基于ZigBee技术的无线门禁系统
ZigBee的实验室无线门禁系统设计
２ ０ １ ３ 年 ｌ ０月
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院
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Ｖｏ ｌ ＿ ３１ Ｎｏ ． ５ Ｏｃ ｔ ｏ ｂｅ ｒ ２０１ ３
Ｊ ＯＵ ＲＮＡＬ ＯＦ Ｌ ＯＮＧＹ ＡＮ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 的实验室无线 门禁系统设计
王清辉 ， 温发林 ， 李发金
Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技 术 的 实 验 室 无 线 门 禁 系统 。该 系 统 由
此 ，对 于实验室 的 日常管理工作也显得很重要 。
以往 我 国 主 流 的 实 验 室 管 理 采 用 的机 制 和其 他 原 因， 使 得 学生 并 不 能够 自主 地进 入 实 验 室进 行 课 内和课 外 的实 验 活 动 ， 同时 也 限制 了实 验 室 的
读 写器 、 门禁控 制器 、 无 线数据传输 模块 、 液 晶
显示 模块和管 理 Ｐ ｃ机 等 组 成 。系 统 采 用 无 线 的传 输 方 式 ， 利用 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技 术 方 便 系 统 组 网 扩 展 传输距离 ， 编 写 能 够 统 计 学 生 刷 卡 时 间 的 上 位 机 系 统 软件 来 进 行 学 生 日常 的考 勤 管 理 。达 到 既 可 以方 便 地 改 造 现 有 实 验 室 的 管 理 模 式 ，
又 可 以 实 现 实 验 室 门禁 系统 的 日常 管 理 。
安装使用的门禁管理系统显得特别重要。
当前 已有 的实 验 室 门禁 系 统 主 要 采 用 有 线
收 稿 日期 ： ２ ０ ｌ ３ — ０ ７ — １ ８
作者简介 ： 王清辉 ， 男， 福建晋 江人 ， 龙 岩学院物理与机 电学院讲师， 主要研 究方 向： 应 用电子技术 。 基 金 项 目： 龙岩 学院 校 立服 务海 西项 目（ Ｌ Ｙ Ｘ Ｙ ２ ０ １ １ ０ ８ １ ） 。
基于ZigBee技术的门禁系统设计
是 省 电 、简 单 、 成 本 低 的 规 格 。８ ０ ２ ． １ ５ ． ４ 的物理层 （ Ｐ ＨＹ ） 采用直 接序 列展频（ ＤＳ Ｓ Ｓ，Ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ Ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ
Ｖ０ Ｉ ． ２ ３ ＮＯ ． ４ Ｄｅ ｃ ．２ ０ １ ３
基￣ ＝ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术 的门禁 系统设计
陈 文 清
ｆ 洛阳 理 工学院 电气工程 与 自 动化 系，河南 洛 阳 ４ ７ １ ０ ２ ３ ）
摘 要 ：设 计 了一种 基于ｚ ’ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术 的新型 智能 门禁系统 ，具有 无线智能识 别和 出入 记录 自动管理 功能，既可 以
Ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ） 技 术 ， 以化 整 为零 方 式 ，将 一个 讯 号 分 为多 个讯 号 ，再 经 由编码 方 式传 送 讯 号避 免 干
扰 。在媒 体存 取控 制（ ＭＡ Ｃ ） 层 方面 ，主 要是 沿用 ＷＬ ＡＮ中８ ０ ２ ． １ １ 系列标 准 的ＣＳ ＭＡ ／ ＣＡ 方 式 ， 以提 高 系统
收稿 日期： ２ ０ １ ３ － ０ ７ － ２ ３
作 者简 介： 陈文清（ １ ９ ７ ０ － ） ， 男， 河南光山人， 博士， 教授， 主要从 事 自 动化理论与技术方 面的研究． 基 金项 目： 河南省教育厅 自然科 学研究项 目 （ ２ ０ ０ ８ Ａ ５ ２ ０ ０ １ ７ ） ．
器 和 上 位 软件 构成 ，系统 的核 心是 无线 传输 模 块ＸＢ ｅ ｅ 和 微 处理 器 Ｍｓ ｐ ４ ３ ０ Ｆ １ １ ２ １ Ａ。该 门禁系 统 总 体结 构
无线智能门禁系统中性方案(智力鑫保)
02
无线通信技术
无线通信技术是利用电磁波信号在自由空间中传播进行信息交换的一种通信方式。
无线通信技术定义
从20世纪初的无线电报开始，到20世纪中叶的微波通信，再到现在的移动通信、卫星通信和物联网通信，无线通信技术经历了飞速的发展。
无线通信技术的发展历程
无线通信技术广泛应用于手机、平板、电脑等便携式设备，智能家居、智能城市等领域，以及军事、航空、航海等特殊领域。
门禁控制器是一种用于管理门禁系统的设备，它通过与门禁读头、电锁、输入输出设备等部件的配合，实现对门禁系统的智能化管理。
门禁控制器主要功能包括：控制电锁开关、实时监控门状态、记录进出人员信息、异常报警等。
门禁控制器广泛应用于写字楼、住宅区、酒店等场所，目的是为了提高安全性和便利性。Leabharlann 门禁控制器的组成及工作原理
报警系统的安装与调试
06
系统方案设计
背景介绍
无线智能门禁系统在现代化社会中越来越受到人们的关注，它具有方便、安全、高效等优点。而中性方案(智力鑫保)是一种新型的、专为门禁系统设计的综合性方案，旨在提高系统的智能化程度和稳定性。
研究目的
本方案的设计目的是为了提供一种稳定、高效、便捷的无线智能门禁系统解决方案，以满足现代化建筑的安全管理需求。
工作原理
VS
门禁控制器需要安装在安全、干燥、通风的地方，同时要保证其电源的稳定。安装时需要注意以下几点：1.选择合适的位置；2.按照说明书正确连接线路；3.接通电源进行测试。
调试
在安装完成后需要对门禁控制器进行调试，以确保其正常工作。调试主要包括以下几个方面：1.检查各个模块是否连接正常；2.测试读卡器是否能够正确读取卡片信息；3.检查电锁驱动模块是否能够正常驱动电锁；4.设置门禁控制器的基本参数，如开门时间、报警时间等。
基于 ZigBee 的智能家居门禁安防系统硬件设计
基于 ZigBee 的智能家居门禁安防系统硬件设计作者：杨晓艺来源：《科学与财富》2019年第20期摘要：本文提出了一种基于 ZigBee 的智能家居门禁安防系统硬件设计方案。
该系统的设计是在一个网关的基础上，将多个监控节点通过网络连接到一起，实现对安防的实时监测。
本文设计的网关包括控制器，GMS 通信模块，RS232 模块，协调器等。
