门禁系统与电话

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1、門禁系統與電話、電腦之整合門禁系統與電話、電腦之整合 指導老師指導老師 黃國安黃國安 組員組員 8517052 周業凱周業凱 8517062 梁志豪梁志豪 8517094 沈家慶沈家慶 導言： 簡介簡介 我們的這一套門禁系統，乃是結合了利用汽機車防盜器開鎖的 便利性與刷卡系統的安全性雙重功能的一個系統，不僅減 低了遙控器被盜拷的風險、與刷卡系統中因辨識器的損壞而導致無 法開啟的弊病，更能夠達到社區聯防的效果，大大的加強了社區整 體安全性，且其原理簡單，架設亦容易（僅需牽出兩條線便可達到 聯防的初步效果） ，可變性亦大，未來前景應十分看好。 動機： 有鑑於社會上宵小猖獗，各社區或家庭門禁系統易於

2、被破解而闖 入，造成財物上甚而生命上的一些損失或因此而喪命，故我們在 看到黃國安老師自製的安安遙控門鎖之後，倍感興趣。 由於黃國安老師自製的安安遙控門鎖功能甚多，而其方便之 處便在於一把遙控器能夠開多個鎖，例如：車門、鐵捲門、大門 的門鎖可以用同一把搖控制，只需使用不同的密碼即可。 居家、財產的安全保障是人們生活最基本的要求之一，除了可仰 賴政府、警察與法律的保護外，如何自己創造一個更安全的生活 環境，也是一個現代人不可掉以輕心的大事，尤其治安每況愈下， 治安機關照顧不及的今天，如何盡力先求自保，是免於在恐懼中 生活之第一步，門禁系統正是提供人們日常生活自保的最普遍化 的設施。 目前在大型社區

3、或機關行號主要的門禁多由中、小型電腦主機控 制一些專業設備的系統，協助一些保全或警衛人員負責，雖可提 供較多元化的管制措施，但所需的費用卻也相對的高昂，也需仰 賴專業人員作經常性的操控與維護其設備，而且人員之進出，常 需仰賴接觸性身份識別設施，諸如刷卡等方式，使用人員必需直 接在其身份識別設施上作身份識別，相當欠缺使用友善性。 通常家庭式的保全，主要則仰賴各式各樣的門鎖、鐵捲門等門禁 設施，但通常多需加裝數道門鎖以增加安全性，因每把鎖都需一 把鑰匙，因此每人幾乎多是身懷一大把的鑰匙，不但使用時，尤 其夜間、趕時間時，常要費時費力地從鑰匙堆中找尋特定的一把， 而且經年累月的將一大把鑰匙帶在身上，

4、更是一大累贅。加諸於 門上的門鎖或鑰匙孔，更常成為宵小強徒入侵之目標。 遙控器提供方便的無接觸性開鎖方式，以無線電發射密碼，遙控 門鎖或電動馬達之控制器，使用者不需接觸門禁設施，就可操控 其設施，因此已廣被採用於汽車門鎖與鐵捲門等門禁設施中，但 是其所用的密碼，通長只有 8 至 12 位元長，廣泛的被使用後， 不但增加不同人持有同一密碼的機會，而且很容易被仿製與冒用。 傳統的門鎖都是一門鎖對應一式鑰匙，以單一式鑰匙複製多份分 配給有權操控該門鎖的所有主人，如果其中有任一主人的鑰匙不 慎遺失，為了保有門禁完整的安全性，必需更換其門鎖以及全部 主人的鑰匙，不但花費不貲，而且如果主人人數不少時，諸如

5、一 中、小型社區、辦公室等，更換門鎖與鑰匙作業就成為一艱鉅且 頻繁的任務，久而久之，就被放棄，而成為虛設的門禁。目前通 行的遙控器也是採用一控制器一密碼，複製同一密碼的遙控器以 操控同一控制器的作業模式，在多人共用的遙控門禁系統中，如 果有人遺失其遙控器，雖然可以用更換密碼的方式，減輕更換門 鎖與鑰匙的費用，但仍需更換所有主人的遙控器密碼，作業之艱 鉅一如門鎖系統一樣。如果遙控器為新型以微型電腦控制之遙控 器，其密碼則儲存於可抹除式唯讀記憶體中，改設密碼之工作還 需要求助於專業設備與技術。門禁系統的棄置廢用，門禁設施的 設備費用浪費掉還算是小事，得不到應有的安全保障才是令人遺 憾的大事。 目的

