CN111932746B - 一种门禁控制器及门禁线路状态识别方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种门禁控制器及门禁线路状态识别方法，本申请基于改进的门禁控制器结构，为门禁控制器中的数据接口增加了电压信号量，并根据门禁控制器与读卡器之间线路通断变化会引起电路电压变化的特性，通过获取两个数据接口的电压信号，使得后端电路利用电压信号的状态对线路的状态进行初步判断，解决了现有的门禁系统结构只能做到识别数据端口是否有数据传输，数据多少，却无法识别是否接上了读卡器，也无法识别读卡器的接线是否断开，解决了维护人员在维修时只能根据故障的表象结合自身经验推测故障原因导致的故障原因检测效率低的技术问题。

Description

一种门禁控制器及门禁线路状态识别方法

技术领域

本申请涉及门禁设备领域，尤其涉及一种门禁控制器及门禁线路状态识别方法。

背景技术

门禁系统，又称出入管理控制系统(Access Control System)，其主要组成包括：门禁控制器和读卡器，门禁控制器就是系统的核心，利用现代的计算机技术和各种识别技术的结合的一种智能化门禁管理手段。

现有的门禁控制器和读卡器的连接结构如图1所示，其中，控制器和读卡器之间包含4根连接线，通过4个接口逐一对应连接，而这种连接方式只能做到识别数据端口是否有数据传输，数据多少，使得维护人员在维修时只能根据故障的表象结合自身经验推测故障原因，从而导致了现有的门禁系统故障原因检测效率低的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种门禁控制器及门禁线路状态识别方法，用于解决现有的门禁系统故障原因检测效率低的技术问题。

