一种基于ZigBee的联网型无线门锁系统设计

发布时间：2019-08-17 18:07

【摘要】：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.
【图文】：

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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．１系统设计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．图１无线联网门锁系统结构图Ｆｉｇ．１ＴｈｅｄｉａｇｒａｍｏｆｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇｗｉｒｅｌｅｓｓｌｏｃｋｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅＺｉｇＢｅｅ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

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２软硬件设计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．图２无线基站硬件结构图Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｄｉａｇｒａｍｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｔａｔｉｏｎｈａｒｄｗａｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ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２３０．４ｋｂｐｓ．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２．４ＧＨｚＩＥＥＥ８０２．１５．４，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
【作者单位】：浙江工业大学信息工程学院;
【基金】：浙江省公益性技术应用研究计划项目(2016C31058)
【分类号】：TP391.44;TN92

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