TM卡单门控制系统设计

1TM 卡单门控制系统摘要：本文介绍了一种基于 TM 卡的门禁管理系统，主要讲述了 TM 卡的工作原理及其特点，分析了周围电路的工作原理以及整个电路的软件设计。关键词:TM卡 ，单总线，门禁管理，数据存取 1 引言门禁系统作为家庭设施的组成部分在逐渐发生着变化，现在的门锁已经从传统的机械锁向电磁锁转变。本系统采用 TM 卡做为门禁的主控器件，TM 卡本身是一种金属封装纽扣大小的器件，它不仅具有 IC 卡安全可靠使用方便的优点，而且 TM 卡自身体积小，便于携带，价格适中，非常适合家庭或 单位使用。2 系统总体框图目前市场上的门禁系统主要有以单片机为平台的密码锁、智能 IC 卡、指纹机等。不过密码锁密码容易被破解，IC 卡携带不方便，且容易损坏，指纹机的价格比较高。但此次我们设计 的 TM 卡单门门禁系统不但具有非接触式 IC 卡方便使用，价格低廉的优点，而且克服了 IC 卡携带不便，容易损坏的缺点，非常适合家庭或工厂等普通用户使用。本系统总体设计如图 1 所示，电路中包含了 TM 卡信息的读取电路，门锁驱动电路，以及电源模块。系统采用 AT89S52 为平台，TM 卡位主控器件。TM 卡信息读取电路主要是用来读取 TM 卡的信息，然后系统调出存储的信息进行比较，当一致时，门锁驱动电路工作。图 1 电路总体框图ATMEL89S52TM 读卡开锁模块按键控制电路掉电存储模块电源模块23 硬件电路中各单元器件的选取及电路设计3.1 TM 卡读取及门锁驱动电路Touch Memory 触摸式存储器（简称 TM 卡）由于其形状似钮扣般大小。作为一种信息化产品,常被称为 iButton。iButton 的核心是采用 单线串行传输协议的触摸式存储器 1-wire Touch Memory ,密封在钮扣式不锈钢容器中。典型特点在于由一根线实现数据的读、写及身份识别，只要与探 头轻轻 一碰(触摸)，瞬间完成全部操作，即存储器读、写。 3.1.2 TM 卡读卡电路TM 卡是单总线技术的一种典型应用，它利用一线协议与单片机实现通讯接口，由于 TM 卡采用开路输 出，所以，TM 卡总线上需接一个 约 5K 的上拉电阻；具体如图 2 所示，当 TM 卡接触读卡头时，卡号信息便可通过总线读入单片机，完成数据的传输。3.1.3 门锁驱动电路门锁驱动电路如右图 3 所示，当系统读取卡号信息正确时，门锁控制 I/O 口将清零（即 door 端），从而 驱动 Q1 导通，提供 Q2 的基极电流，使 Q2 处于放大状态，门锁驱动线圈 K1A 通 电， 门打开。其中， D9 为开锁指示灯，当门锁打开时被点亮，提示门已打开；D8 为续 流二极管，由于 K1A 为感性器件，当 K1A突然断电时，器件两端会形成很大的感应电动势，加在 BU406 两端，若不能及时释放，将损坏 BU406 和线圈本身；为了避免这种现象的发生，电路中采用续流二极管 D8，用于线圈断电时 构成 K1A 的放电回路。图 3 门锁驱动Q18550Q2BU406K1AdoorD8D9R12K5V 12V图 2 TM 卡读卡R14.7k单 单 单5V33.2 电源及备用电源电路为了在停电的时间也不影响门的正常使用，在此系统中加入了备用电源，备用电源采用的是 12V/ 2.2Ah 的铅酸蓄电池。如图 4 所示。220V 交流电经过变压器降压后先经过高频滤波后进行整流滤波，一路经过整流管、限流降压电阻到三端稳压器 7805 后得到 5V 的主控电压；另一路经由 稳压管和三极管组成的电子稳压电路对蓄电池进行充电，从三极管射极出来的两只串联的整流管非常巧妙的利用二极管的单向导电性组成蓄电池的充放回路。电子稳压输出电压是固定的，我们 将其设为 15V，当蓄电池电压低于 15V 时 可以对其充电，蓄 电池两端电压高于 15V 时，由二极管的特性第一只管子就不能 导通了也就停止对蓄电池的充电了，那第二只二极管就 导通了，蓄 电池开始放电 。