專利名稱：一種遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種門禁系統(tǒng)，尤其涉及一種遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
門禁系統(tǒng)，又稱出入管路控制系統(tǒng)，是一種管理人員進(jìn)出的數(shù)字化管理系統(tǒng)。常見(jiàn)的門禁系統(tǒng)有密碼門禁系統(tǒng)，接觸式IC卡門禁系統(tǒng)，感應(yīng)式IC卡門禁系統(tǒng)，指紋虹膜掌型生物識(shí)別I 禁系統(tǒng)等。密碼門禁系統(tǒng)由于其本身的安全性弱和便捷性差已經(jīng)面臨淘汰，指紋虹膜掌型生物識(shí)別門禁系統(tǒng)系統(tǒng)安全性高，但成本高，由于拒識(shí)率和存儲(chǔ)容量等應(yīng)用瓶頸問(wèn)題而沒(méi)有得到廣泛的市場(chǎng)認(rèn)同。接觸式IC卡門禁系統(tǒng)需要手持卡片刷卡，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離感應(yīng)，反 應(yīng)速度慢，便捷性差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。公開(kāi)號(hào)為CN102393979A的發(fā)明專利公開(kāi)了一種門禁系統(tǒng)，包括服務(wù)器、門禁控制器、門禁讀卡器、平移門控制器、個(gè)人識(shí)別卡和感應(yīng)門，所述門禁控制器通過(guò)連接線與服務(wù)器、門禁讀卡器和平移門控制器相連，其特征在于，在所述讀卡器與感應(yīng)門之間還設(shè)有一個(gè)用來(lái)檢測(cè)人員是否進(jìn)門，并將開(kāi)門輸出信號(hào)傳給所述平移門控制器的感應(yīng)門探測(cè)器，所述感應(yīng)門探測(cè)器通過(guò)電路分布連接門禁控制器和平移門控制器。該專利門禁系統(tǒng)在不增加考勤及門禁設(shè)備的情況下，對(duì)考勤和門禁系統(tǒng)做了優(yōu)化整合，可以在不開(kāi)門的情況下只記錄考勤信息，延長(zhǎng)了感應(yīng)門的使用壽命。公開(kāi)號(hào)為CN1936970A的發(fā)明專利公開(kāi)了一種能夠抑制成本并進(jìn)行準(zhǔn)確迅速處理的門禁系統(tǒng)，在用戶通過(guò)門禁時(shí)，區(qū)域A中從無(wú)線終端讀取識(shí)別信息與檢票信息，并進(jìn)行根據(jù)檢票信息判斷可否通行的處理。將判斷為可通行的無(wú)線終端的識(shí)別信息與更新檢票信息，彼此關(guān)聯(lián)起來(lái)存儲(chǔ)在服務(wù)器中。用戶通過(guò)了門禁之后，在區(qū)域B中從無(wú)線終端讀取識(shí)別信息，如果所讀取的識(shí)別信息與服務(wù)器的中所存儲(chǔ)的識(shí)別信息相一致，便將對(duì)應(yīng)該識(shí)別信息的更新檢票信息，寫(xiě)入到無(wú)線終端中，更新無(wú)線終端的檢票信息。上述專利公開(kāi)的門禁系統(tǒng)均不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離感應(yīng)，使用不夠便捷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型公開(kāi)了一種遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有不能遠(yuǎn)距離感應(yīng)，便捷性差的問(wèn)題。一種遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，包括標(biāo)簽卡、門禁控制器、以及固定在門框上的讀卡器和超聲波發(fā)生器，所述的讀卡器包括第一無(wú)線收發(fā)模塊；第一控制器，控制第一無(wú)線接收模塊和超聲波發(fā)生器分別周期性地發(fā)出射頻信號(hào)和超聲波信號(hào)；通過(guò)第一無(wú)線收發(fā)模塊接收距離信號(hào)，將超聲波信號(hào)的傳輸距離與設(shè)定閾值比較，輸出控制信號(hào)給門禁控制器；[0012]所述的標(biāo)簽卡包括超聲波接收器；第二無(wú)線收發(fā)模塊；第二控制器，分別通過(guò)第二無(wú)線收發(fā)模塊和超聲波接收器接收射頻信號(hào)和超聲波信號(hào)，計(jì)算超聲波信號(hào)的傳輸距離，并通過(guò)第二無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)出距離信號(hào)。