6、： 1. 本系統主要目的在於設計一套方便使用、高安全性的遙控門禁 系統，以解決前述之問題，包含： (a) 每人只以單一把遙控器，獨立操控其有權使用的所有門禁設 施，取代其原所需的一大把傳統遙控器與鑰匙，方便攜帶並 保有無接觸性操作的方便。每一遙控器擁有專屬的身份辨識 密碼，換言之，該遙控器將成為其持有人的身份証明，因此 稱為身份辨識遙控器。 (b) 門鎖或鐵捲門等門禁設施的控制器，各自記錄其所有有權操 控該控制器的遙控器身份辨識密碼，作為身份辨識與操控之 依據。每一遙控器獨立操控門禁設施，不會互相影響，有如 大型電腦化門禁系統、刷卡的功能，因此完全不需因他人的 疏忽遺失其遙控器或鑰匙，而付出更

7、換門鎖、鑰匙、遙控器 密碼的代價與時間。同時也解除傳統使用人較多之門禁系統， 為人員流動所引起，且幾近無解的鑰匙管理問題。 2. 本專題主要目標是為與電話系統整合起來，讓使用者能透過電 話來開門，不必再為因為鑰匙遺失或忘了帶出門而四處尋找鎖匠。 3. 將系統與管區警察局聯繫，若系統遭到強行闖入時便由電話自 動播一通電話到警局與屋主的所在地。 4. 屋主可以打電話回家察看門是否有關好。 5. 將系統透過 RS232 將開關門的資料傳到 PC 上，如此一來不但資 料處理方便，若用在公司行號上，經由記錄每個 ID 的進出門紀錄 更可以輕鬆的達到監視員工是否有偷懶的目標。 應用應用 房間的房門上、住所

8、大門、車庫的鐵捲門、車輛的車門系統上、 公司行號大門的管理等。 基本原理基本原理 門鎖本體門鎖本體 控制門鎖的板子大致可分為三部分，一為無線電接收區、一為 紅外線接收區、最後則為確定接收到的訊號是否正確的電路。此電 路中有一顆 EEPROM 專門用來記載每個遙控器的 ID 與密碼，其內容 可以以一把 Master 遙控器來註冊，所以主人隨時可以依個人需要來 增減遙控器數目，非常的方便。 門鎖板的中心：在這一塊控制門鎖的版子上，有兩顆單晶片微 電腦 PIC，一顆小的 PIC 是負責主要的螢幕顯示，另一顆大 PIC 則 是擔任所有 I/O 的主體，由無線電或紅外線接收進來的信號，丟給 大 PIC

9、去處理，然後此 PIC 再來判斷此訊號的 id/password 是否正 確（當然有一個 memory 來記載這些資料，以供核對） ，經判斷正確 後，PIC 便下指令，執行防盜、開門等動作，並且會送一個目前門 鎖的狀態給 memory，並存於 memory 中，紀錄著現在門鎖的 state， 以供使用者查詢。 大體上門鎖控制器的規格、功能、及其應用可由下列幾點看出： (1) 體積： 18cm * 10cm * 5cm。 (2) 提供房門、汽車門鎖以及鐵捲門馬達等門禁控制系統的控制能 力。 (3) 可選用無線電或紅外線接收器。 (4) 每一控制器最多可供 1023 個遙控器註冊，成為有權操控該控

10、 制器之主人。控制器對於不同主人間完全獨立操作，任一主人 之異動完全與其他主人無關。 (5) 控制器除作一般性門鎖啟閉、電動機轉動等控制外，並有保全 警戒之能力，監看門鎖或保全感測器被不正當的啟動，警報狀 態不因斷電而消滅。控制器並具互作聯防保全之能力，以達更 高之社區安全性。 (6) 有門外電源供應裝置之設計，提供主人被鎖於門外，而又停電 時的緊急電源，因仍需以發射器才能操控該門鎖，故不影響門 鎖的防護安全性。 (7) 預留 RS232 之設計，提供與電腦主機連接之能力，可將使用人 進出之資料，傳送至主機，以作進一步的分析與利用。 遙控發射器遙控發射器 搖控發射器利用 RF 無線電（無方向性

11、）或紅外線（有方向性） 來發射出帶有 passwd 的 RF 或紅外線來開鎖，一定要密碼對了這個 ID 才會開門。所以即使遙控器被盜拷了，只要以 Master 遙控器將 該把遙控器的 ID 取消，則該把遙控器便失去用途。 遙控器的中心（PIC）：只有一顆 PIC，來負責所有信號的發送 等。 一般來說，遙控器的規格、功能可為下列幾點： (1) 體積：8cm * 4.5cm * 1.5cm ，與目前通行的汽車遙控器 之體積相當。 (2) 無線電、紅外線兩用發射器。 (3) 含多項保護設計，為不可複製型遙控器，每一遙控發射器 擁有其專屬的身分辨識密碼群。總共密碼數量超過 200 萬 億（248 組）

