小区智能门禁管理系统设计

王聪，夏青

（河北大学 研究生学院，河北 保定 071000）

随着社会的快速发展，拥有汽车的家庭越来越多，汽车也成为了人们出行的主要工具之一，尤其是在寒冷的冬天和炎热的夏天，可以让人们享受到更好的服务[1]。然而随着汽车数量的增加，在人们下班回家的时候就会出现道路拥堵和进入小区排队的现象。为了更好地解决人们的这些困难，智能小区管理系统就应运而生了[2]。

现有的智能小区管理系统主要是针对小区内长期用户，而当有临时用户进入小区的时候，就需要管理人员手动处理，增加他们的工作量。因此针对这些问题，提出一种可以对临时用户同样适用的读卡器设计方案，使临时用户享受到自主进出小区的服务，不仅不会增加管理人员的劳动量，还会减少他们的工作量。

1 RFID技术的基本原理

RFID是从20世纪90年代兴起的一种自动识别技术.RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。它利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的，且识别工作无须人工干预[3]。它与同期或者早期的接触式识别技术相比，具有可非接触识别（识别距离可以从十厘米至几十米）、可识别高速运动物体、抗恶劣环境、保密性强、可同时识别多个对象等突出特点[4]。

一个典型的RFID系统由3部分组成，如图1所示。

图1 典型RFID系统组成Fig.1 A typical RFID system

2 GSM模块

随着GSM移动通信网络的迅速普及和竞争的日益激烈，新技术和新业务的开发和应用已提到十分重要的位置。GSM模块作为一种主要的GSM网络接入设备，已得到越来越多的系统制造商和系统开发商的重视，基于它的各种应用也蓬勃发展起来。

通过GSM模块发送短信主要是依靠TC35模块，TC35模块是Siemens最新推出的新一代GSM模块，它与GSM phase 2／2+ 兼容、双频（GSM900／GSM1800 ）、RS232 数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口[5]。

通过对存储在手机中待发消息的分析，分析短消息的PDU数据格式。首先，用手机写一条短信息，发送手机号码为13916610512，信息内容为 “发送短信息”。通过执行AT+CMGL指令可以读出此条信息。下面是发送短消息的十六进制编码:

08①91683108100005F0②11000D91③683119660115F2④0008 A9⑤A53D1900177ED4FE1606F

1）08-短信中心地址长度[按字节计]；

2）91-地址类型；683108100005F0-短信中心地址[不是偶数个补F，实际短信中心地址的数字两两交换]；

3）1-头字节与 [TP–RP|TP–UDHI|TP–SRR|TPVPF3|TP-RD|TP-MTI]对应；00 对应 TP-MR ；0D-短消息目标用户号码长度 [按阿拉伯数字计，不计F]；91-TON/NPI[手机号码地址类型]；

4）683119660115F2-目标用户号码[不是偶数个补，F实际用户号码数字两两交换]；

5）00-协议标识[PI D]；08-编码方式[DCS]；A9-短消息有效期[VP]；

6）0 A-用户数据长度 [根据字节计算]

53D1900177ED4FE1606F-用户数据[中文“发送短消息”的UnicOde编码]

3 智能小区管理系统读卡器的硬件设计方案

为了解决管理人员工作量大的问题，采用的系统设计的读卡器是将两种技术RFID和GSM结合起来，特别加入键盘操作，液晶屏显示可以使临时用户享受到和长期用户一样的方便服务。并且加入了GSM模块可以使业主方便快捷的知道车辆的进出情况，预防车辆防盗。整体设计方案如图2所示。

图2 智能小区管理系统读卡器整体设计方案Fig.2 Overall design scheme

MCU:AT89S51单片机

单片机与射频卡通讯中介:RI-R6C-001A

人机交互设备:液晶显示屏，LED屏和键盘

单片机与PC机通信部分:MAX232

3.1 主控制器（MCU）

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4 k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1 000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

3.2 射频芯片

本系统采用的射频读卡芯片是RI-R6C-001A，该芯片是TI公司最新开发的针对电子标签读写的多协议收发器，给用户提供数字接口，采用13.56 MHz震荡。它支持的协议包括：Tag-it协议、ISO/IEC15693-2 和 ISO/IEC14443-2（TYPE A）。