超聲波發(fā)生器和第一無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)生超聲波信號(hào)和射頻信號(hào)，當(dāng)持標(biāo)簽卡的用戶向門靠近時(shí)，第二無(wú)線收發(fā)模塊會(huì)接收到固定頻率的射頻信號(hào)，此時(shí)第二控制器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波接收器收到超聲波信號(hào)后，則記錄時(shí)間；由于超聲波在空氣中的傳播速率是固定不變，而且射頻信號(hào)的傳播速率遠(yuǎn)大于聲波傳播速率，射頻信號(hào)的傳播時(shí)間可以忽略不計(jì)，因此可以根據(jù)計(jì)時(shí)時(shí)間計(jì)算標(biāo)簽卡與超聲波發(fā)生器之間的距離。由于超聲波信號(hào)和射頻信號(hào)是周期性發(fā)送的，因此標(biāo)簽卡可以實(shí)時(shí)返回它與超聲 波發(fā)射器之間的距離，當(dāng)該距離小于等于設(shè)定的閾值時(shí)，則第一控制器控制門禁開(kāi)啟。由上可見(jiàn)，信號(hào)發(fā)射的周期應(yīng)不小于上述過(guò)程的處理時(shí)間，但是周期太大，則反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，信號(hào)發(fā)射周期優(yōu)選為200 1000ms。由于射頻信號(hào)頻率是固定的，只有特定的標(biāo)簽卡才能識(shí)另Ij，優(yōu)選為2. 4GHZ。上述技術(shù)方案僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)門禁控制，不適于考勤管理，優(yōu)選的，門禁系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)管理標(biāo)簽卡信息的上位機(jī)，所述上位機(jī)通過(guò)串口數(shù)據(jù)線與讀卡器連接。上位機(jī)中通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理大量的持卡人信息以及對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽卡信息，第二控制器在發(fā)射距離信號(hào)的同時(shí)將標(biāo)簽卡信息發(fā)送給第一控制器，第一控制器將標(biāo)簽卡信息傳送給上位機(jī)，上位機(jī)查找對(duì)應(yīng)的持卡人信息，根據(jù)時(shí)間等約束條件，作出考勤判斷。標(biāo)簽卡包括便攜式電源，便攜式電源為標(biāo)簽卡的運(yùn)行提供能量，便于安裝、更換和使用，它可以是鋰離子電池等。標(biāo)簽卡包括控制便攜式電源的開(kāi)關(guān)，在標(biāo)簽卡接近門禁區(qū)域時(shí)，它作出邏輯判斷，恢復(fù)正常供能模式，可以節(jié)約電源，延長(zhǎng)標(biāo)簽卡的使用時(shí)間。由于超聲波在門閉合時(shí)傳輸性能不穩(wěn)定，為了保證門在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，門的內(nèi)外兩側(cè)都能有足夠能量的超聲波覆蓋，優(yōu)選的，所述超聲波發(fā)生器數(shù)量為兩個(gè)，分別設(shè)置在門框的內(nèi)外兩側(cè)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)簽卡的位置定位，所述超聲波發(fā)生器的數(shù)量為至少3個(gè)，且不共線。優(yōu)選的，讀卡器和超聲波發(fā)生器固定在門框頂部，可以有效防止阻礙物對(duì)信號(hào)的遮擋，方便超聲波信號(hào)和無(wú)線信號(hào)的傳遞。超聲波發(fā)生器為喇叭。優(yōu)選的，所述第一控制器包括第一微處理器，受第一微處理器控制的上位機(jī)串口電路、門禁控制電路和第二微處理器，以及受第二微處理器控制的超聲波激發(fā)電路，包含兩個(gè)微處理器性能更為優(yōu)越。