【正文】 各有特長，門禁系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。它是解決重要部門出入口實(shí)現(xiàn)安全防范管理的有效措施。門禁系統(tǒng)早已超越了單純的門道及鑰匙管理，它已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一套完整的出入管理系統(tǒng)。 按進(jìn)出識別方式分類(1) 密碼識別:通過檢驗(yàn)輸入密碼是否正確來識別進(jìn)出權(quán)限。缺點(diǎn)是同時只能容納三組密碼，只能單向控制。缺點(diǎn)是密碼容易泄露，安全性還是不高；無進(jìn)出記錄；只能單向控制；成本高。按卡片種類又分為：①磁卡：優(yōu)點(diǎn)是成本較低；一人一卡，安全一般，可聯(lián)計算機(jī)，有開門記錄。②射頻卡：優(yōu)點(diǎn)是卡片與設(shè)備無接觸，開門方便安全；壽命長，理論數(shù)據(jù)至少十年；安全性高，可聯(lián)計算機(jī)，有開門記錄；可以實(shí)現(xiàn)雙向控制；卡片很難被復(fù)制。(3) 生物識別:通過檢驗(yàn)人員生物特征等方式來識別進(jìn)出，有指紋型、虹膜型、面部識別型。缺點(diǎn)：成本很高；識別率不高，對環(huán)境要求高，對使用者要求高(比如指紋不能劃傷，眼不能紅腫出血，臉上不能有傷，或胡子的多少)；使用不方便(比如虹膜型的和面部識別型的，安裝高度位置一定了，但使用者的身高卻各不相同)。(2) 控制器與讀卡器(識別儀)分體這類系統(tǒng)控制器安裝在室內(nèi)，只有讀卡器輸入線露在室外，其它所有控制線均在室內(nèi)，而讀卡器傳遞的是數(shù)字信號，因此，若無有效卡片或密碼任何人都無法進(jìn)門。 按與微機(jī)通汛方式分類(1) 單機(jī)控制型:這類產(chǎn)品是最常見的，適用與小系統(tǒng)或安裝位置集中的單位。(2) 采用總線通訊方式它的優(yōu)點(diǎn)是投資小，通訊線路專用。另外一旦安裝好就不能方便地更換管理中心的位置，不易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和異地控制。這類系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是控制器與管理中心是通過局域網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)的，管理中心位置可以隨時變更，不需重新布線，很容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制或異地控制。這類系統(tǒng)的缺點(diǎn)是系統(tǒng)的通訊部分的穩(wěn)定需要依賴于局域網(wǎng)的穩(wěn)定。Max+plusⅡ界面友好，使用便捷，被譽(yù)為業(yè)界最易用易學(xué)的EDA軟件。其特點(diǎn)如下： （1） 開放的界面 Max+plusⅡ支持與Cadence，Exemplarlogic，Mentor Graphics，Synplicty，Viewlogic和其它公司所提供的EDA工具接口。 （3） 完全集成化 Max+plusⅡ的設(shè)計輸入、處理與較驗(yàn)功能全部集成在統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境下，這樣可以加快動態(tài)調(diào)試、縮短開發(fā)周期。 （5） 模塊化工具 設(shè)計人員可以從各種設(shè)計輸入、處理和較驗(yàn)選項(xiàng)中進(jìn)行選擇從而使設(shè)計環(huán)境用戶化。 （7） Opencore特征 Max+plusⅡ軟件具有開放核的特點(diǎn)，允許設(shè)計人員添加自己認(rèn)為有價值的宏函數(shù)。 FPGA基本工作原理 FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時需要對片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。 加電時，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。FPGA的編程無須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。 