CN101577017B - 一种用于智能门禁管理的无线射频发卡器及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于智能门禁管理的无线射频发卡器及其工作方法。该无线射频发卡器包括主控板、交流电源输入端口、通讯接口和交流/直流变换模块；主控板，用于解调门禁卡信号，将解调后的门禁卡信号转换为门禁卡信息，通过通讯接口将门禁卡信息上传到上位机上，并指示无线射频发卡器当前的状态；交流/直流变换模块，用于将交流电变换为主控板所需的直流电。主控板分别与灯板、天线板、通讯接口和交流/直流变换模块连接；交流输入端口与交流/直流变换模块连接。本发明解决了射频标签发卡时效率不高容易出错的问题，满足了智能门禁管理系统中心发卡的需求。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别(RFID)技术领域，尤其涉及一种用于智能门禁管理的无线射频发卡器及其工作方法。
背景技术
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，意思是无线射频识别，它是自动识别领域的一种新技术。它通过射频通讯信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。射频识别技术具有识别高速运动物体并可同时识别多个标签。射频识别技术具有能同时识别多个物体、可读写、识别速度快、实用寿命长、适应环境性好等特点。
在智能门禁管理系统中，每个人员配置一张的可读写的915MHz的门禁卡，即标签。此门禁卡具有全球唯一可识别的ID号，并且可写入对应人员的基本信息。为了将人员信息写入门禁卡，并且读出门禁卡的ID号，需要专用的915MHz的RFID读写器来完成此功能。
无线射频发卡器就是用于门禁卡的信息录入，它通过无线射频技术可以读出门禁卡的ID号，然后将卡号上传到上位机，通过上位机软件再将门禁卡编号录入，从而将门禁卡物理卡号和编号对应起来，一起存入数据库，从而完成系统中心发卡功能。
现有的无线射频发卡器存在效率不高并且容易出错的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种用于智能门禁管理系统的无线射频发卡器，提高发卡器的效率并保证发卡器的强壮性。
本发明提供的无线射频发卡器，包括主控板、交流电源输入端口、通讯接口和交流/直流变换模块；
主控板，用于解调门禁卡信号，将解调后的门禁卡信号转换为门禁卡信息，通过通讯接口将门禁卡信息上传到上位机上，并指示无线射频发卡器当前的状态；
交流/直流变换模块，用于将交流电变换为主控板所需的直流电。
主控板分别与灯板、天线板、通讯接口和交流/直流变换模块连接；
交流输入端口与交流/直流变换模块连接。
还包括、灯板和天线板；
灯板，用于安置状态指示灯；
天线板，用于安置介质天线。
还包括电源开关；电源开关分别与交流输入端口和交流/直流变换模块连接。
主控板包括：单片机、通讯模块、时钟源、带通滤波器、前置放大器、衰减器、功放模块、功放控制电路、介质天线、合路器和指示灯；
单片机分别与通讯芯片、时钟源、功放控制电路、合路器和指示灯连接；
时钟源还与带通滤波器连接；
带通滤波器、前置放大器、衰减器和功放模块顺次连接；
功放模块还分别与功放控制模块和介质天线连接；
介质天线还与2点检波电路连接；
2点检波电路连接还与合路器连接；
合路器，用于将2点检波非线性差分放大后的信号合成1路串行的门禁卡信号；
单片机，用于捕获所述1路串行的门禁卡信号并进行解码，转换为门禁卡信息。
单片机采用ICP捕获的方式捕获所述1路串行信号。
还包括电源模块，用于将交流/直流变换模块输出的5V直流电源转换为3.3V直流电压。
本发明提供了无线射频发卡器的工作方法，包括：
步骤1，初始化通讯接口和主控板；
步骤2，主控板捕捉门禁卡信号；
步骤3，主控板解调门禁卡信号并将解调后的门禁卡信号转换为门禁卡信息；
步骤4，主控板将门禁卡信息通过通讯接口发送至上位机。
步骤2中，主控板通过ICP捕获的方式捕获门禁卡信号。
本发明提供了智能门禁管理系统，包括上位机和无线射频发卡器；上位机中安装有发卡软件以及参数配置文件，配置文件用于配置上位机和无线射频发卡器进行通讯所需的参数。
本发明提供了智能门禁管理系统的工作方法，包括：
步骤101，上位机配置该上位机和无线射频发卡器进行通讯所需的参数；
步骤102，上位机启动发卡软件，接收无线射频发卡器发送的门禁卡信息并保存。
本发明提供的用于智能门禁管理系统的无线射频发卡器，同现有的技术相比，通过严谨的通讯机制和管理步骤，解决了射频标签发卡时效率不高容易出错的问题，满足了智能门禁管理系统中心发卡的需求，并保证了发卡器的强壮性。
