张进嵩
深圳源动创新科技有限公司 深圳市 518000
摘要：
从安防门禁进入电子时代开始，人们就开始使用电子磁卡锁、电子密码锁。随着这两种电子锁的不断使用，自身的问题被逐渐暴露出来，其中故障率高，安全系数低是主要问题。密码锁存在的问题是：密码很容易泄露，并且一旦忘记就很难找回来；电子磁卡锁存在的问题是信息容易复制，存储量小，卡片易磨损，使用寿命短，而且读卡器和控制部分一起安装在门上，就导致在户外也很容易打开锁，保密性较差，加上电子磁卡锁的门把长时间使用容易折断，会出现更换不方便等问题。此时的门禁系统又还处于不成熟阶段，应用并不广泛。随着社会的不断发展，人们对访问控制系统的需求不再局限于单一的访问控制，而是要求系统具有考勤管理、智能建筑和其他控制功能，对系统与远程控制功能的集成有着非常明确的要求。在此背景下，基于ST平台TCP/IP门禁控制器应运而生，其中STM32F107是意法半导体推出ST-M3互连型(Connectivity) 系列微控制器中的一款性能较强产品，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，其成本低且产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应更多的应用，因为属于中低端产品，所以适用于广大群众。
关键词：STM32F107；门禁系统；门禁控制；TCP/IP；
引言:
随着社会的进步，人们的生活环境质量不断提升，智能建筑将会在未来的城市建设中发挥重要的作用。其中门禁系统是智能建筑的重要组成部分。它不仅可以有效的防止非小区人员的随意进入，还可以进行实时监控和记录。随着信息化、数字化、智能化的发展，嵌入式系统技术也获得了广阔的发展空间，如果面向网络、面向特定应用，嵌入式操作系统将具有网络接入功能，提供TCP/IP协议支持。TCP/IP网络通讯不仅具有RS485门禁管理系统联网的全部优点，其信息传播速度也优于RS485，它适用于安装在人数多，速度要求高的大型企业中。门禁控制器作为门禁系统的核心数据处理和存储部分，负责整个门禁系统，包括门禁卡和门禁控制的设置、门禁状态的监控、门禁事件的记录等。
本设计在研究RFID技术和指纹识别信息技术的基础上，提出了作为一种可以基于stm32的TCP/IP门禁管理系统。通过采用STM32F107单片机为主，配合一些外围芯片和模拟电路的设计,加入了门铃响应电路、开指示灯电路、电控锁控制以及LCD液晶数据结果显示等外围电路。该设计改变了防盗系统报警等安防产品的被动安全管理模式，以主动进行控制技术取代被动监控，智能可以解决了人们对门禁设备的担忧，它相对于传统的门禁管理系统，有安全性更高、可靠性更高、实用性更强的优点。
1.发展趋势
电子门锁是近年来随着计算机技术的发展而发展起来的，计算机作为系统管理主机，通过连接到系统的各种读卡器(即开门控制器)管理锁。智能 ic 卡具有存储，经过初始化和授权，可以成为控制门锁开关的钥匙，从而构成一个现代化的门禁系统。然而，随着接触式智能卡门访问控制系统应用规模的扩大，其自身难以克服的缺点，如接触磨损、维护困难、基础设施投资大等，已成为其进一步发展的绊脚石。
随着信息业和服务业的全球化，社会对信息载体的便携性、高安全性及容易使用等方面提出更高的要求，于是由IC芯片、感应天线组成的非接触式智能卡以其无机械磨损、容易维护、方便使用等优点，成为智能卡潜力最大的新军而倍受业界瞩目。本设计方案紧跟时代变化潮流，在满足了人们对智能卡的要求以外，还满足了社会信息的发展需要，在基于ST平台的基础上，设计出一款无论是在功能、性能还是性价比上都优于传统门禁管理器的新型TCP/IP门禁管理器。
2.关键技术
2.1硬件设计
2.1.1平台硬件支持
在硬件方面采用STM32F107作为主控制器，它的工作频率最高可达72MHz；M3内核，自带256Kbyte flash，65Kbyte RAM，贴片LQFP1OO封装，80个GPIO口，工作电压在2~3.6v，集成7个定时器，3组 spi 接口，1组 iic 接口，5组串行接口，1组网络接口，4个门接口，4个读卡器接口，输入输出接口，板载16Mbyte flash以及看门狗芯片电路。