FPGA的基本特點(diǎn)（1） 采用FPGA設(shè)計ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。 （3） FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳。 （5） FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。 FPGA設(shè)計流程MAX+PLUSII 曾經(jīng)被普遍認(rèn)為是最優(yōu)秀的PLD開發(fā)平臺之一，適合開發(fā)中小規(guī)模PLD/FPGA。 (1) 設(shè)計輸入。自90年代初， Verilog、VHDL、AHDL等硬件描述語言的輸入方法在大規(guī)模設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。設(shè)計的電路必須在布局布線前驗(yàn)證電路功能是否有效。 (3) 設(shè)計編譯。 (4) 優(yōu)化。 (5) 布局布線。 (6) 后仿真（時序仿真）需要利用在布局布線中獲得的精確參數(shù)再次驗(yàn)證電路的時序。 (7) 生產(chǎn)。 芯片選擇本設(shè)計選用杭州康芯電子有限公司生產(chǎn)的GW48EDA系統(tǒng)作為硬件驗(yàn)證系統(tǒng)，同時選用A1tera公司的EPlK30TCl44—3作為主控芯片。能夠?qū)崿F(xiàn)組合邏輯運(yùn)算，并可用可編程寄存器實(shí)現(xiàn)時序邏輯運(yùn)算。即可進(jìn)行電子密碼鎖的硬件驗(yàn)證。3 門禁系統(tǒng)總體方案 系統(tǒng)概述作為通用門禁系統(tǒng)，主要有各個部分組成：數(shù)字密碼輸入電路、門禁系統(tǒng)控制電路和門禁系統(tǒng)顯示電路。雖然機(jī)械式鍵盤存在一些諸如機(jī)械產(chǎn)生的彈跳消除問題和機(jī)械部分的接觸等問題，但是和出沒式的3*4鍵盤相比，機(jī)械式鍵盤具有低成本、可靠性高、構(gòu)成電路簡單、技術(shù)成熟和應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，因此將其應(yīng)用到通用數(shù)字門禁系統(tǒng)中還是比較適宜的。 數(shù)字門禁系統(tǒng)的顯示信息電路可采用LED數(shù)碼管顯示和液晶屏幕顯示兩種。根據(jù)以上選定的輸入設(shè)備和顯示器件，并考慮到現(xiàn)實(shí)各項(xiàng)數(shù)字門禁系統(tǒng)功能的具體要求，整個門禁系統(tǒng)系統(tǒng)的總體框圖如圖31所示。(2) 門禁系統(tǒng)控制電路包括按鍵數(shù)據(jù)的緩沖存儲電路，密碼的清除、變更、存儲、激活電鎖電路（寄存器清除信號發(fā)生電路），密碼核對（數(shù)值比較電路），解鎖電路（開/關(guān)門鎖電路）等幾個小的功能電路。時序產(chǎn)生電路鍵盤鍵盤輸入彈跳消除電路鍵盤譯碼電路掃描信號鍵盤掃描電路密碼鎖輸入電路密碼鎖控制電路寄存器清除信號發(fā)生電路開/關(guān)門鎖電路數(shù)值比較電路按鍵數(shù)據(jù)緩存器顯示電路顯示七段譯碼電路七段譯碼管圖 31 門禁系統(tǒng)總體框圖4 門禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 門禁系統(tǒng)輸入電路的設(shè)計圖41是門禁系統(tǒng)的輸入電路框圖，由鍵盤掃描電路、去抖電路、鍵盤譯碼電路、按鍵數(shù)據(jù)緩存器，加上外接一個3*4矩陣式鍵盤組成。圖42是一個3*4矩陣式鍵盤的面板配置圖，其中數(shù)字09作為密碼數(shù)字輸入按鍵，*作為“上鎖”功能按鍵，作為“接觸密碼”功能按鍵。掃描信號由KY3KY0進(jìn)入鍵盤，變化的順序依次為1110110110111110。例如現(xiàn)在的掃描信號為1011，代表目前正在掃描9這一排的按鍵，如果這排當(dāng)中沒有按鍵被按下的話，則由KX2KX0讀出的值為111；反之當(dāng)7這個按鍵被按下的話，則由KX2KX0讀出的值為011。表 41 按鍵位置與數(shù)碼關(guān)系KY3KY0111011101110110111011101101110111011011101110111KX2KX0011101110011101110011101110011101110按鍵號123456789*0若從KX2KX0讀出的值皆為1時，代表該列沒有按鍵按下，則不進(jìn)行按鍵譯碼的動作，反之，如果有按鍵按下時，則應(yīng)將KX2KX0讀出的值送至譯碼電路進(jìn)行編碼。