附图说明
图1是本发明提供的发卡器盒盖示意图；
图2是本发明提供的发卡器底盖示意图；
图3是本发明提供的发卡器电路结构示意图；
图4是本发明提供的主控板电路结构示意图；
图5是本发明提供的发卡流程示意图；
图6是本发明提供的串行数据流示意图；
图7是本发明提供的配置参数示意图；
图8a-图8f是本发明提供的发卡软件显示结果示意图。
具体实施方式
本发明提供的智能门禁管理系统包括：电源模块，将交流220伏转换为需要的直流电；射频电路，用于解调门禁卡信号；解码电路，将解调后的串行信号转换为门禁卡信息；通讯电路，将门禁卡信息上传到上位机上；状态指示电路，表现发卡器当前的状态。发卡器的正面靠下方的位置有一个无线读写区域，在上方有两个状态指示灯。
具体来讲，本发明提供的无线射频发卡器在目前外壳的基础上进行改进，整套设计可分为：主控板，天线板，灯板和外部接口等4个部分。盒盖与盒底的结构分别图1和图2所示，盒盖上有天线板和灯板，盒底上有AC/DC转换模块，交流输入端口21，通讯端口22，以及电源开关23。
本发明提供的无线射频发卡器电路结构如图3所示，包括：主控板、灯板、天线板、交流输入端口、通讯端口、电源开关、AC/DC转换模块；
主控板，用于解调门禁卡信号，将解调后的门禁卡信号转换为门禁卡信息，通过通讯接口将门禁卡信息上传到上位机上，并指示无线射频发卡器当前的状态；
交流/直流变换模块，用于将交流电变换为主控板所需的直流电。
主控板分别与灯板、天线板、通讯接口和交流/直流变换模块连接；
交流输入端口与交流/直流变换模块连接；
灯板，用于安置状态指示灯；
天线板，用于安置介质天线。
主控板为整个设计的主体部分，如图4所示。采用收发共用1个信道和介质天线，采用2点检波非线性差分放大后，合成1路串行信号，由单片机采用ICP捕获的方式，运用计算串行信号2个上升沿间隔时间为主要依据算法，进行读卡解码。
其按功能划分，可分为以下4部分：主控单片机部分，射频电路部分，电源部分和状态指示部分。
主控单片机采用Microchip公司的16位单品机PIC24HJ32GP204。
射频电路部分主要包括时钟源，带通滤波器，前置放大器，衰减器和功放，及解调电路。时钟源采用PLL400-915(A)，带通滤波器采用DF915S25A，前置放大器采用MGA-52543，衰减器采用At-113，功放模块采用RF5110G，解调电路采用MAT04。
单片机分别与通讯芯片、时钟源、功放控制电路、合路器和指示灯连接；时钟源还与带通滤波器连接；带通滤波器、前置放大器、衰减器和功放模块顺次连接；功放模块还分别与功放控制模块和介质天线连接；介质天线还与2点检波电路连接；2点检波电路连接还与合路器连接；合路器，用于将2点检波非线性差分放大后的信号合成1路串行的门禁卡信号；单片机，用于捕获所述1路串行的门禁卡信号并进行解码，转换为门禁卡信息。
本发明提供的发卡流程如图5所示，首先，初始化串口、定时器和ICP(inputcapture，输入捕捉：单片机的引脚ICx均为ICP的引脚，该引脚接入信号后，若设定上升沿触发ICP中断，则信号中出现一个上升沿脉冲产生一个ICP中断，这样通过相邻的2个上升沿的时间差就可以算出对应的脉冲的参数值)中断，通过定时器中断控制功放的开关，功放开100ms，再关100ms，再开100ms，依次循环(另一种控制方式为：通过PWM控制端口以寄存器的方式控制功放开启关闭)。在功放打开的时间内，程序控制PLL400进行跳频，(跳频每次400K)从902M到928M共分为64个信道，在100ms的时间内，让其在这64个信道中循环的跳频。通过ICP捕获码型，再对其进行解码，最终将解码后校验通过的门禁卡信息通过RS-232上传到上位机。具体包括：
步骤51，初始化串口、定时器和ICP；
步骤52，打开定时器，进行ICP捕获；
步骤53，功放每100ms开关一次，功放打开时循环跳频，ICP捕获时间，通过解码得到标签；
步骤54，进行CRC校验；
步骤55，判断是否与上次得到信息相同，如果是，执行步骤53，否则执行步骤56；
步骤56，按照通信协议通过通信端口发给上位机
本发明采用的通讯协议中，发卡器发送给上位机标签信息格式如下：
| 帧头 | 天线编号 | 卡号 | 帧尾 | BCC |
| 02 | 2字节ASCII码 | 16字节ASCII码 | 03 | 和校验码 |
说明：
数据开始标志STX＝02H，数据结束标志ETX＝03H；
数据为天线编号(2字节)加上标签ID号(16字节)，长度为21个字节ASCII码。把十六进制数据转换为ASCII表示的方法是：把数据按从高到低的顺序，把二进制数的取值用ASCII码表示。由于二进制数的取值范围是0H～FH，因此转换后的ASCII码为30H～39H，41H～46H；