该系统的特点是增加了生物特征识别模块和电脉冲检测装置，提高了系统整体安全性能。
随着社会的发展，一些社会不稳定因素也是越来越多，安防在人们的日常生活和工作中也显得尤为重要，在家居生活中，最主要的安防就是大门，现在的生活中，一般都是在大门上设置一个猫眼，但是猫眼无法很清晰地观察到门外的情景，只能作局部观察，无法实现较为安全可靠的安防。
针对上述问题，介绍了一种基于ZigBee 的智能家居门禁与安全系统的硬件设计方法。
0.引言门禁安防系统是基于视觉检测技术，利用互联网通讯将智能化与现代安全防护措施相结合，开发而成的一套安全自动化的管理系统。
在传统的门禁设备中，各个识别点传感器需要通讯线与终端进行连接，存在成本高、可靠性不高、维修复杂和更新难等问题。
如今，自动门禁系统主要使用计算机控制，传感器识别和无线传输等技术。
它广泛应用于国外的新型门禁系统，其中 Zig Bee 功耗低，安全性高。
低响应时间、低成本和有自组织和自愈性等优点在智能家居领域脱颖而出。
本文提出了一种新型门禁系统的设计方案，其中结合了 Internet 无线通信和机器视觉技术。
充分利用 ZigBee 的优势，设计智能家居访问安全系统。
1 系统概述1.1 ZigBee 技术简介20 世纪初，ZigBee 技术被称为 21 世纪十大最新科学技术之一，被科学家们预测为将是未来发展最快，具有广阔应用前景的科学技术。
ZigBee 是一种新型的无线通信技术，类似于WiFi 和蓝牙等短距离通信技术。
在待机状态下，干电池的电量就可以支持其工作数个月的时间，同时，它的制作成本很低，响应时间迅速，同时还具有非常高的安全性，被开发者所广泛应用。
基于zigbee的无线办公门禁系统研究与应用
基于zigbee的无线办公门禁系统研究与应用作者：韩立峰来源：《山东工业技术》2015年第22期摘要：本文针对办公室房间管理的特点，研究应用了一种基于ZigBee协议的无线门禁系统。
该系统中门锁采用无线联网、电池供电，避免了繁琐的网络、电源的布线工程；同时系统功能完善，可以刷校园一卡通开锁或者通过手机客户端远程开锁。
关键词：ZigBee；校园一卡通；办公室门禁DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.22.1360 引言目前我校一卡通门禁系统主要应用于楼宇大门的管理，如学生宿舍、办公楼、教学楼等。
该系统采用有线联网，电磁锁吸合大门。
这种楼宇门禁存在一个问题，如果停电，电磁锁将失去吸力，门自动打开，因此在日常管理中通常结合人工的值守。
对于学校办公、教学用房的管理，目前依然使用钥匙，于是我们思索使用门禁来进行房间的管理。
传统的门禁系统显然不适合办公室房门的控制，因为停电时办公室门将自动打开，无法满足安全需求。
办公室门禁必须能控制房门机械锁的开闭，同时采用联网模式，在线授权、实时上传刷卡流水。
1 基于ZigBee的无线门锁对于联网控制门锁，如果采用有线的方式势必需要开凿门板，并将网线、电源线穿至门锁。
这样费时费力，还容易损坏门体。
因此我们采用了基于ZigBee协议的无线门锁，门锁与门禁控制器通过ZigBee协议无线联网；并且ZigBee是一种低功耗的无线网络协议，采用电池供电无需布设电源线。
实际上，ZigBee协议作为一种新兴的近距离、低速率、低功耗、低成本的无线网络技术，已广泛应用于工业控制、无线传感网络等领域[1]。
我们选用的ZigBee无线门锁（如图1所示），包含读卡模块（采用NXP公司的RC522芯片）和ZigBee模块（采用TI公司的CC2530）。
RC522芯片负责读取一卡通的信息；CC2530负责与门禁控制器的ZigBee组网，获取白名单的更新以及上传门锁刷卡的流水。
基于ARM和ZigBee的无线门禁控制系统
基于ARM和ZigBee的无线门禁控制系统刘娜【摘要】传统的门禁系统大多采用有线方式,小区各单元门的控制器与楼里业主可视门铃使用有线连接.这种方式工作量大、施工难、系统连接复杂,网络改造困难.为了对现有的门禁系统进行研究改进,本文设计了一款基于ARM芯片和ZigBee技术的无线门禁系统.系统是由一个单元ZIGBEE控制器、多个业主ZigBee端点及上位机软件构成三部分.文中给出了详细的设计方案式.该系统满足用户的要求并且已经投入到实际的应用中,已在丹东万达小区门禁系统实施完整控制.【期刊名称】《传感器世界》【年(卷),期】2016(022)006【总页数】4页(P19-22)【关键词】ARM;ZigBee;无线门禁系统【作者】刘娜【作者单位】辽宁机电职业技术学院,辽宁丹东 118009【正文语种】中文【中图分类】TP273一、引言随着信息技术以及社会经济的高速发展，丹东各个小区都开始采用门禁管理系统，门禁系统是新型现代化公共安全管理系统，是重要部门出入口实现安全防范管理的有效保障。
现有的门禁系统大多采用有线通信。
有线门禁具有安全、稳定性好、易于实现等优点；但同时有线通信方式具有初装费用高、施工时间长、无法移动、变更余地小、维护费用高、覆盖面积小、扩展困难等缺陷。
随着ZigBee技术的发展，人们将ZigBee技术引入了门禁系统之中。
它容易安装，组网方便，即插即用，可移动性强，解除了传输线对通信网络的束缚。
无线门禁系统将成为未来门禁系统发展的重要方向[1]。
本文设计了一套无线门禁控制系统，系统基于ZigBee技术，使用ARM处理器和JMY-502射频读写模块进行门禁读卡器设计。
硬件方面实现了射频读卡模块设计、ZigBee控制器与ZigBee端点无线通信。
软件方面使用C#语言和SQL数据库实现上位机软件系统管理门禁。
系统已在丹东万达小区门禁系统实施完整控制，取得了良好的效果。
二、无线门禁控制系统硬件原理系统以硬件采用ARM Cortex－M3内核结构的低功耗、高性能嵌入式芯片STM32F103作为ZigBee主控制器，再加上CC2530为主构成的ZigBee端点，通过无线收集收数据后，统一用计算机进行管理。
基于Zigbee技术的无线门禁控制系统设计
基于Zigbee技术的无线门禁控制系统设计张慧颖;钱同云;马淑华【摘要】针对目前无线门禁系统无线化、智能化的特点，设计了一种基于Zigbee 无线通信技术的无线门禁控制系统，实现对电厂高压控制柜的门禁系统的智能管理。
为了较好的避免无线网络在应用中的缺陷，系统在设计中采用了无线和有线相结合的方式。
该系统成本低、安全性好，易扩展，具有较好的应用前景。
【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】2页(P26-26,28)【关键词】门禁;Zigbee;无线【作者】张慧颖;钱同云;马淑华【作者单位】吉林化工学院信息与控制工程学院吉林吉林 132022;中国石油吉林石化公司电石厂吉林吉林 132022;吉林石化公司化肥厂吉林吉林 132022【正文语种】中文【中图分类】TP273门禁系统是智能控制领域研究内容之一，具有很高的实用价值和应用前景。
