通过GPRS下载给每幢楼的门禁楼层控制中心，门禁楼层控制中心再传送到每个楼层的所有门禁机。当M1卡进入门禁机的有效工作范围内时，门禁机读取M1卡的序列号SN，判断收到的卡号是否合法，合法则驱动电磁门锁开门，并暂时保存其开门记录；如果是非法卡（未经授权或已挂失的卡）则拒绝开门并上传报警信息。系统定时采集各门禁点的出入记录并加以存储、分析、处理。
系统的硬件构成见图1，由若干个分布于各门禁点的IC卡门禁机和多个基于GPRS通信的门禁楼层控制中心，以及一个中央控制电脑构成。
门禁机与门禁楼层控制中心通过RS485进行有线双向通讯，楼层控制中心通过GPRS和中央控制计算机之间发送命令、下载数据以及接收门禁机上传的信息。各门禁机门禁记录分时传送给门禁楼层控制中心，如图2所示。系统所有的管理工作都由中央控制计算机完成，如发卡、查询、挂失、解挂、下传黑名单、接收门禁记录、统计分析、打印报表等。
IC卡门禁机硬件电路主要由MIFARE卡读写模块ZLG500A、主控制器AT89C52、键盘、显示器、门禁记录与授权卡号存储器、时钟电路、监控电路、RS485通信接口电路以及电磁门锁等部分组成[4]。楼层控制中心端的RS485数据收发器硬件结构与IC卡门禁机类似，由主控制器AT89C52、RS485接口电路、GRPS模块等电路组成。
三、系统软件
门禁楼层控制中心与IC卡门禁机之间的通信信道是半双工的，这种方式首先需要设定当前发送端为主站，其他各工作点（接收端）均为从站，主站及各从站的地址唯一。通信的协调完全由发送端控制，发送端采用带地址码的数据帧发送数据或命令，从站全部都接收，并将接收的地址码与本地地址码比较，不同则将数据全部丢掉，不做任何响应；地址码相同，则证明数据是给本地的，从站根据传过来的数据或命令进行不同的响应，将响应的数据发送出去。
这种传输方式可保证在任何一个瞬间，有线网络中只有一个IC卡门禁机处于发送状态，以免相互干扰。系统传输链路中，各工作点的地址码可根据工作点的数量采用不同的编排，使之有较大差异，以更好的抗干扰和误码。为避免多个工作点传输时发生冲突，发送端与接收端采用握手联络的方式通信。
通信协议，采用半双工的数据传输方式，数据必须进行规定格式的处理，数据包的格式如下：
02
其中D_ADD为数据传送目的地地址；S_ADD为数据源地址；LENTH为数据长度(字节数) ；Data1～Data n为有效数据；CHECK 为纠错检错校验码(1个字节) 。
四、结束语
本系统采用先进的无线通信技术GPRS实现IC卡门禁系统数据与控制信息的无线传输，该系统由于采用了有线与无线共存的方式，有效地解决了大范围内的门禁管理技术，使得基于不同地域的高校或者公司有望实现统一的门禁管理系统，为门禁控制的大范围应用提供了安全可靠而又灵活方便的实施方案。
参考文献：
[1]刘守义、毛丰江，智能卡技术，西安：西安电子工业大学出版社，2003.
[2]
[3]赵申、蒋铃鸽，基于GPRS的无线数据采集与传输终端. EDN电子设计技术.2005-09-06.
[4]易志明、林凌、李刚等，SPI总线在51系列单片机系统中的实现.国外电子元器件，2003(9) :21～23.
作者简介：
杨银忠，男，海安人，讲师，研究方向：电子技术应用。