串口電路用于與上位機(jī)之間連接通信，門禁控制電路主要是發(fā)出門禁信號(hào)給門禁控制器，而激發(fā)電路發(fā)出激發(fā)信號(hào)給超聲波發(fā)生器，使其發(fā)出超聲波。優(yōu)選的，所述的第二控制器包括第三微處理器、受第三微處理器控制的超聲波處理電路，超聲波處理電路主要是用于將接收信號(hào)進(jìn)行平滑、除噪等處理，以更準(zhǔn)確地獲取超聲波信號(hào)。[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是(I)通過(guò)遠(yuǎn)距離的定位和定位信息判定門禁動(dòng)作，解決了刷卡式門禁出入門手持卡片刷卡的問(wèn)題；(2)門禁感應(yīng)有效距離遠(yuǎn)，大大提高了開(kāi)門效率，同時(shí)釋放了用戶的雙手，出入門變得更加自由；(3)本實(shí)用新型通過(guò)調(diào)節(jié)閾值大小來(lái)改變門禁觸發(fā)的范圍，能根據(jù)人流量靈活設(shè)定，方便用戶使用；(4)每張標(biāo)簽卡與讀卡器的發(fā)射頻率必須一致，才能互相通信，使得本實(shí)用新型安
全可靠。

圖I為本實(shí)用新型門禁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型門禁系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型門禁系統(tǒng)第一控制器的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型門禁系統(tǒng)第二控制器的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型門禁系統(tǒng)第一無(wú)線收發(fā)模塊的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型門禁系統(tǒng)第二無(wú)線收發(fā)模塊的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I和圖2所示，一種遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，包括標(biāo)簽卡2、門禁控制器4、固定在門框上的讀卡器I和分別設(shè)置在門框頂部的內(nèi)外兩側(cè)的兩個(gè)超聲波發(fā)生器31、32，讀卡器I由第一控制器11和第一無(wú)線收發(fā)模塊12組成；標(biāo)簽卡2由第二控制器21、第二無(wú)線收發(fā)模塊22、超聲波接收器23組成。超聲波發(fā)生器3由金瓷公司特別定制，內(nèi)部編號(hào)為A-A-0013，該超聲波發(fā)生器易于安裝，頻率輸出穩(wěn)定。超聲波接收器23選用MEAS公司生產(chǎn)的PVDF超聲波接收器。門禁控制器選用TCP\IP聯(lián)網(wǎng)單門雙向控制器。第一控制器11由型號(hào)均為MSP430f5510的主MCUlll和輔MCUl 12、為MCU供電的電源模塊116、門禁控制電路115、第一超聲波激發(fā)電路113、第二超聲波激發(fā)電路114、上位機(jī)串口電路117組成，主MCUlll控制輔MCUl 12，輔MCUl 12通過(guò)第一超聲波激發(fā)電路113和第二超聲波激發(fā)電路114分別激發(fā)第一超聲波發(fā)生器31和第二超聲波發(fā)生器32發(fā)出超聲波，主MCUlll控制門禁控制電路115，將門禁信號(hào)發(fā)送給門禁控制器4，上位機(jī)5和主MCUlll通過(guò)上位機(jī)串口電路117實(shí)現(xiàn)相互通信。第一無(wú)線收發(fā)模塊12主要用于發(fā)送和接收無(wú)線射頻信號(hào)，由分別專門用于發(fā)射無(wú)線信號(hào)和專門用于接收無(wú)線信號(hào)的型號(hào)為HRF24L01+的第一無(wú)線通信MCU122和第二無(wú)線通信MCU121組成，兩塊無(wú)線通信MCU各自使用不同的信號(hào)處理電路、不同的天線、不同的工作子頻段進(jìn)行工作，可以提高信道的使用率，降低收發(fā)之間的碰撞沖突。兩塊無(wú)線通信芯片分別工作在2. 40GHZ頻率和2. 