本申请第一方面提供了一种门禁控制器，包括：控制模块、电压信号处理模块和接口模块；

所述接口模块具体包括：供电接口、第一数据接口和第二数据接口，且所述第一数据接口和所述第二数据接口均串联有分压电阻；

所述供电接口分别与所述第一数据接口和第二数据接口连接；

所述第一数据接口与所述电压信号处理模块的第一输入端连接；

所述第二数据接口与所述电压信号处理模块的第二输入端连接；

所述电压信号处理模块的第一输出端与所述控制模块的第一通信端连接，第二输出端与所述控制模块的第二通信端连接；

所述控制模块具体用于根据所述电压信号处理模块输出的电压信号，结合预置的电压信号状态与线路状态的对应关系，通过比对获得线路识别结果。

优选地，所述电压信号处理模块具体包括：第一电压比较电路和第二电压比较电路；

所述第一数据接口与所述第一电压比较电路的输入端连接；

所述第二数据接口与所述第二电压比较电路的输入端连接。

优选地，所述第一电压比较电路包括：第一电压比较器、第二电压比较器和第一与门；

所述第一数据接口分别与所述第一电压比较器的负输入端以及所述第二电压比较器的正输入端连接；

所述第一电压比较器的输出端以及所述第二电压比较器的输出端均与所述第一与门的输入端连接；

所述第一与门的输出端与所述控制模块的第一输入端连接。

优选地，所述第二电压比较电路包括：第三电压比较器、第四电压比较器和第二与门；

所述第二数据接口分别与所述第三电压比较器的负输入端以及所述第四电压比较器的正输入端连接；

所述第三电压比较器的输出端以及所述第四电压比较器的输出端均与所述第二与门的输入端连接；

所述第二与门的输出端与所述控制模块的第二输入端连接。

优选地，还包括：隔离模块；

所述第一数据接口通过所述隔离模块的第一传输通道与所述控制模块的第三通信端连接；

所述第二数据接口通过所述隔离模块的第二传输通道与所述控制模块的第四通信端连接。

优选地，所述隔离模块具体为二极管隔离电路。

优选地，所述门禁控制器的通信模块的第一端与所述控制模块的第五通信端连接，所述通信模块用于与后端设备通信连接。

优选地，所述通信模块具体为以太网通信模块。

本申请第二方面提供了一种门禁线路状态识别方法，应用于本申请第一方面所述的门禁控制器，包括：

根据获取到的电压信号，结合预置的电压信号状态与线路状态的对应关系，通过比对获得线路识别结果。

优选地，还包括：

通过门禁控制器中的通信模块，将所述线路识别结果上传至后端设备。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供了一种门禁控制器及门禁线路状态识别方法，包括：控制模块、电压信号处理模块和接口模块；所述接口模块具体包括：供电接口、第一数据接口和第二数据接口；所述供电接口分别与所述第一数据接口和第二数据接口连接；所述第一数据接口与所述电压信号处理模块的第一输入端连接；所述第二数据接口与所述电压信号处理模块的第二输入端连接；所述电压信号处理模块的第一输出端与所述控制模块的第一通信端连接，第二输出端与所述控制模块的第二通信端连接；所述控制模块具体用于根据所述电压信号处理模块输出的电压信号，结合预置的电压信号状态与线路状态的对应关系，通过比对获得线路识别结果。

本申请基于改进的门禁控制器结构，为门禁控制器中的数据接口增加了电压信号量，并根据门禁控制器与读卡器之间线路通断变化会引起电路电压变化的特性，通过获取两个数据接口的电压信号，使得后端电路利用电压信号的状态对线路的状态进行初步判断，解决了现有的门禁系统结构只能做到识别数据端口是否有数据传输，数据多少，却无法识别是否接上了读卡器，也无法识别读卡器的接线是否断开，解决了维护人员在维修时只能根据故障的表象结合自身经验推测故障原因导致的故障原因检测效率低的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有的门禁控制器与读卡器的连接结构示意图；

图2为本申请提供的一种门禁控制器和读卡器连接时的结构示意图；

图3为本申请提供的一种门禁控制器的完整电路图；

图4为本申请提供的一种门禁控制器未连接读卡器时的结构示意图；

图5为本申请提供的一种门禁控制器已连接读卡器时的结构示意图；

图6为本申请提供的一种门禁控制器第一数据接口断路时的等效电路示意图；

图7为本申请提供的一种门禁控制器在正常接收脉冲信号时的等效电路示意图；

图8为本申请提供的一种门禁线路状态识别方法的第一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示的现有的门禁控制器和读卡器的连接结构，其中，控制器和读卡器之间包含4根连接线，通过4个接口逐一对应连接，而这种连接方式只能做到识别数据端口是否有数据传输，数据多少，但是无法判断以下的情况是否接上了读卡器或读卡器的接线是否断开，以及具体是哪一根线断开。使得维护人员在维修时只能根据故障的表象结合自身经验推测故障原因，从而导致了现有的门禁系统故障原因检测效率低的技术问题。

举两个例子：

1、读卡器和控制器之间的接线可能很长，很多是从墙体里走线，如果出现线材被老鼠咬断的情况，维护人员不知道墙里发生的情况，只知道读头没数据了，会以为读卡器没接或者读卡器坏了，从而浪费了很多时间在排查问题上。

2、读卡器一般是挂在墙上，读头的接线从墙内走，眼睛看不见座子有没有插紧，如果出现客户没插紧读头上的座子，造成读头工作不正常，这些情况无法仅根据数据接口是否有传输这一表象进行判断，需要维护人员结合自身经验一步一步进行排查方能确定故障原因。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种门禁控制器及门禁线路状态识别方法，用于解决现有的门禁系统故障原因检测效率低的技术问题。

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图2，本申请第一个实施例提供了一种门禁控制器，包括：控制模块、电压信号处理模块U和接口模块；

接口模块具体包括：供电接口、第一数据接口和第二数据接口，且第一数据接口和第二数据接口均串联有分压电阻；

供电接口分别与第一数据接口和第二数据接口连接；

第一数据接口与电压信号处理模块U的第一输入端连接；

第二数据接口与电压信号处理模块U的第二输入端连接；

电压信号处理模块U的第一输出端与控制模块的第一通信端连接，第二输出端与控制模块的第二通信端连接；

控制模块具体用于根据电压信号处理模块U输出的电压信号，结合预置的电压信号状态与线路状态的对应关系，通过比对获得线路识别结果。

如图2所示，本申请实施例的门禁控制器包括有4个接口，分别为地线接口(GND)，供电接口(12V)、第一数据接口(WD0输入)以及第二数据接口(WD1输入)，其中，供电接口和第一数据接口、供电接口与第二数据接口均采取了电连接，门禁控制器中的4个端子引出四条线路LINE1～4，线材LINE1连接读卡器和控制接的GND接口，线材LINE2连接读卡器和控制接的12V接口，线材LINE3连接读卡器WD0输出接口和控制器的WD0输入接口，线材LINE4连接读卡器WD1输出接口和控制器的WD1输入接口，具体长度根据用户现场使用情况。