随着科技的进步，门禁控制系统发展越来越迅速，功能也逐步完善。
门禁系统从机械锁发展到电子门禁，从单一的门禁控制系统发展到智能化、无线化的门禁系统，普通门锁和人工管理早已不能满足智能化的需要。
尤其是拥有上百个电气控制柜的大型电厂及变电所，人工管理更容易造成管理上的困难，因此，采用现代智能化门禁技术不仅实现了可靠、安全、方便实用的特点，更重要的是节省了人力和时间，具有重要的意义［1］。
电厂高压控制柜的门禁系统主要采用Zigbee技术和CAN总线技术相结合的方式实现无线智能化管理。
一套完整的门禁系统主要由Zigbee无线网络、控制器、电锁控制器、传感电路、上位机数据库管理和CAN总线等基本部分构成。
无线网络由充当调节器的基站节点和具有路由功能并配有传感器的终端节点组成。
系统组成框图如图1所示。
本系统的工作原理如下：当电厂的需要检索线路时，管理员预先将授权信息下载到主控板的存储器中，终端节点将采集到的卡号信息通过Zigbee网络送入到主控器中，将卡号与存储器中的卡号进行对比，若卡号有效，则门锁打开，技术人员对被授权的控制柜进行操作。
基于Zig Bee的无线智能门禁系统设计
基于Zig Bee的无线智能门禁系统设计李志强;王涛;陈志伟;李健伟;庄雪怀;刘樟楷【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】The wireless sensor network is a newly emerging technique for information acquisition,developed along with wireless communication, embedded computing technique,sensor technique and micro-electromechanical technology.Nodes of the network,characterized by their small volume,low price and low energy consumption,can perform such functions as signal acquisition,data processing and short distance communication.Based on the above characteristics,the wireless sensor network has a high application value in military affairs,environmental monitoring and smart home.This paper presents a design scheme for the intelligent access control system based on the ZigBee wireless transmission technology,and introduces the concrete implementation process of the scheme.%无线传感器网络是随着无线通信和嵌入式计算技术、传感器技术、微机电技术的发展而发展起来的一种新兴的信息获取技术。
基于ZigBee的无线联网门锁设计
目前,有线门禁系统仍占据市场较大份额,但由于成本高、维护困难且安全性较低,逐渐被淘汰。
物联网技术的发展大大丰富了安防监控、智慧城市以及智能家居等领域,而无线联网门锁作为物联网技术的一种,具有十分明显的优势。
利用门禁系统实时监控功能,有助于融合终端搜集数据,有助于人员考勤、重点监控以及进出流量,极为适合用于酒店、办公楼以及出租房等场所。
1 ZigBee技术概述ZigBee技术是在IEEE802.15.4的基础上无线通信技术的一个标准,主要分布于868MHz、915MHz以及2.4GHz频带中。
ZigBee技术能够促使网络设备长期处于休眠状态,从而降低功耗,即使是在两节电池的条件下也可以工作很长时间。
ZigBee技术特点主要包括如下三个方面[1]:(1)大容量。
ZigBee网络理论容量高达60000以上,且只要满足ZigBee协议标准的网络,还能够进行不同网络之间的网间通信,从而提高ZigBee网络容量。
(2)高安全。
ZigBee不仅选用AES-128加密算法,还提供CRC完整检查数据包,提供鉴权和认证,确保不同应用满足自身安全特性。
(3)可靠性高。
选用物理跳频技术,若网络通信拥堵难以正常手法数据,那么ZigBee网络可以切换到空闲信道中,从而提高抗干扰性。
APS实现应答回复功能,若没有得到应答,则需要重新传送。
2 系统设计无线联网门锁系统设备包括发卡器、无线联网门锁、无线基站以及上位机等,具体的系统结构如图1所示,主要分为三个部分,第一部分是门禁管理软件终端、无线基站和上位机之间的有线网络,通过TCP/IP协议通信,第二部分是门锁和基站之间的无线网络,统一接口,整合系统平台,快速获取所需数据,提高通信效率,第三部分是移动终端和上机位之间的wifi网络,通过wifi网络相互连接,并完成管理、查询等工作。
3 硬件设计3.1 基站设计作为重要的数据中转站,无线基站起到枢纽的作用,实现ZigBee无线网络和TCP/IP网络对转换,具备通信协议转换、数据交互以及无线组网等功能,具体包括储存模块、电源模块、微控制器以及以太网转串口模块。
基于ZigBee技术的无线门禁系统
基于ZigBee技术的无线门禁系统中文摘要门禁系统是智能控制领域研究内容之一，具有很高的实用价值和应用前景。
本文针对人员门禁系统进行研究。
人员门禁系统在保证合法人员出入权限的同时防止非法人员的入侵。
由于门禁节点在施工、部署、精度和成本方面的限制，一般的门禁系统往往只能满足其中一个或几个方面，很难做到平衡。
因此不断采用新技术，改造门禁系统具有重要意义。
本文对智能控制领域的门禁系统展开研究，主要研究内容包括以下几个方面：1.分析了无线技术的协议框架，在研究了各个通信协议层的具体功能和应用的基础上，受框架启示，采用了一种可行性方案（无线为主，有线为辅）解决无线技术在实际应用中的缺点。
2.设计了基于ZigBee技术的无线人员门禁系统.本文在无线传感网框架基础上阐述了该无线门禁系统的整体结构，给出了硬件及软件的详细设计方案。
硬件方面：详细分析了人员门禁系统的网络控制器的硬件电路，设计了射频电路模块和就地控制器。
软件方面：按照四层架构分析系统的软件设计，移植了协议栈和协议栈，设计了总线协议并编写了硬件模块驱动程序。