45GHZ頻率，第一無(wú)線收發(fā)模塊12通過(guò)兩塊無(wú)線通信MCU與第一控制器11實(shí)現(xiàn)相互通信，第一無(wú)線通信MCU122和接收天線126之間有第一信號(hào)處理電路124，第二無(wú)線通信MCU121和發(fā)射天線125之間有第二信號(hào)處理電路123。第一控制器11通過(guò)第一無(wú)線收發(fā)模塊12與第二控制器21之間實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的通信。[0041]第二控制器21由型號(hào)為MSP430F2112的主MCU211、為MCU供電的便攜式電源213、超聲波處理電路212組成，MCU211通過(guò)超聲波處理電路212讀取超聲波接收器23接收到的信息。第二無(wú)線收發(fā)模塊22主要用于發(fā)送和接收無(wú)線射頻信號(hào)，由第三信號(hào)處理電路222、收發(fā)天線223、型號(hào)為nRF24L01+的第三無(wú)線通信MCU221組成，第三無(wú)線通信MCU221與第二控制器21直接實(shí)現(xiàn)相互通信，第二無(wú)線收發(fā)模塊22通過(guò)收發(fā)天線223發(fā)送和接收第一無(wú)線收發(fā)模塊12的信息，為了減少收發(fā)天線體積，將無(wú)線信號(hào)結(jié)合成接收和發(fā)射一體的寬頻天線，收發(fā)天線通過(guò)第三信號(hào)處理電路222與第三無(wú)線通信MCU221實(shí)現(xiàn)互相通信。標(biāo)簽卡2內(nèi)部的電源選用昊誠(chéng)能源公司特別定制的鋰離子電池，編號(hào)為P-W-0006,該電池體積小容量大，能夠延長(zhǎng)使用時(shí)間。本實(shí)用新型門禁系統(tǒng)工作原理如下 第一超聲波發(fā)生器31和第一無(wú)線收發(fā)模塊12每隔500ms發(fā)射40KHz頻率的超聲波信號(hào)和固定頻率為2. 4GHZ的射頻信號(hào)，當(dāng)持標(biāo)簽卡2的用戶向門靠近時(shí)，第二無(wú)線收發(fā)模塊22會(huì)接收到頻率為2. 4GHZ的射頻信號(hào)，此時(shí)第二控制器21開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波接收器23接收到第一超聲波發(fā)生器31發(fā)射的超聲波信號(hào)后，第二控制21器記錄第一個(gè)時(shí)間值Tl，繼續(xù)計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波接收器23接收到第二超聲波發(fā)生器32發(fā)射的超聲波信號(hào)后，第二控制器記錄第二個(gè)時(shí)間值T2，此時(shí)計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)并清零，由于超聲波在空氣中的傳播速率為固定值K，而且射頻信號(hào)的傳播速率遠(yuǎn)大于超聲波的傳播速率，射頻信號(hào)的傳播時(shí)間可以忽略不計(jì)，因此利用第二控制器21計(jì)算時(shí)間Tl、T2與傳播速率K的乘積，再通過(guò)預(yù)先設(shè)定的程序，處理得到標(biāo)簽卡與超聲波發(fā)生器之間的2個(gè)距離SI和S2。第二控制器21控制第二無(wú)線收發(fā)模塊22，將距離SI、S2和標(biāo)簽卡信息通過(guò)
2.45GHZ的射頻信號(hào)發(fā)送給讀卡器I，第一無(wú)線收發(fā)模塊12接收到標(biāo)簽卡信息和距離S I和S2后，通過(guò)第一控制器11將所得標(biāo)簽卡信息傳送給上位機(jī)5，上位機(jī)5根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)查找對(duì)應(yīng)的持卡人信息，若與數(shù)據(jù)庫(kù)信息匹配，則根據(jù)時(shí)間等約束條件作出考勤判斷，同時(shí)將距離SI和S2與第一控制器11的兩個(gè)初始閾值比對(duì)，當(dāng)距離SI或S2小于或等于兩個(gè)初始閾值時(shí)，輸出開(kāi)門信號(hào)給門禁控制器4。