此外，为了便于理解，本文后续第一数据接口的读卡器输出端简写为WD0输出，第一数据接口的控制器输入端简写为WD0输入。同理，第二数据接口简写为WD1输出，WD1输入。控制器只判断WD0输入电压和WD1输入电压。

基于供电接口与两个数据接口的连接关系，当门禁控制器通电后，供电接口的部分电能将分到第一数据接口和第二数据接口，在结合与第一数据接口/第二数据接口串联的分压电阻分压后将电压输入到电压信号处理模块U，由电压信号处理模块U对接收到的电压信号进行处理后，将处理后的电压信号输出到控制模块(MCU)的第一通信端和第二通信端，即图中的IO3和IO4，由控制模块处理后得出最终的识别结果。

本申请实施例基于改进的门禁控制器结构，为门禁控制器中的数据接口增加了电压信号量，并根据门禁控制器与读卡器之间线路通断变化会引起电路电压变化的特性，通过获取两个数据接口的电压信号，以利用电压信号的状态对线路的状态进行初步判断，解决了现有的门禁系统结构只能做到识别数据端口是否有数据传输，数据多少，使得维护人员在维修时只能根据故障的表象结合自身经验推测故障原因，从而导致了故障原因检测效率低的技术问题。

以上为本申请提供的一种门禁控制器的第一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种门禁控制器的第二个实施例的详细说明。

请参阅图2至图7，在上述第一个实施例的基础上，本申请第二个实施例提供了一种门禁控制器。

更具体地，上述实施例中提及的电压信号处理模块U具体包括：第一电压比较电路和第二电压比较电路；

第一数据接口与第一电压比较电路的输入端连接；

第二数据接口与第二电压比较电路的输入端连接。

更具体地，第一电压比较电路包括：第一电压比较器U1A、第二电压比较器U1B和第一与门U2；

第一数据接口分别与第一电压比较器U1A的负输入端以及第二电压比较器U1B的正输入端连接；

第一电压比较器U1A的输出端以及第二电压比较器U1B的输出端均与第一与门的输入端连接；

第一与门U2的输出端与控制模块MCU的第一输入端IO3连接。

更具体地，第二电压比较电路包括：第三电压比较器U1C、第四电压比较器U1D和第二与门U3；

第二数据接口分别与第三电压比较器U1C的负输入端以及第四电压比较器U1D的正输入端连接；

第三电压比较器U1C的输出端以及第四电压比较器U1D的输出端均与第二与门的输入端连接；

第二与门U3的输出端与控制模块MCU的第二输入端IO4连接。

更具体地，还包括：隔离模块D；

第一数据接口通过隔离模块D的第一传输通道与控制模块的第三通信端IO1连接；

第二数据接口通过隔离模块D的第二传输通道与控制模块的第四通信端IO2连接。

更具体地，隔离模块D具体为二极管隔离电路。

需要说明的是，隔离模块D为常规电路，用于避免外部接线错误烧坏MCU的IO，隔离后输出到MCU的IO1和IO2。

需要说明的是，根据控制模块中两个端口接收的电压信号，结合上预设的电压信号状态与线路状态的对应关系进行数据比对，获得线路识别结果，其中，线路识别结果示例如表1所示：

表1线路识别结果示例

基于图2至图8所示的电路结构和参数，本实施例还根据上述列举的线路识别结果提供了具体的分析说明，具体如下：

1)未接读卡器：电路图简化如图4所示：

本实施例的电压信号处理模块U可通过4个单独的比较器元件U1A～U1D进行组合，也可优选采用现成的多通道集成式比较器，如LM339，失调电压小，精度高，在此不做赘述。