2.1.2硬件设计图
.png)
由图2-1可知道，我们所设计的以STM32F107为核心电路的TCP/IP门禁控制器由双路12伏电源供电，一组最大电流1A，另一组最大电流4A，另外还设有485接口，232接口，USB接口，能控制4道门，可接4个读卡器，一个10M/100M以太网接口，备用的输入输出接口，消防接口。
2.2软件设计
2.2.1程序功能规划设计
门禁系统的功能是我们最看重的一块，它不能华而不实，不能一味的追求系统的超前性，不能离实际的需要偏离太远。由于门禁系统是不间断长期工作的系统，并且与我们的工作和生活息息相关，所以系统的功能显得尤为重要。在这里我们的门禁系统有TCP/IP通讯功能，10M/100M自适应；门禁控制方面：控制1-4个门或1-2个门的双向进出，支持标准的韦根26/32/40读头；Tcp/ip 可以用来升级设备的底层程序，支持256个时段，16个用户时段组，128个节假日；支持按星期或节假日定时开关门功能；无论是磁卡门、密码门、多卡门还是超级密码门也是支持的;并且支持卡+密码开门模式下，输入四位胁迫码可产生报警事件；支持电子巡更功能和多门互锁功能。
2.2.1通讯规约规划
TCP/IP实际上是一组通信协议，主要有传输控制协议和互联网协议。TCP确保发送到子系统的所有数据正确到达，IP为网络上的所有流量设置标准，现代网络化多址接入控制器主要由单个主控制器控制，输入模块和输出模块集中控制。数据通过网络传输到后台软件进行统一管理，使得访问管理和数据跟踪更加有效。
3.通信方式
由图3-1可以知道，RS485通信方式是以总线形式再通过485转换器以RS232的通信方式与电脑串口通信的。这种通信方式有一些缺点，很难实现远程管理，通讯可靠性，稳定性和实时性都很一般。
.png)
图3-2 TCP/IP总线通信方式
由图3-2可以知道，Tcp/ip 通信采用星型结构实现。系统管理不受地域限制，无论是局域网还是互联网，网络延伸到哪里就可以管理到哪里，也可以同时由多台电脑管理，数据通信可靠、稳定、快速。网络呈星形，任何一个节点出现问题都不会影响管理系统，系统实时性好，不管是本地局域网络还是internet宽带网络，不管是一台还是上千台，永远实时通信。
4.结论
本文所设计的TCP/IP门禁管理系统主要由主控制器、读卡器和中间连接链路，PC客户端软件等组成。数据通过网络传输到后台软件进行统一管理，这使得访问管理和数据跟踪更加有效。该门禁管理系统实现了高安全、低成本、大容量、应用模式多样化的功能，所用的主控由ST推出的一款微控制器平台，具备丰富的扩展性，而且还降低工程难度和缩减了成本。
参考文献
[1]张明鸣.体育场馆门禁系统的设计与定制子系统的实现[D].东北大学，2012
[2]吴国英.非接触IC卡技术在门禁系统中的应用[J].中国安防产品信息，2008
[3]贺红静.非接触IC卡技术在门禁系统中的应用[J].通信论坛，2004（14）58-59
[4]谢兵.嵌入式系统的网络通讯协议uIP[J].电子技术应用，2003（12）:60-62
[5]王素卿,童悦仲.住宅小区智能化系统建设要点及技术指南.中国建筑工业出版社,2003
[6]官龙腾,尹聪聪,张宁,张福春,刘婷,李勇平.EPICS环境下数字超声流量计网络接口设计与应用[J].核技术，2015（8）01-2
[7]张懿慧，陈泉林.开源 tcp/ip 协议栈在远程监控中的应用.单片机和嵌入式系统应用，2004(11) : 61-64
[8]吕志明.面向中小企业的网络即时通信系统设计与实现[D].复旦大学，2014
[9]杨佳佳,张崇巍.基于以太网的远程温度控制系统的设计[J].电子测量与仪器学报，2007
[10]何忠悦,于淑芳.单片机抗干扰技术实践应用探析[J].机电信息，2012(12):112-113