关键词：无线传感网，门禁系统，ZigBee技术The Wireless Access Control System Based On ZigBeeAbstractThe access control system is one of the important researches in the field of intelligent control. It also has important practical value and application prospect. The traditional access control implements rights management based on people, Aiming at the latest development of intelligent building, the parking management system is also included in the research category of the access control system (vehicle access). Therefore, the main contents include two parts: a personnel access system and vehicle access control system. The former mainly forbids illegal personnel and provides access rights to legal personnel. And the latter mainly includes vehicle rights management, vehicle positioning and track of the movement path. Due to access nodes' construction, deployment, accuracy and cost constraints, it's hard to balance all the aspects. Therefore, it is very necessary to the study and improvement the existing access control system, and constantly tries new technology.1) The paper study access control system for intelligent control field which relies on the provincial and municipal science and technology projects. The main research contents include the following aspects；4) Design a wireless staff access control system based on ZigBee technology. This paper describes the whole structure of the wireless access system based on wireless sensor network framework, and presents a detailed design scheme of hardware and software. Hardware aspects: the network controller and on-site controller hardware circuit of staff access control system are analyzed in detail, ZigBee rf circuit module was also designed. Software aspects: according to four layers architecture, the paper analysis system software design, which transplantated ZigBee protocol stack and lwip stack, designed CAN bus protocol, And write the hardware driver module. Keywords: WSN, Access System, ZigBee目录第一章绪论1.1研究背景21世纪初，各种恐怖袭击事件一次又一次震惊了世界，刺激了发达国家神经，而发展中国家虽然增长迅速，但贫富差距越来越大，社会公平度被日益诟病，导致了犯罪的猖獗，危及人身和财产安全。
一种基于ZigBee的联网型无线门锁系统设计
一种基于ZigBee的联网型无线门锁系统设计应时彦;周泽育;梅一珉【摘要】Based on ZigBee wireless communication and Internet technology,a low power consumption of networked wireless access control system is developed.Wireless lock has the function of opening door with RFID card,data exchange,abnormal alarm and so on,the software of lock system management realizes the time synchronization,authorization management,parameter setting and battery monitoring for the networked lock.The mobile terminal management application can be used to realize remote monitoring.The most important feature of the system is to achieve the real-time networking and low power consumption of lock,which satisfies the needs of a safe and efficient networked wireless lock system.The test results show that the system is stable and reliable,and it has a high value to promote the application.