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基于通信器S1503的門禁系統(tǒng)的設計
摘要：對基于通信器S1503的門禁系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)及組成部件進行了簡要描述；介紹了系統(tǒng)核心部件——通信器S1503的特點、結(jié)構(gòu)及應用原理以及標簽S1251的結(jié)構(gòu)和工作原理，并對該系統(tǒng)的具體設計過程進行了分析和討論；最后對該系統(tǒng)進行了必要的說明。門禁系統(tǒng)是對出入口通道進行管制的系統(tǒng)。近年來，隨著數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是射頻通信識別技術(shù)、智能卡技術(shù)和生物識別技術(shù)的發(fā)展，門禁系統(tǒng)也得到了飛躍式的發(fā)展，出現(xiàn)了智能卡門禁系統(tǒng)、指紋門禁系統(tǒng)和面部識別門禁系統(tǒng)等各種系統(tǒng)。它們在安全性、方便性和易管理性等方面各有特長，是確保各重要部門出入口安全的有效措施，現(xiàn)已廣泛應用于各領(lǐng)域。
本文設計的門禁系統(tǒng)是武警部隊車輛信息綜合管理系統(tǒng)課題（武警部隊立項課題）的一部分。該系統(tǒng)是基于射頻通信識別技術(shù)的單機控制型門禁系統(tǒng)。它以CONFIDENT自動識別系統(tǒng)為基礎，對部隊單位的車輛進出停車場實現(xiàn)自動管理。CONFIDENT系統(tǒng)的基本部件包括電子標簽、通信器和主機。在本系統(tǒng)中，通信器采用瑞典TagMastr AB公司生產(chǎn)的S1503，電子標簽采用S1251，主機是車場調(diào)度室的計算機。CONFIDENT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
1 通信器S1503
通信器是門禁系統(tǒng)的核心部件，直接管理和控制門禁系統(tǒng)的所事務；此外，還負責與主機進行通信來交換信息。本系統(tǒng)采用的S1503是長距離通信器，工作頻率為2.45GHz，具有圓極化天線波束的讀寫工作站，用于讀寫CONFIDENT系統(tǒng)中射頻識別標簽，在車輛收費管理、車場車輛進出口管理以及列車車次識別等系統(tǒng)中有著廣泛的應用。其主要特點是：（1）具有6m的長閱讀距離；（2）能進行5m范圍內(nèi)的運動監(jiān)測；（3）提供C、Delphi以及VB的驅(qū)動接口程序；（4）提供與主機通信的RS232和2/4線制的RS485接口。S1503的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
1.1 S1503軟件系統(tǒng)
S1503的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。
Confilib:CONFIDENT函數(shù)庫名，該庫中包含幾百個通信器管理函數(shù)以及ConfiTalk通信協(xié)議接口函數(shù)。同時提供適合于DOS、Windows3.1以及Windwos 95/NT等不同平臺要求的Confilib版本。PC平臺的Confilib應用程序接口以C/C 動態(tài)鏈接庫（DLL）的形式提供，同時也提供Visual Basic、Delphi語言接口，適用于通信器的Confilib是C語言庫。這些函數(shù)庫包含諸如閱讀、寫入、格式化標簽，讀、寫、檢索數(shù)據(jù)庫，軟、硬件設備，讀、寫I/O接口，發(fā)送、接收ConfiTalk命令，定時器，緩存區(qū)管理和郵件管理等函數(shù)。
圖2 S1503硬件結(jié)構(gòu)方框圖
ConfiTalk：標準通信協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定通信器傳送和接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)流、重復傳送、校驗以及數(shù)據(jù)透明的方式。該協(xié)議還可用于點對點通信和多點網(wǎng)絡通信，并采用查詢方式。用戶可自己編寫通信協(xié)議來替代ConfiTalk。
Pyramid:通信器S1503出廠時預裝的標準應用程序。安裝了Pyramid的S1503在閱讀在標簽或檢測到運動時，能夠自己作出判斷和決定。S1503還可以通過串行接口接收并執(zhí)行ConfiTalk命令。
1.2 S1503編程控制原理
在CONFIDENT系統(tǒng)中，如何編程控制通信器是關(guān)鍵，有四種控制方式可供選擇。
（1）利用用戶編寫的通信器應用程序
該方式是利用用戶在Confilib庫函數(shù)基礎上編寫的應用程序取代標準通信器應用程序Pyramid，所有邏輯判斷均由用戶所編寫的通信應用程序完成。主機可不定期地連接到通信器上讀取通信器記錄信息，并更新通信器數(shù)據(jù)庫。該方式的優(yōu)點是：運行速度快、可單機運行；缺點是：需要PROM寫入器、缺少方便的界面。
（2）利用Confilib庫函數(shù)開發(fā)的主機應用程序
在該方式中，通信器S1503利用Confilib庫函數(shù)或其它軟件開發(fā)的主機程序進行控制，系統(tǒng)的智能部分在主機，通信器不做任何邏輯判斷。當主機應用程序調(diào)用Confilib函數(shù)時，自動將Confilib命令翻譯成ConfiTalk命令，然后傳遞給S1503，S1503根據(jù)該命令執(zhí)行對應的Confilib命令。這種方式的優(yōu)點是：與通信器應用程序Pyramid控制方式相比，擁有更加方便的界面，主機應用程序更加便于開發(fā)、調(diào)試；缺點是：執(zhí)行速度慢。
（3）利用主機應用程序與標準通信器應用程序Pyramid通信
這種方式與第二種方式相似，主要區(qū)別在于主機與S1503的標準應用程序Pyramid通信，而不是直接同Confilib通信。主機應用程序與通信器標準應用程序通過互送郵件實現(xiàn)通信。采用這種方式，其優(yōu)點是：主機應用程序簡單，部分邏輯判斷可交給通信器應用程序，從而獲得較快的運行速度；缺點是：Pyramid郵件不支持寫標簽和數(shù)據(jù)庫管理功能。不過，這些功能可通過Confilib/Confitalk命令實現(xiàn)。
（4）利用用戶協(xié)議
這種方式除了通信器中的Confilib之外，所有軟件均由用戶編寫。當系統(tǒng)使用ConfiTalk以外的協(xié)議時，采用這種方式。該方式的優(yōu)點是：可實現(xiàn)通信器ConfiTalk以外的協(xié)議通信；缺點是編寫程序量大、開發(fā)周期長。
在實際應用中，可根據(jù)用戶實際需求，
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