WD0使用U1A，U1B，WD1使用U1C，U1D。比较器的工作原理简单说就是正极大于负极，输出高电平；正极小于负极，输出低电平。U2为与门。

以WD0输入为例，未接读卡器时WD0输入(即LINE3)的电压为12÷(390+100)×100＝2.45V。电压信号处理模块U中的第一电压比较器U1A和第二电压比较器U1B的作用是利用电压比较的方式，当WD0的输入电压在2V～3V之间时，比较电路输出高电平到IO3；2V～3V范围之外的情况，比较电路输出低电平到IO3。

首先将5V经过2.2K电阻R5，1K电阻R6，2.2K电阻R7，分压出2V和3V作为参考电压，其中3V接U1A的正极，2V接U1B的负极。WD0输出的电压小于2V时，U1A输出高电平，U1B输出低电平，U2取与之后Y脚输出低电平。当电压落在2V到3V之间时，U1A输出高电平，U1B输出高电平，U2取与之后Y脚输出高电平。当电压大于3V时，U1A输出低电平，U1B输出高电平，U2取与之后Y脚输出低电平。

在本方案中，只有未接读卡器时，WD0输入电压才会是2.45V，其他情况全部是5V或者0V。因此当且仅当未接读卡器时，WD0才会落在2V到3V之间时，U2才会输出高电平到IO3。WD1输入同理，经过电压比较后输出到IO4。

MCU对IO1～4进行每200ms判断一次电平，当IO3或者IO4连续10次为高电平时，判断为未接读卡器，同时忽略IO1和IO2的信号。当IO3和IO4连续10次为低电平时，忽略IO3和IO4的信号，IO1和IO2信号有效。

2)接了读卡器，线正常，未传输数据：未传数据时，读卡器会将WD0输出和WD1输出拉高到5V。

以WD0输入为例，WD0输入的电压此时由R1和R3的分压和读卡器的WD0输出两部分决定，由于WD 0输出为推挽输出，驱动能力远大于R1和R3的分压，因此WD0输入的电压和WD0输出的输出一致。

电压不在2V～3V之间，因此电压比较可以忽略，电路简化如图5，WD0经过隔离电路后，进入到IO1。WD0输出高电平，D14隔离，因为R15上拉到5V，IO3的电平也为5V。MCU对IO1～4进行每200ms判断一次电平，IO1和IO2连续10次都是高电平，就认为接了读卡器，线正常，未传输数据。WD1同理。

3)接了读卡器，线正常，传输数据：

根据协议，未传数据时，读卡器会将WD0输出和WD1输出拉高到5V，传输有效数据时WD0输入和WD1输入拉低到0V一段时间，然后拉高，形成一个数据脉冲。

以WD0输入电压为例，WD0输入的电压此时由R1和R3的分压阻值和读卡器的WD0输出电压两部分决定，由于WD0输出电压的方式为推挽输出，驱动能力远大于R1和R3的分压，因此WD0的输入电压和WD0的输出电压一致。

电压不在2V～3V之间，电压比较可以忽略，经过隔离电路后，进入到IO1。WD0输出高电平，D14隔离，WD0的高电平，因为R15上拉到5V，IO1的电平也为5V；WD0输出低电平，D14导通，IO3的电平为0.3V左右。当数据脉冲来到IO3时，触发IO3的外部中断条件，开始接收数据。这样的情况就认为接了读卡器，线正常，传输数据。WD1同理。

4)断线：

以WD0为例，LINE3断线，WD0输入的电压此时被R3拉低到0V。

二极管D14导通，IO3的电压为0.3V左右。电压不在2V～3V之间，因此⑤电压比较可以忽略，电路简化如图6。MCU对IO1～4进行每200ms判断一次电平，忽略IO3和IO4，IO1连续10次都是低电平，就认为LINE3断线。其他断线的情况参考表1，LINE3和LINE4只断一根的情况可以单独区分出来，其余断线情况提示有线断开。