%基于ZigBee无线通信与互联网技术,开发了一款低功耗的联网型无线门锁系统.无线门锁具有RFID卡片开门、数据交互、异常报警等功能,门锁管理系统软件实现对联网门锁的时间同步、授权管理、参数设置和电池监控,也可以通过移动端门禁管理应用进行远程监控.本系统的最大特点是实现了实时联网和门锁的低功耗设计,满足了市场上对安全高效联网型无线门锁系统的需求.测试结果表明:系统性能稳定可靠,具有较高的推广应用价值.【期刊名称】《浙江工业大学学报》【年(卷),期】2017(045)002【总页数】6页(P153-158)【关键词】ZigBee;无线门锁;低功耗【作者】应时彦;周泽育;梅一珉【作者单位】浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州310023;浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州310023;浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州310023【正文语种】中文【中图分类】TP391“物联网”技术的迅猛发展，正在引导一场深刻的信息社会变革，在智能家居、智慧城市和安防监控等领域发挥了重要的作用，如面向物联网的突发事件应急物资的管理平台[1]、停车场管理系统等实际应用场景.无线联网门锁系统作为“物联网”技术的一个典型应用，更具有其独特的优点.目前，有线门禁系统在整个门禁系统市场中仍占有较高的配额，但由于其布线复杂、维护困难和成本高而逐步处于劣势；普通无线门锁虽省去了布线的困扰，但是无法实时监控门锁状态，安全性很低.无线联网型门锁系统是解决成本和安全的最有效方案，通过对数据收集、整合和分析，实时监控无线门锁状态.通过对门禁系统的实时监控，对门锁终端收集的数据进行融合，在估计人员进出流量、重点关口监控和人员考勤等方面表现出色，特别适合于宿舍、出租房、办公楼和酒店等场所.通过市场调研发现，由于无线门锁采用干电池供电方式工作，因此在持久工作续航方面也亟待改进.本课题将研究整个无线门锁系统的统一管理监控，通过对门禁系统的软硬件协同设计，深入研究ZigBee 无线通信技术，并实现门禁系统的超低功耗要求.无线联网门锁系统主要设备包括上位机、无线基站、无线联网门锁和发卡器等，主要管理平台有上位机网页端门锁管理软件和移动端门禁管理应用.无线联网门锁系统结构如图1所示，整个系统主要包含三部分网络结构：一是上位机与无线基站之间以及门禁管理软件终端的有线网络，采用TCP/IP协议通信；二是基站与门锁之间的无线网络，采用ZigBee无线通信技术.整合系统平台应用，统一接口，能够快速方便地获取所需的数据，提高系统通信效率[2]；三是上位机与移动终端构成的WIFI网络，移动终端通过WIFI网络与上位机建立连接，完成相应的查询、管理等操作.ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的无线传感网络技术，相比与蓝牙、WIFI 等其他的无线传感网络技术，在功耗方面ZigBee有优势，在使用电池供电的低功耗无线门禁系统中十分适用；其次ZigBee具有很好的抗干扰能力，可在较复杂的环境下工作[3-4].ZigBee网络拓扑结构主要包括星型、树形和网状三种拓扑结构.星型拓扑结构中每一个终端设备只能和协调器通信，具有结构简单、组网便捷和数据延迟小等优点，主要应用于结构轻便、节点少和通信范围小的数据采集环境中；树形拓扑结构的终端设备和其他设备通讯需要通过上一级设备代为接收或转发；网状拓扑结构是一种多跳传输的点对点网络结构，数据通过网络中的路由器相互路由接力转发，增大网络覆盖面积，具有自组织、自愈合和防碰撞的特点，其缺点是网络复杂、传输延时大，对路由器的数据处理能力要求较强[5-7].无线联网门锁系统可应用于宿舍、出租房、办公楼和酒店等场合.在这些应用环境中，由于房间数量众多，门锁分布集中、位置相对固定等特点，无线网络分布参数较为稳定，因此选择较为简单实用的星型网络拓扑结构.无线门锁作为ZigBee终端设备，无线基站则充当协调器负责整个网络的组建和管理.根据不同的实际应用环境，通过合理布置无线基站节点位置，保证所有无线门锁都能正常接入ZigBee 无线网络中.本系统不但要求实时联网，也必须满足低功耗要求.无线门锁在大部分时间CPU和各个工作模块都处于睡眠状态，仅当有任务时才唤醒CPU完成相应的工作.所以当ZigBee网络成功组建完成后，整个网络的活跃度将取决与来自无线门锁被唤醒时发出的数据请求.当基站接收到某个门锁的数据请求后，将数据再次打包封装后通过TCP/IP协议发送至上位机，由上位机决定相应的数据或命令的下达.门锁管理软件的数据库采用MySQL，HTTP服务器采用Apache Tomcat 8，使用B/S架构的Java EE平台开发，由单独的通讯软件负责完成与基站的通讯；对于每一个无线基站，创建一个线程来进行数据交互；各个基站反馈的数据由一个单独的后台线程来分析，呈现可视化数据分析结果并将数据同步到数据库[8].门锁管理软件通过TCP/IP协议访问各个基站，并保持与无线门锁的数据通讯，可完成门锁的时间同步、授权管理、参数设置和电池监控等功能，具有十分丰富的管理操作，适合门禁管理人员日常维护使用.而移动端门禁管理应用可实现状态监测、记录查询和远程控制等功能.本系统通过多种安全措施，保证人员和财产的安全：保存每次门锁进出记录，便于上位机进行查询；加强卡片权限管理，当非法卡多次试图刷卡开门后，记录卡号黑名单并触发异常报警；完善电池监控功能，对不同电压可选择不同工作模式，当电池低电时提示维护人员及时更换电池；当门锁没有关好时，将发出提示音，提醒人员进行处理.2.1 无线基站设计无线基站是重要的数据中转站，扮演了承上启下的角色，完成通信协议在TCP/IP 网络和ZigBee无线网络之间的相互转换，具有无线组网、数据交互和通信协议转换等功能，主要可分为微控制器、电源模块、以太网转串口模块和存储模块，其硬件结构如图2所示.以太网转串口模块采用嵌入式以太网串口数据转换模块，通信最高波特率高达230.4 kbps.电源模块采用K7803稳压芯片，可提供整个系统工作所需的电压.存储模块主要用于保存基站下管理的门锁列表、进出记录等重要数据，采用I2C总线串行存储器，掉电不丢失数据.CC2530微控制器具有低功耗8051微控制器内核，可满足2.4 GHz IEEE802.15.4，ZigBee，RF4CE应用.无线基站作为数据中转站：向下表现为建立ZigBee无线网络，负责与无线门锁的数据收发工作；向上则通过TCP/IP网络与上位机保持通讯，接收来自门锁管理系统的命令并准确发送至对应无线门锁，上传无线门锁的状态、进出记录等信息，保证门锁管理软件能够准确实时监测所有无线门锁的状态，便于维护人员对整个大楼房间的日常维护，其工作流程如图3所示.2.2 无线联网门锁设计无线联网门锁具备普通机械门锁的所有功能，还需兼备与无线基站之间的数据通信功能.