3.3 液晶显示屏

在单片机应用系统中，液晶显示模块（LCM）是一个整体，单片机通过液晶模块的接口访问、管理内/外显示RAM、控制驱动器；液晶显示模块的驱动有比较特殊的要求，包括电源驱动、背光驱动等，主要是根据模块内部控制器的要求，驱动液晶进行显示。

3.4 GSM模块

TC35模块从功能上看主要由4部分组成：GSM基带处理器、GSM射频部分、电源ASIC（ApplicatiOn Specific I ntegrated Circuit）、Flash 。

3.5 设计中两个创新部分：

其一，将长期用户的手机号码存入系统之中，通过GSM模块将车辆进出小区的信息发至用户手机，预防车辆被盗，起到一定的安全保护功能。

其二，键盘部分针对临时用户，实现的功能就是临时用户通过键盘输入来作为出入小区的密码，自由出入小区。

4 系统软件设计

系统整体流程图如图3所示。

图3 系统整体流程图Fig.3 Overall system flow chart

系统流程分为两个部分：

长期用户：在长期用户车辆上装有射频卡，卡内存有车主车牌号码，车颜色，型号，车主手机号码[6]。当车辆进入到地感线圈范围内[7]，提示读卡器有卡进入，读取长期用户卡内信息，与系统内信息核对，正确则抬杆放行[8]，并将车辆进出小区具体时间发至车主手机，这样的话可以在一定程度上预防车辆被盗。

临时用户：当临时用户车辆进入地感线圈范围的时候，读卡器读取不到卡，则需要临时用户在键盘上进行操作，输入需要访问的单元，比如B1-1-101，B1栋1单元101户，如果小区内存在这个用户，则放行进入小区，当驶出小区的时候需要输入相同的信息，当系统核对正确则放行，这样就大大减少了管理人员的劳动量，也便于小区智能系统的记录管理。

5 结 论

经过仿真实验，系统具有一定的使用价值。基于RFID[9]和GSM的智能小区门禁系统满足了小区管理现代化，智能化的需求，具有出入车通行速度快、管理方便、自动化识别，高保密性、高效的安全性等特点。对于管理人员来说，可以大大减轻他们的劳动量，更易于形成科学高效的小区管理模式，简化车辆进出管理手续。

[1]马克.智能小区车辆门禁系统的设计与实现 [J].科技资讯，2007（24）：139.MA Ke，Intelligent community vehicle access control system design and implementation[J]. Scienceand Technology Information，2007（24）：139.

[2]吴玉田，王瑞光，郑喜凤，等.GSM模块TC35及其应用[J].计算机测量与控制，2002（8）：557－560.WU Yu-tian，WANG Rui-guang，ZHENG Xi-feng，et al.GSM module TC35 and its application[J].Computer Measurement&Control，2002（8）:557－560.

[3]周晓光，王晓华.射频识别（RFID）技术原理与应用实例[M].北京：人民邮电出版社，2006.

[4]白敏丹.基于RFID的学生考勤系统设计[J].电子设计工程，2010（5）：139－141.BAI Min-dan.Based on the RFID student attendance system design[J].Electronic Design Engineering，2010（5）：139－141.

[5]宣彩平，王皓，邹国良.利用GSM无线模块发送短消息[J].计算机应用，2004（5）：148－150.XUAN Cai-ping，WANG Hao，ZOU Guo-liang.The use of GSM wireless module sending short message[J].Computer Application，2004（5）:148－150.

[6]陈德军，杨志千.基于有源RFID的小区车辆管理系统的设计与实现[D].武汉：武汉理工大学，2009.

[7]付鹏飞，杨忠根，王亚炜.基于RFID的小区车辆管理系统[J].电脑知识与技术，2008（12）：35－37.FU Peng-fei，YANG Zhong-gen，WANG Ya-wei.Based on RFID district vehicle management system[J].Computer Knowledge and Technology，2008（12）：35－37.

[8]李实永.RFID在高速公路不停车收费系统中的应用[J].机电工程技术，2006，35（3）：100－102.LI Shi-yong.RFID in expressway toll collection system[J].Mechanical and Electrical Engineering Technology，2006，35（3）:100－102.

[9]朱世欣，尚凯.基于RFID的涉密资产管理系统[J].工业仪表与自动化装置，2012（1）：84－87.ZHU Shi-xin，SHANG Kai.Confidential assets management system based on RFID[J].Industrial Instrumentation&Automation，2012（1）：84－87.