更具体地，通信模块具体为以太网通信模块。

更具体地，门禁控制器的通信模块的第一端与控制模块的第五通信端连接，通信模块用于与后端设备通信连接，以将识别结果发送给后台设备，其中此后台设备可以是维修人员使用的智能终端、或用户使用的智能终端、PC终端等，也可以是后台的服务器，在此不做具体限定。

以上为本申请提供的一种门禁控制器的第二个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种门禁线路状态识别方法的第一个实施例的详细说明。

请参阅图8，本申请第三个实施例提供了一种门禁线路状态识别方法，应用于本申请第一个实施例或第二个实施例提及的门禁控制器，包括：

步骤101、根据获取到的电压信号，结合预置的电压信号状态与线路状态的对应关系，通过比对获得线路识别结果。

进一步地，还包括：

步骤102、通过门禁控制器中的通信模块，将线路识别结果上传至后端设备。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种门禁控制器，其特征在于，包括：控制模块、电压信号处理模块和接口模块；

所述接口模块具体包括：供电接口、地线接口、第一数据接口、第二数据接口和四个分压电阻R1~R4，其中，所述供电接口、所述地线接口、所述第一数据接口以及所述第二数据接口用于与读卡器中的对应接口连接，分压电阻R1和分压电阻R3用于对输入至所述第一数据接口的电压进行分压，分压电阻R2和分压电阻R4用于对输入至所述第二数据接口的电压进行分压；

所述供电接口串联所述分压电阻R1后接到第一数据接口，串联所述分压电阻R2后接到第二数据接口；

所述电压信号处理模块具体包括：第一电压比较电路和第二电压比较电路；

所述第一数据接口与所述第一电压比较电路的输入端连接；

所述第二数据接口与所述第二电压比较电路的输入端连接；

所述第一电压比较电路的输出端与所述控制模块的第一通信端连接，所述第二电压比较电路的输出端与所述控制模块的第二通信端连接；

所述控制模块具体用于根据所述电压信号处理模块输出的电压信号，结合预置的电压信号状态与线路状态的对应关系，通过比对获得线路识别结果。

2.根据权利要求1所述的一种门禁控制器，其特征在于，所述第一电压比较电路包括：第一电压比较器、第二电压比较器和第一与门；

所述第一数据接口分别与所述第一电压比较器的负输入端以及所述第二电压比较器的正输入端连接；

所述第一电压比较器的输出端以及所述第二电压比较器的输出端均与所述第一与门的输入端连接；

所述第一与门的输出端与所述控制模块的第一通信端连接。

3.根据权利要求1所述的一种门禁控制器，其特征在于，所述第二电压比较电路包括：第三电压比较器、第四电压比较器和第二与门；

所述第二数据接口分别与所述第三电压比较器的负输入端以及所述第四电压比较器的正输入端连接；

所述第三电压比较器的输出端以及所述第四电压比较器的输出端均与所述第二与门的输入端连接；

所述第二与门的输出端与所述控制模块的第二通信端连接。

4.根据权利要求1所述的一种门禁控制器，其特征在于，还包括：隔离模块；

所述第一数据接口通过所述隔离模块的第一传输通道与所述控制模块的第三通信端连接；

所述第二数据接口通过所述隔离模块的第二传输通道与所述控制模块的第四通信端连接。

5.根据权利要求4所述的一种门禁控制器，其特征在于，所述隔离模块具体为二极管隔离电路。

6.根据权利要求1所述的一种门禁控制器，其特征在于，还包括：通信模块，所述通信模块的第一端与所述控制模块的第五通信端连接，所述通信模块用于与后端设备通信连接。

7.根据权利要求6所述的一种门禁控制器，其特征在于，所述通信模块具体为以太网通信模块。

8.一种门禁线路状态识别方法，应用于权利要求1至7任意一项所述的门禁控制器，其特征在于，包括：

根据获取到的电压信号，结合预置的电压信号状态与线路状态的对应关系，通过比对获得线路识别结果。

9.根据权利要求8所述的一种门禁线路状态识别方法，其特征在于，还包括：

通过门禁控制器中的通信模块，将所述线路识别结果上传至后端设备。

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