因此无线门锁的硬件有微控制器、电源模块、RTC实时时钟模块、RFID读卡模块、存储模块、电机驱动模块和指示模块组成，硬件结构如图4所示.无线门锁采用4节干电池供电，电源模块采用低压差稳压HT7333芯片，提供整个系统的供电.RFID读卡模块使用非接触式13.56 MHz的MFRC522高集成度芯片，是NXP公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本和低功耗的非接触式读卡芯片[9].基于MFRC522的读卡器，工作频率为13.56 MHz，读取ISO1443A标准的射频卡片[10].电机驱动模块的全桥电路由三极管构成，通过程序控制端口输出电平来驱动电机，带动锁芯转轴正反转从而完成开关门任务.为实现系统低功耗要求，上桥采用PNP三极管，下桥采用NPN三极管；由于微控制器输出最高为3.3 V，无法使得PNP 三极管完全截止，因此再增加一组NPN三极管.通过先控制NPN三极管来实现对上桥PNP三极管的通断控制.如图5所示，一共有4个端口共同控制全桥电路的上下桥通断状态.Left0，Left1为左半桥电路控制端，Right0，Right1为右半桥电路控制端：当Q3，Q8导通，Q4，Q7截止时，电机正转开门；当Q4，Q7导通，Q3，Q8截止时，电机反转关门，从而完成开关门的逻辑控制.CC2530微控制器包含2.4 G射频模块，同时采用5 cm的2.4 GHz短天线，封闭在锁具之内，保证正常的发射功率又能使整个门锁结构紧凑.RTC实时时钟模块采用PCF8563实时时钟/日历芯片，采用纽扣电池独立供电，芯片供电电路图如图6所示，可作为一个实时时钟进行计时；同时产生INT定时中断输出，用于唤醒CPU，实现低功耗.采用I2C通信协议，微控制器可通过SCL 时钟线和SDA数据线与时钟芯片进行通信.存储模块选用的AT24C256N的EEPROM，用于保存该门锁的重要数据，如卡片信息、进出记录等.指示模块包含蜂鸣器和LED灯两部分，面对不同情况时发出相应的提示信息.整体无线门锁硬件核心板实物如图7所示.在CC2530在电源管理中，可有五种不同的运行模式，分别为主动模式、空闲模式、PM1(Power mode1)、PM2和PM3.系统根据不同的任务切换不同CPU运行模式，以期达到最佳的性能和最低的功耗.主动模式是一般模式，而PM3具有最低的功耗.根据不同的任务切换不同CPU运行模式，并关闭相应外设模块，以期达到最佳的性能.优化程序算法以缩短CPU唤醒时的工作时间，最大限度降低功耗.如无线通信时，设置寄存器PCON=0x00，唤醒CPU工作，完成对无线基站的数据交互任务，并执行指定动作；当完成任务后，设置寄存器PCON=0x01，再次进入休眠状态等待下次唤醒.设置合理的读卡间隔，在保证能够正常读卡的同时，降低读卡模块的功耗，延长电池的使用寿命.软件工作流程图如图8所示.3.1 单片机端口设置低功耗设计要求系统在待机时，尽可能减少消耗的电流，单片机的端口必须设置在合理的模式.在无线门锁中，需要进行开关量(各个弹簧舌状态)的监测、电池电压测量和控制驱动三极管状态等.普通引脚在待机时，应该设置为高阻态模式，消除拉电流的影响.电池电压测量方案与一般分压测量有所不同，普通电阻分压法必然导致电流的损失，因此将分压电阻不直接接地，而是接到LED灯上.仅当LED灯点亮时，通过ADC采集电压值并换算成实际的电池电压值.各个驱动三极管在待机时也必须保持截止状态，如蜂鸣器输出引脚保持驱动三极管截止，降低系统功耗.3.2 读卡模式在系统调试中发现，相比于其他市面上的刷卡门锁，读卡模块部分功耗偏高，导致系统整体性能下降.因此，改进了识别IC卡的模式，每次读卡先只读取第0扇区前1，2个字节，判别是否为空字节.若是空字节，表明无卡靠近，系统立即进入休眠状态，等待下次定时唤醒；若不是空字节，表明有卡，再进行一次性读取卡中信息，读卡函数流程图如图9所示.因此，待机时大大减少一次性从第0扇区中读取的字节数，有效降低了读卡的功耗.通过再次系统测试，单位时间内耗电量明显下降，有效延长了电池使用寿命.经过测试，其休眠时静态平均电流约为12 μA，改进前后的静态平均电流对比如图10所示.与市面上存在的大部分无线门锁相比，降低了系统功耗，具有实用推广价值.3.3 通信测试模拟现场应用场景，完成实验室系统测试环境搭建：上位机通过5个无线基站，监控管理20道无线门锁.上位机通过开关门、远程授权和电池监控等所有基本操作，进行多把无线门锁的并发、冲突和稳定性测试.试验结果发现：多把无线门锁均可正确执行命令和实现监控管理，当通信产生冲突时将由数据重发机制保障通讯稳定性，系统鲁棒性较强.当上位机多条命令同时下达时，会存在通信时延，将进一步完善程序，达到更快速、稳定和安全的门锁监控管理.介绍了一种基于ZigBee技术的联网型无线门锁系统设计，探讨Zigbee无线组网和低功耗软硬件协同设计两个关键技术，完成了相应硬件电路与软件的开发及系统测试环境搭建.测试结果表明：系统所有功能正确，低功耗设计满足要求，门锁安全性较高，具有便捷灵活丰富多样的管理操作，便于门禁管理人员日常维护工作，具有很高的应用推广价值.【相关文献】[1] 王亚良，金寿松，董晨晨.应急物资储备选址与调度建模研究[J].浙江工业大学学报，2014,42(6):682-685.[2] 姚明海，陈占省，顾勤龙.基于REST架构的离散制造业物联网平台[J].浙江工业大学学报，2015,43(4):425-430.[3] 吴世通.基于ZigBee技术的无线门禁系统[D].苏州：苏州大学，2013.[4] 樊明如，樊欢.基于ZigBee的门禁系统[J].南阳理工学院学报，2013,5(6):18-21.[5] 陶遂.基于ZigBee技术的无线门禁系统设计[D].苏州：苏州大学，2012.[6] 王风.基于CC2530的ZigBee无线传感器网络的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2012.[7] HAN D M, LIM J H. Smart home energy management system using IEEE 802.15.4 and ZigBee[J].IEEE transactions on consumer electronics，2010,56(3):1403-1410.[8] 王金龙，应时彦，周泽育.基于ZigBee的无线联网门锁设计[J].物联网技术，2015,5(10):49-52.[9] 朱晓林.基于射频识别的嵌入式门禁系统设计[D].天津：河北工业大学，2007.[10] 陈杰，应时彦，朱华.基于MFRC522的RFID读卡器设计[J].浙江工业大学学报，2014,42(6):616-620.。