采用 这种方式既不会对电池过充也不会过放，对延长电 池使用寿命很有好处。3.3 掉电存储模块掉电存储采用以 24C04 构成的电路，如图 5 所示。主要功能是将 TM 卡的母卡和注册卡编号存入，当母卡或注册卡和 TM 卡接头接触时，读取卡号同时调用 24C04 中已存的卡号进行比较，看是否一致，进行开门动作。4 软件设计图 4 电源及备用电源充电电路的原理图D11N4007D21N4007D31N4007D41N4007C1470UC2104D5 1N4007D61N4007D71N4007J212VD812V12J1C3220UC410412V 5VR240/2WR1200 12J3Q1TIP41 R121KLED3Q27805R 45 .1 KR 35 .1 K1234 56782 4C0 45 VSCLSDAGND图 5 掉电存储电路4一个系统能否正常稳定的工作，不仅要依据于硬件电路，同时拥有完善的软件也是使系统正常工作的必要条件。对于有些用硬件电路实现起来比较困难的功能，还 可以用软件轻松的 实现。因此 对软件的设计 是不容忽视的。本设计的软件总体设计如图 6 所示。TM 卡是单总线技术的一种典型应用，它利用一线协议与单片机实现通讯接口，由于 TM 卡采用开路输出，所以， TM卡总线上需接一个约 5K 的上拉电阻，具体如 图 3 所示，当 TM 卡接触读卡头时，卡号信息便可通过总线读入单片机，完成数据的传输，每次使用都要 对单总线进行初始化。然后程序顺序执行， 判断门内的开 门键是否按下。当开门键按下的时候，程序会自动转去执行开门程序，从而使 锁动作，自 动开门。当门内开门键未按下时，程序将判断注册键的状态。如果注册键按下， 说明要对 TM 卡进行注册，此时程序将转到 TM 卡母卡或者是注册卡的注册子程序，进行 TM 卡的注册，如果注册键未按下，则程序将检测是否有 TM 卡接触读卡头，从而 执行读卡开门程序。5 结束语TM 卡初始化门内开门键按下执行开锁动作注册键按下进行注册进行读卡开门YNNY有 TM 卡图 6 总体流程图YN5经过两个月的试验调试，我们设计的以 89S51 单片机作为控制核心的门禁控制系统,达到了预期的设计要求并很好的实现各项功能。鉴于各种普通钥匙、磁卡、密码 等作为门禁的钥匙容易被他人假冒、损坏、 遗忘等缺点。因此本系统还采用了安全性能极高的 TM 卡。本系统使用方便、安全可靠。特 别适合于公司，企事业单位，小区的安防系 统等场所。 随着 TM 卡技 术的应用与推广， TM 卡的应用领域会逐渐增多，将 TM 卡应用在门禁系统中，性价比高，具有很好的 应用前景，基于 TM 卡的门禁控制系统在硬件的不断完善，程序优化后，性能会更好，将来会有一个不错的发展空间。参考文献1李朝青.单片机原理及接口技术M.北京航空航天出版社,1999.32王培东.单片机原理及应用M哈 尔滨: 哈尔滨工业大学出版社,1996.33王圆妹,许劲,李涛.基于 VB 实现 PC 机与单片机的串行通信J.中国科技信息,2006(22) 4张刚毅,彭喜元,董继成.单片机原理及应用M.高等教育出版社,2006(01) 5李志远,王毅,文龙贤等.基于 PXI 总线的数据采集测试系统设计J.电气时代,2006(08) 6刘艳玲,高云.单片机在工业控制上的应用J.佳木斯大学学报,2006(02) 7祝恩国,杨公训,许书阁.电机与控制应用J ,2006(10) 8陈国文.建筑智能化工程的现场总线控制系统(FCS)J . 福建电脑 ,2006(10) 9马俊朋,李延频,陈德新.基于总线的工业网络控制实验台的 设计J. 许昌学院学报,2006(02)10李爱华,梁予波,衡少亭. 智能变频调