12、 。 (4) 每一遙控發射器經註冊後，就可各別操控各式控制器，每 人只需備有單一把遙控發射器，就可各別操控所有有權使 用的門鎖與鐵捲門。 Phone-cardPhone-card 前兩者已由黃國安教授研發成功，並已有發表、展示；而 我們所要作的便是將老師的這一套門禁系統 ，透過我們作的 Phone-card來與電話系統結合，達成能夠由電話來詢問門鎖的 狀況、或是開門等功能。 要說明這塊電話轉接卡 ，首先我們得先瞭解電話的一些信號， 如此我們才能檢測出目前電話是處於甚麼樣的狀態（如：on- hook、off-hook 等的） ，當我們對電話信號能夠完全的 detect 出來 之後，我們才能進一步

13、的規劃我們所要做的每一件事；現在就讓我 們來看看電話的信號： 電話線處於等待狀態時（即電話未拿起，也沒有人打電話進來） ， 其兩端電壓約為直流 48-50V。 振鈴信號為正弦波，其 Vp-p=100V，20Hz。 電話筒拿起時，其兩端電壓為 5Vdc。 當電話接通後，若此時按下電話上的按鍵，此時每一個鍵會產生 一個複頻信號（DTMF）呈現在電話線上，例如”0”按鍵的複頻信 號之頻率為 941Hz 和 1336Hz， ”1”按鍵之複頻信號之頻率為 697Hz 和 1290Hz。關於每個按鍵所應對頻率請參考下面的註解。 註：何謂複頻信號？ 所謂的複頻信號（DTMF） ，就是當我們在按按鍵時，所產生

14、的 一種信號的形式，此種信號由兩個頻率組成（一高頻、一低頻） ，電 話上所有的按鍵所產生的信號皆是如此，而在高頻區有四組頻率， 低頻區亦有四種頻率，故在高、低頻交錯所組成的信號，即為複頻 信號，總共可有 16 組，而我們一般的電話只有 12 個按鍵，故我們 還剩餘四組(A、B、C、D)可作為未來用途，下面即為每個按鍵的複 頻信號所對應的頻率表： 低頻率區 高頻率區 697Hz770Hz852Hz941Hz 1209Hz147* 1336Hz2580 1477Hz369# 1633HzABCD 電話接收器之功能： 1. 自動檢知振鈴（電話鈴響）信號，若有振鈴就將電話線路自動接 通。並且在顯示器上

15、顯示”on line”。至於鈴響幾聲後接通，亦 可透過設定。 2. 當接通後，對方可以透過電話按鍵輸入密碼（四位數） ，此密碼 由 8051 判斷，若密碼正確時 8051 會回應”嗶”聲三響。此時使用 者可以透過電話按鍵選擇要詢問門鎖狀態，或者是要開門等的服 務。 3. 若在 10 秒內 8051 沒有在接到按鍵信號，就將電話線路切斷（也 就是將電話掛斷） 。 4. 防盜：如果有人強行開門，門鎖版上就有一訊號會傳至此電話接 收器上，此時電話接收器就會自動撥號給已設定的電話號碼。 設計方向及理念： 門鎖主體部分： 遙控器部分： 首先來看看安安身証辨識遙控門禁系統重要功能： 1. 本系統包含 (1

16、) 控制器 (a) 汽車用安安身証辨識門鎖控制器。 (b) 房門用安安身証辨識門鎖控制器。 (c) 安安身証辨識馬達控制器。 (d) 安安身証辨識遙控警報器。 (2) 遙控發射器 (e) 安安身証辨識遙控發射器。 (f) 安安身証註冊遙控發射器。 (g) 安安身証感測遙控發射器。 2. 每一控制器、遙控發射器各自擁有專屬唯一性的 16 組身証辨 識密碼，總共身証辨識密碼數量超過 200 萬億(248 組) 3. 遙控發射器與控制器，控制器與控制器之間以紅外線或無線電 為傳輸媒體。 4. 每一控制器可存放 15 至 1023 主人身証辨識密碼，供擁有操 控該控制器之主人作為身份辨識之依據。 5. 以安安身証註冊遙控發射器，遙控主人身証辨識密碼註冊手續， 雖然註冊手續簡單，卻又能防止闖入者擅自改設主人身証辨識密碼， 以達最佳安全效果。 6. 每一遙控發射器經註冊後，就可各別操控在同一地之 1 至 16 控制器，操控不在同一地的控制器數量更是沒有限制。 7. 控制器