基于ZigBee技术的无线可视门禁系统的研究与设计的开题报告
基于ZigBee技术的无线可视门禁系统的研究与设计
的开题报告
一、选题背景和意义：
随着科技的不断发展，人们的生活变得越来越便捷和安全，门禁系
统也越来越普及。
门禁系统是指在有授权的情况下，允许特定人员进入
房间或建筑的安全措施。
传统的门禁系统通常是基于有线网络技术设计的，还需要门卡等硬件设备作为授权，不够灵活。
而基于无线网络技术
设计的门禁系统，具备了更加便捷，更加灵活的特点。
本课题选用了基
于ZigBee技术的无线可视门禁系统的研究与设计。
二、研究内容：
1. 无线可视门禁系统的需求分析
2. ZigBee技术的原理和应用分析
3. 门禁系统的硬件设计和软件设计
4. 系统测试和性能评价
三、研究目标和意义：
本课题的主要目标是研究和设计一种基于ZigBee技术的无线可视门禁系统，具备以下特点：
1. 无线传输，更加灵活方便
2. 可视化设计，更加直观安全
3. 较低的功耗，更加节能环保
通过本课题的研究，可以对无线网络技术在门禁系统中的应用进行
探索，提高门禁系统的便捷性和安全性，丰富无线网络技术的应用领域。
四、预期研究成果：
本课题预期研究成果包括以下几个方面：
1. 设计出一种基于ZigBee技术的无线可视门禁系统的方案
2. 完成门禁系统的硬件和软件设计
3. 对系统进行测试和性能评价，验证系统的可行性和性能
4. 发表相关研究论文，完善相关技术知识
总之，本课题的研究成果有重要的理论和实践意义，属于前沿性、实用性、开放性的研究课题。
基于ZigBee的门禁系统
基于ZigBee的门禁系统
樊明如;樊欢
【期刊名称】《南阳理工学院学报》
【年(卷),期】2013(005)006
【摘要】本文分析了传统门禁存在的弊端,通过介绍ZigBee技术的特点,提出一种基于ZigBee无线网络的门禁系统方案.该方案给出了门禁系统的总体设计,并重点对系统软、硬件进行了设计.研究表明,该无线网络门禁系统实现了网络数据的可靠传输和通信,并且极大地降低了系统功耗,节约了管理成本.基于ZigBee技术的门禁系统具有低功耗、低成本、无线化、便于管理等特点.
【总页数】4页(P18-21)
【作者】樊明如;樊欢
【作者单位】安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001;安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于ZigBee技术的门禁系统设计 [J], 陈文清
2.基于ZigBee的门禁系统设计 [J], 黄杰
3.基于Zigbee的变电站智能门禁系统设计 [J], 张强武;唐露新
4.基于Zigbee的门禁系统设计 [J], 朱敏;任俊新;赵霞
5.基于zigbee的无线办公门禁系统研究与应用 [J], 韩立峰
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基于ZigBee技术的无线门禁系统中文摘要门禁系统是智能控制领域研究内容之一，具有很高的实用价值和应用前景。
本文针对人员门禁系统进行研究。
人员门禁系统在保证合法人员出入权限的同时防止非法人员的入侵。
由于门禁节点在施工、部署、精度和成本方面的限制，一般的门禁系统往往只能满足其中一个或几个方面，很难做到平衡。
因此不断采用新技术，改造门禁系统具有重要意义。
本文对智能控制领域的门禁系统展开研究，主要研究内容包括以下几个方面：1.分析了无线技术的协议框架，在研究了各个通信协议层的具体功能和应用的基础上，受框架启示，采用了一种可行性方案（无线为主，有线为辅）解决无线技术在实际应用中的缺点。
2.设计了基于ZigBee技术的无线人员门禁系统.本文在无线传感网框架基础上阐述了该无线门禁系统的整体结构，给出了硬件及软件的详细设计方案。
硬件方面：详细分析了人员门禁系统的网络控制器的硬件电路，设计了射频电路模块和就地控制器。
软件方面：按照四层架构分析系统的软件设计，移植了协议栈和协议栈，设计了总线协议并编写了硬件模块驱动程序。
关键词：无线传感网，门禁系统，ZigBee技术The Wireless Access Control System Based On ZigBeeAbstractThe access control system is one of the important researches in the field of intelligent control. It also has important practical value and application prospect. The traditional access control implements rights management based on people, Aiming at the latest development of intelligent building, the parking management system is also included in the research category of the access control system (vehicle access). Therefore, the main contents include two parts: a personnel access system and vehicle access control system. The former mainly forbids illegal personnel and provides access rights to legal personnel. And the latter mainly includes vehicle rights management, vehicle positioning and track of the movement path. Due to access nodes' construction, deployment, accuracy and cost constraints, it's hard to balance all the aspects. Therefore, it is very necessary to the study and improvement the existing access control system, and constantly tries new technology.1) The paper study access control system for intelligent control field which