和校验码，是从STX到ETX每一个字节相加后取反后加一的结果；
两帧标签信息发送的时间间隔大于1S。
门禁卡是采用基于EM4122芯片的射频标签，其发射的串行数据流如图6所示。其中：Data clock为虚拟同步时钟，频率为512K；ROM data为标签数据；Data out为标签发送的串行信息，其中，0:0010，1:1000；解码方式使用ICP解码，上下沿触发方式，记住每次上升沿变动的时间来记住波形。解码的形式为：
A：0与0、1与1上升沿变化所用的时间；
B：帧头处特殊的一段上升沿变化所用的时间；
C：1与0之间上升沿变化所用的时间；
D：0与1之间上升沿变化所用的时间；
标签的模式为以AAAAAB为帧头，这就可以通过判断上升沿变化的时间是ABCD中的哪种，来解出1和0，从而解出标签的信息，标签正确与否由16比特CRC校验决定(CRC-16的生成多项式＝X16+X15+X2+1)。
在进行发卡时，先发卡器通过通讯接口与局域网中的计算机连接，并进行相应的网络参数设置，如图7所示；其中：IP地址为服务器的IP地址，串口号为发卡器要连接的串口号；
然后打开发卡软件，界面如图8a所示；接下来打开发卡器的电源开关，等待一会上位机软件将如图8b进行显示；这样就表示上位机和发卡器已经连接成功，可以进行发卡操作了。
读到卡后的界面如图8c所示。
按照提示添加信息的界面如图8d所示。
点“入库保存”后，显示“保存成功”，如图8e所示。
这个卡的信息输入保存后，接着读下一张卡的信息，若读到下一张卡的信息时即物理卡号已经变化，而ID号码忘记更新，将出现“保存失败”，如图8f所示。
将ID号码改后再重复以上操作进行发卡。
本发明提供了智能门禁管理系统，包括上位机和无线射频发卡器；上位机中安装有发卡软件以及参数配置文件，配置文件用于配置上位机和门禁系统发卡器进行通讯所需的参数。
本发明提供了智能门禁管理系统的工作方法，包括：
步骤101，上位机配置该上位机和无线射频发卡器进行通讯所需的参数；
步骤102，上位机启动发卡软件，接收无线射频发卡器发送的门禁卡信息并保存。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。
Claims (9)
1.一种用于智能门禁管理的无线射频发卡器，其特征在于，包括主控板、交流电源输入端口、通讯接口和交流/直流变换模块；
主控板，用于解调门禁卡信号，将解调后的门禁卡信号转换为门禁卡信息，通过通讯接口将门禁卡信息上传到上位机上，并指示无线射频发卡器当前的状态；
交流/直流变换模块，用于将交流电变换为主控板所需的直流电；
主控板分别与灯板、天线板、通讯接口和交流/直流变换模块连接；
交流输入端口与交流/直流变换模块连接；
主控板包括：单片机、通讯模块、时钟源、带通滤波器、前置放大器、衰减器、功放模块、功放控制电路、介质天线、合路器和指示灯；
单片机分别与通讯芯片、时钟源、功放控制电路、合路器和指示灯连接；
时钟源还与带通滤波器连接；
带通滤波器、前置放大器、衰减器和功放模块顺次连接；
功放模块还分别与功放控制模块和介质天线连接；
介质天线还与2点检波电路MAT04连接；
2点检波电路MAT04连接还与合路器连接；
合路器，用于将2点检波非线性差分放大后的信号合成1路串行的门禁卡信号；
单片机，用于捕获所述1路串行的门禁卡信号并进行解码，转换为门禁卡信息。
2.如权利要求1所述的无线射频发卡器，其特征在于，还包括灯板和天线板；
灯板，用于安置状态指示灯；
天线板，用于安置介质天线。
3.如权利要求1或2所述的无线射频发卡器，其特征在于，还包括电源开关；电源开关分别与交流输入端口和交流/直流变换模块连接。
4.如权利要求1所述的无线射频发卡器，其特征在于，单片机采用ICP捕获的方式捕获所述1路串行信号。
5.如权利要求1所述的无线射频发卡器，其特征在于，还包括电源模块，用于将交流/直流变换模块输出的5V直流电源转换为3.3V直流电压。
6.如权利要求1所述的无线射频发卡器的工作方法，其特征在于，包括：
步骤1，初始化通讯接口和主控板；
步骤2，主控板捕捉门禁卡信号；
步骤3，主控板解调门禁卡信号并将解调后的门禁卡信号转换为门禁卡信息；
步骤4，主控板将门禁卡信息通过通讯接口发送至上位机。
7.如权利要求6所述的无线射频发卡器的工作方法，其特征在于，步骤2中，主控板通过ICP捕获的方式捕获门禁卡信号。
8.智能门禁管理系统，其特征在于，包括上位机和如权利要求1所述的无线射频发卡器；上位机中安装有发卡软件以及参数配置文件，配置文件用于配置上位机和无线射频发卡器进行通讯所需的参数。
9.如权利要求8所述的智能门禁管理系统的工作方法，其特征在于，包括：
步骤101，上位机配置该上位机和无线射频发卡器进行通讯所需的参数；
步骤102，上位机启动发卡软件，接收无线射频发卡器发送的门禁卡信息并保存。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 100015 No. 3 middle Jiuxianqiao Road, Beijing, Chaoyang District Patentee after: BEIJING HUAHAILONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: No. 8 Beijing Haidian District Qunying Science Park 100085 information industry base on the venture Road No. 3 Patentee before: BEIJING HUAHAILONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: Radio frequency card sender for intelligent access control and working method thereof Effective date of registration: 20180928 Granted publication date: 20110615 Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING HUAHAILONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2018990000908 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20201014 Granted publication date: 20110615 Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING HUAHAILONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2018990000908 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A radio frequency card issuing device for intelligent access control management and its working method Effective date of registration: 20201014 Granted publication date: 20110615 Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING HUAHAILONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020990001209 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20221009 Granted publication date: 20110615 Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING HUAHAILONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020990001209 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A radio frequency card issuer for intelligent access control management and its working method Effective date of registration: 20221010 Granted publication date: 20110615 Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING HUAHAILONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022990000715 |