门禁控制器控制功能的长距离扩展

韦根接口已经成为门禁控制器与读卡器之间的标准接口，采用这一接口方式时门禁控制器与读卡器之间的距离一般不能超过百米，对门禁系统的实际应用带来很多不便。本文介绍的这种门禁远程控制扩展器能够实现读卡器和各种状态输入输出信号超过12里的远距离传送，可以直接嵌入到控制器和现场控制单元之间而无须对原有系统作任何修改，具有很高的实用价值。

1．引言

在门禁领域中韦根接口已经成为门禁控制器与读卡器之间的标准接口，不同厂商生产的各种类型的门禁控制器和读卡器(包括指纹机，掌纹仪等)一般都采用这一接口标准。韦根接口采用三线制非同步方式传输数字编码，信号电平范围是0—5V，因此只需将该信号进行简单整形后就可直接接入门禁控制器的CPU单元，使用十分方便。但这一接口标准的缺点是信号在传输过程中易受外界电磁干扰的影响：

当读卡器与门禁控制器之间的距离较远时，传输线的线阻对信号的衰减，也容易产生误码。因此为保证系统工作的可靠性，采用这一接口方式时门禁控制器与读卡器之间的距离一般不能超过百米，这对门禁系统的实际应用带来很多不便。

在组建门禁系统时，需要综合考虑现场使用环境和用户的实际需求。例如在有些环境恶劣的现场，不适于在被控对象的现场附近安装门禁控制器；为使用和维护方便，有些用户要求将所有门禁控制器集中安装在某一区域；在使用多门控制器时无法保证控制器与每个被控门之间的距离都在百米之内等等。所有这些应用都要求控制器与读卡器之间能有较长的距离，而采用标准韦根接口方式显然不能满足这些需求。

解决这一问题的方法有多种，例如可以改变韦根信号的传送方式，采用电流环传送，或简单地将信号电平进行放大，以增加传输距离，提高抗干扰能力等。但在实际应用中，仅仅增加读卡器与控制器之间的距离往往不能完全满足需要，因为门禁控制器除了获取远端读卡编

码信息外，还需要获取诸如出门按钮、门磁(门状态)以及报警探头的状态信息；同时还需要控制执行机构(电锁)以及现场报警喇叭等设备。本文来源一卡通世界网。当门禁控制器与现场被控单元之间距离较远时，由于传输线路变长，对信号采集和输出控制会带来负面影响，特别是驱动电锁等大负荷设备时，线路压降会导致电锁不能可靠动作，降低系统的可靠性。因此要完全解决这一问题，必须将上述各种输入输出信号统一调制后传送，保证系统的稳定性和可靠性。本文介绍的这种门禁远程扩展器就具有这一功能，它将来自被控现场的读卡器信号和各种状态输入信号经远端控制单元(Remote Unit)统一调制后，通过RS485总线发送到位于门禁控制器附近的本地扩展单元(Loca1Unit) ，经解调后变成标准信号接入门禁控制器；而门禁控制器的控制输出经本地扩展单元处理后发送到远端控单元驱动对应外设执行相应动作。该远程门禁扩展器具有信号全透明，实时性强等特点，可以用于各种类型带韦根接口的门禁控制器，并且在使用时无须对原有系统做任何修改，具有很高的实用价值。

2．系统结构

门禁远程扩展器由本地扩展单元和远端控制单元两部分组成，如图1所示。远端控制单元用于采集来自读卡器的韦根码数据信号，并实现门的开／关和报警控制。本地控制单元用于把远端控制单元传来的韦根码数据信息、门状态以及报警信息进行解调，接入门禁控制器，同时把门禁控制器的控制信息传送给远端控制单元。由于扩展器的输入输出均为标准信号，因此不需要对原有门禁控制系统的软硬件作任何修改，就可以将扩展模块直接嵌入到控制器和读卡器之间，真正做到即插即用，使用非常方便。

图1门禁远程扩展器原理框图

3．硬件结构硬工作原理

门禁远程扩展器的本地扩展单元和远端控制单元都采用89C2051单片机作为核心，韦根码的读入和输出模拟都使用单片机I/O管脚。两个模块间通信采用RS485总线。

3.1 远端控制单元

通过单片机的外部中断管脚来读取读卡器的信息，当有刷卡时，远端控制单元将获得韦根码，同时通过485总线传送到本地控制单元中。门锁控制继电器用于控制门的开／关，同时系统还具有报警驱动输出。模块使用P1端口的两个管脚检测出门按钮与门磁或报警探头的状态.

3.2 本地控制块单元

本地控制单元的主要功能是将来自远端控制单元的卡编码信息转换成韦根信号，接入门禁控制器的读卡器输入接口；将出门按钮和门状态等信号转换为开关量输出，通过I／0管脚接入门禁控制器。同时本地控制单元检测门禁控制器的继电器动作并传送给远端控制单元，以实现开门和报警设备控制。

4．软件设计及工作流程

系统软件包括远端控制单元和本地控制单元两部分，程序流程图见图2和图3。远端控制单元的程序主要包括读取来自读卡器的韦根信号、门及报警输入点检测、输出控制和485通信。单片机的两个外部中断源用来实时获取读卡信息。本地控制单元的程序主要检测串行中断和门禁控制器继电器状态，根据远端控制单元传来的信息，实时完成韦根码以及门和报警输入点状态解调，输出到门禁控制器，并将检测到的门禁控制器继电器状态发送到远端控制单元。软件设计的难点在于两单元间都有信息需要发送，待发送数据在时间上均具随机性。

如果两者都采用主动发送模式就可能产生数据碰撞，为保证系统的可靠性，必须采用主从模式。本地控制单元为主控端，每隔2OOms通过485总线发送轮询信息，并等待远端控制单元回传包含读卡数据和输入输出点状态的信息，远端控制单元只能在收到轮询信息后才能发送信息，若本地端输入点状态发生改变后与远端回送的状态信息相异，则向远端发送控制命令，使远端单元更新到相应的输出状态。这样，读卡器与门禁控制器间的最大时延是2OOms 左右，可以满足门禁控制系统的实时性需求。

图2远端控制单元程序流程图

图3本地控制单元程序流程图