relies on the provincial and municipal science and technology projects. The main research contents include the following aspects；4) Design a wireless staff access control system based on ZigBee technology. This paper describes the whole structure of the wireless access system based on wireless sensor network framework, and presents a detailed design scheme of hardware and software. Hardware aspects: the network controller and on-site controller hardware circuit of staff access control system are analyzed in detail, ZigBee rf circuit module was also designed. Software aspects: according to four layers architecture, the paper analysis system software design, which transplantated ZigBee protocol stack and lwip stack, designed CAN bus protocol, And write the hardware driver module. Keywords: WSN, Access System, ZigBee目录第一章绪论1.1研究背景21世纪初，各种恐怖袭击事件一次又一次震惊了世界，刺激了发达国家神经，而发展中国家虽然增长迅速，但贫富差距越来越大，社会公平度被日益诟病，导致了犯罪的猖獗，危及人身和财产安全。
人们对安全的日益关注推动了安防产业发展，同时也对安防产业提出了更高的要求。
此外，随着生活水平提高，住宅小区、写字楼、学校、企事业单位、政府部门等场所的安防事业的重要性显得越来越突出。
调查显示，美国是世界上最大的安防市场，占全球市场份额的。
随着欧美厂商将工厂东移，亚太地区的安防事业发展迅速且潜力巨大。
中国目前正处在社会的转型期，良好稳定治安环境显得格外重要。
门禁系统是安防系统中重要一员，在安防市场中扮演重要角色。
目前国内从事门禁系统有创一、北京青云、南泰等公司，产品主要为使用卡的有线门禁。
随着智能楼宇领域对智能化和安防要求的提高，对人员门禁系统提出了更高的要求。
由于无线技术、芯片制造技术、供电技术的发展以及人们对智能的日益热衷，一种新型的无线传感网技术使得实现门禁系统有了新的解决方案（无线智能门禁），并逐渐呈现智能化、无线化和功能集成一体化特点，弥补了门禁系统在某些无法布线场合应用的不足。
1.2门禁发展概述本文研究门禁系统包括传统的人员门禁系统和车辆门禁系统（停车场管理系统）。
门禁系统即出入控制系统，基本功能是：保证授权出入人员和车辆的自由出入，限制未授权的人员和车辆的进入，对于强行闯入的行为予以报警。
并可同时对出入人员和车辆的卡号、出入时间等数据进行登录和存储，以达到安防的目的。
除了以上共同点外，车辆门禁系统还需实现车辆定位和移动路径追踪。
随着人类安全意识的提高，从原始的棍棒和木叉，到铁锁等金属设备的形成，门禁概念慢慢形成。
但是传统门锁存在弊端（钥匙丢了则门锁也必须一起换，加大了成本和人力）；鉴于此，产生了磁卡门禁系统，提高了性能；随着人们的使用，发现磁卡具有存储容量小、失磁容易以及磨损大等缺点；为了弥补这些缺点，卡随之出现。
1.3ZigBee无线传感网技术ZigBee是一种无线数传网络，数传模块类似于移动网络基站，通讯距离从标准的到几百米并且支持无限扩展。
其特点是短距离、低功耗、低复杂度、低数据率、低成本、自组织和高可靠，主要适合自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
的技术特性决定它将是无线门禁的较合适的选择。
ZigBee技术面临的问题目前典型应用中，一般采用树状拓扑如图1-3，随着应用的不断扩大，分支和子节点越来越多，节点数极限是大家关心的问题，例如在实现的协议栈中，网络地址为位，理论上可以有个节点。
然而，考虑到设备自身处理性能，在现实应用中远远达不到这个数目，一般一个协调器只能处理个左右的路由节点或终端节点。
如何在大型甚至超大型应用场合中使用技术是目前研究热点之一。
图1-3 ZigBee树状拓扑如此外，采用无线频率通信，不可避免的会遭遇通信距离瓶颈以及障碍物对信号的干扰影响。
目前市场上功率加成的模块在空旷地带下最远通信距离为，可靠通信距离为左右。
而存在障碍物时，通信距离将会更低。
复杂环境下可靠使用技术一直是无线传感网应用中的一个难题。
第二章 ZigBee协议ZigBee协议栈的网络层由联盟制定。
主要实现节点加入或离开网络、分配地址、发现路由及传送数据等功能。
基于低成本、低功耗、低复杂度的考虑，采用了Cluster-Tree+AODVjr结合的路由算法。
其中与自组网中的经典算法不完全相同。
准确的说，属于特殊应用下的简化版本。
2.1地址分配机制ZigBee网络中，每个ZigBee设备都有一个的16bit网络地址和64bitIEEE扩展地址，其中后者是节点的唯一标示，类似于以太网中的地址和地址。
一个新节点加入网络（关联过程），父节点将会为其分配一个网络地址，分配分为动态分配和分布式分配。
为了杜绝地址分配的重复性，本系统采用的便是分布式分配机制；详细分配机制如公式2-1：( 2-1 ) 其中Ｌｍ表示网络的最大深度；Ｃｍ代表每个父节点拥有的子节点个数；Ｒｍ描述子节点中路由器节点的个数；Ｃｓｋｉｐ（ｄ）表示深度为ｄ的父节点与子节点之间的偏移量。
2.2AODVjr协议ＡＯＤＶｊｒ是一种ＡＯＤＶ的简化版本，具备了ＡＯＤＶ的基本功能，但考虑到低复杂度和功耗，与ＡＯＤＶ相比，它具有以下不同点：1．该协议减少了控制开销，简化了路由发现过程。
ＡＯＤＶ取消了ＡＯＤＶ中的目的节点序列号。
2．简化了路由表结构，去掉了ＡＯＤＶ中先驱节点列表。
3．数据传输发生链路中断时，采用本地修复连接中断，不成功则发送至ＲＥＲＲ分组的源节点，通知节点目的地不可到达。
ＡＯＤＶ的ＲＥＲＲ中包含多个不可达的目的节点，而的格式被简化成仅包括一个不可到达的目的节点。
4．ＡＯＤＶｊｒ抛弃ＡＯＤＶ中的周期性连接信息，仅根据收到的分组或者层信息更新邻居节点列表，减少了控制开销。