權(quán)利要求1.一種遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，其特征在于，包括標(biāo)簽卡(2)、門禁控制器(4)、以及固定在門框上的讀卡器(I)和超聲波發(fā)生器(3)， 所述的讀卡器(I)包括 第一無(wú)線收發(fā)模塊(12)； 第一控制器(11)，控制第一無(wú)線接收模塊(12)和超聲波發(fā)生器(3)分別周期性地發(fā)出射頻信號(hào)和超聲波信號(hào)；通過(guò)第一無(wú)線收發(fā)模塊(12)接收距離信號(hào)，將超聲波信號(hào)的傳輸距離與設(shè)定閾值比較，輸出控制信號(hào)給門禁控制器⑷； 所述的標(biāo)簽卡⑵包括 超聲波接收器(23)； 第二無(wú)線收發(fā)模塊(22)； 第二控制器(21)，分別通過(guò)第二無(wú)線收發(fā)模塊(22)和超聲波接收器(23)接收射頻信號(hào)和超聲波信號(hào)，計(jì)算超聲波信號(hào)的傳輸距離，并通過(guò)第二無(wú)線收發(fā)模塊(22)發(fā)出距離信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，其特征在于，包括存儲(chǔ)管理標(biāo)簽卡信息的上位機(jī)(5)，所述上位機(jī)(5)通過(guò)串口數(shù)據(jù)線與讀卡器(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)簽卡(2)包括便攜式電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)簽卡(2)包括控制便攜式電源的開(kāi)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，其特征在于，所述的超聲波發(fā)生器(3)數(shù)量為兩個(gè)，分別設(shè)置在門框的內(nèi)外兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，其特征在于，所述的超聲波發(fā)生器(3)數(shù)量為至少3個(gè)，且不共線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5或6所述的遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，其特征在于，所述的讀卡器和超聲波發(fā)生器固定在門框頂部。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器(3)為喇叭。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制器(11)包括第一微處理器(111)，受第一微處理器(111)控制的上位機(jī)串口電路(117)、門禁控制電路(115)和第二微處理器(112)，以及受第二微處理器(112)控制的超聲波激發(fā)電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，其特征在于，所述的第二控制器(21)包括第三微處理器(211)、受第三微處理器(211)控制的超聲波處理電路(212)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種遠(yuǎn)距離感應(yīng)門禁系統(tǒng)，包括標(biāo)簽卡、門禁控制器、固定在門框上的讀卡器和超聲波發(fā)生器，所述的讀卡器包括第一無(wú)線收發(fā)模塊，控制第一無(wú)線接收模塊和超聲波發(fā)生器分別周期性發(fā)送射頻信號(hào)和超聲波信號(hào)的第一控制器，所述的標(biāo)簽卡包括超聲波接收器和第二無(wú)線收發(fā)模塊以及第二控制器，所述第二控制器分別通過(guò)第二無(wú)線收發(fā)模塊和超聲波接收器接收射頻信號(hào)和超聲波信號(hào)，計(jì)算超聲波信號(hào)的傳輸距離，并通過(guò)第二無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)出距離信號(hào)，第一控制器通過(guò)第一無(wú)線收發(fā)模塊接收距離信號(hào)，將超聲波信號(hào)的傳輸距離與設(shè)定閾值比較，控制門的開(kāi)閉。本實(shí)用新型傳輸距離遠(yuǎn)，大大提高了開(kāi)門效率，傳輸距離可調(diào)，更加方便靈活。
文檔編號(hào)G07C9/00GK202650103SQ20122024529
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者任陽(yáng), 付濤, 馬磊 申請(qǐng)人:杭州華韻天略電子科技有限公司