當(dāng)一個系統(tǒng)中需要使用多種操作頻率的脈沖波形時，最為方便的方法之一就是利用一個自由計數(shù)器來產(chǎn)生各種需要的頻率。若輸入時鐘為CLK，N位計數(shù)器的輸出為Q[N1..0],則Q（0）為CLK的2分頻脈沖信號。我們利用以上規(guī)律即可得到各種我們所需要頻率的信號或信號序列。掃描時依序分別掃描四列按鍵，當(dāng)掃描信號為1110時掃描KY3這一排按鍵；當(dāng)掃描信號為1101時，掃描KY2這一排按鍵；當(dāng)掃描信號為1011時，掃描KY1這一排按鍵；當(dāng)掃描信號為0111時，掃描KY0這一排按鍵。 (3) 去抖電路由于本設(shè)計中采用的矩陣式鍵盤是機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，因此在開關(guān)切換的瞬間會在接觸點(diǎn)出現(xiàn)信號來回彈跳的現(xiàn)象，對于門禁系統(tǒng)這種靈敏度較高的電路這種彈跳將很可能會造成誤動作輸入，從而影響到門禁系統(tǒng)操作的正確性。特別要注意的是，去抖電路所使用的脈沖信號的頻率必須比其他電路使用的脈沖信號的頻率更高；通常將掃描電路的工作頻率定在24HZ左右，而將去抖電路的工作頻率定在128HZ左右，其工作頻率通常是前者的4倍或者更高。圖 43 Debouncing的框圖彈跳消除電路的實(shí)現(xiàn)原理如圖44所示，先將鍵盤的輸入信號D_IN作為電路的輸入信號，CLK是電路的時鐘脈沖信號，也就是取樣信號，D_IN經(jīng)過兩級D觸發(fā)器延時后再使用RS觸發(fā)器處理。以取樣信號CLK的周期為8ms計，則可以取樣到6次。③在觸發(fā)器之前，接上ANDNOT之后，SR的組態(tài)如表32所示。這代表被取樣的D_IN信號能被連續(xù)取樣到兩次1，此時認(rèn)定它已經(jīng)穩(wěn)定地按下按鈕D0 為0，且D1也為0時，結(jié)果S=0，R=1，D_OUT才會輸出0。D0=0，D1=1也是如此。最后，由于D_OUT的信號輸出時間寬度過長，所以輸出必須再接一級微分電路后，才接到譯碼電路。表 43 鍵盤參數(shù)表掃描位置KY3KY0鍵盤輸出KX2KX0相對應(yīng)的鍵盤按鍵鍵盤譯碼電路輸出按鍵功能11100111F=0001數(shù)碼輸入1012F=0010數(shù)碼輸入1103F=0011數(shù)碼輸入11010114F=0100數(shù)碼輸入1015F=0101數(shù)碼輸入1106F=0110數(shù)碼輸入10110117F=0111數(shù)碼輸入1018F=1000數(shù)碼輸入1109F=1001數(shù)碼輸入0111011*T=0100激活電鎖1010F=0000數(shù)碼輸入110T=0001清除/解除電鎖注：當(dāng)沒有任何數(shù)字按鍵被按下時，鍵盤譯碼輸出“1111”；當(dāng)某功能按鍵尚未定義其功能時，鍵盤譯碼輸出“1000”。鍵盤譯碼電路主要負(fù)責(zé)的工作是：首先判別是否有鍵按下；若被按下的是數(shù)字按鍵，則解碼成相應(yīng)的BCD碼，若被按下的是功能按鍵，則解碼成四位數(shù)的碼字，由門禁系統(tǒng)控制電路做相應(yīng)的動作。按鍵存儲電路可以使用移位寄存器構(gòu)成。所謂的串行輸入/串行輸出移位寄存器，即數(shù)據(jù)一個接一個的依序進(jìn)來，輸出時采用先進(jìn)先出的順序，同樣是一個接著一個依序輸出。圖 45 KEYBOARD的框圖 門禁系統(tǒng)控制電路的設(shè)計門禁系統(tǒng)控制電路是整個電路的控制中心，主要完成對數(shù)字按鍵輸入和功能按鍵輸入的響應(yīng)控制。(2) 假如需要更改輸入的數(shù)字，可以按倒退按鍵來清除前一個輸入的數(shù)字，或者按清除鍵清除所有輸入的數(shù)字，再重新輸入四位數(shù)。 功能按鍵輸入的響應(yīng)控制(1) 清除鍵：清除所有的輸入數(shù)字。(2) 激活電鎖鍵：按下此鍵時可將門禁系統(tǒng)的門上鎖。）(3) 解除電鎖鍵：按下此鍵會檢查輸入的密碼是否正確，若密碼正確無誤則開門。但是在實(shí)際操作中，難免會有按錯鍵的情況發(fā)生，使得“清除輸入”功能使用的機(jī)率很高，所以本設(shè)計中功共設(shè)置了兩個功能按鍵，其中“解除電鎖”和