摘要：简要介绍基于TEMIC感应卡技术的电子门锁系统，包括主要功能、工作模式、系统组成；重点介绍在提高系统安全性、可靠性，降低功耗方面采取的部分措施。该系统可与门禁系统、考勤系统、消息系统及停车场系统等一起构成“一卡通”系统。
关键词：感应卡技术 智能门锁 一卡通

1 概述

早期的智能电子门锁是采用磁卡作为开门钥匙的磁卡锁，主要用于宾馆客房。随着半导体技术的发展，功能更强、可靠性更高的接触式IC卡智能电子门锁成为主流。接触式IC卡电子锁的主要优点是卡片存储容量大，有比较完善的完全机制。采用智能电子门锁，可灵活地设定多种开门权限，防止非法复制，实现分级管理和分区域管理。其时间控制功能和存储开门记录功能彻底改变了机械式门锁功能单一状况，使门锁成为管理体系的一部分，大大提高管理水平和服务水平，因此逐渐成为星级宾馆的基本设施之一。

进入21世纪，感应式IC卡（也称非接触式IC卡）技术迅速发展，新一代的基于感应式IC卡技术的智能电子门锁也应运而生。由于感应式智能电子门锁无机械接触，不会产生摩擦，因此减少了磨损和人为损坏，大大降低了故障率。目前，感应式电子锁的应用领域正不断扩展，已从传统的酒店业扩展到高级办公场所、高级公寓，甚至进入了家庭。

本文重点讨论适用于高级宾馆的感应式智能电子门锁系统。

2 系统组成及功能

感应式智能电子门锁系统通常由智能电子门锁、感应卡、发卡管理软件、手持式POS机和发卡器等5个部分组成。下面介绍各部分的主要功能。

（1）智能电子门锁

安装于客户门上。当有感应卡接近锁体上的天线时，锁内的微控制器（MCU）自动启动读卡程序。如果读到的是有效卡，则驱动微电机，带动离合机构，此时按下手柄，锁就被打开；如果读到的是非有效卡，则发出无效卡提示，此时也能按下手柄，但锁无法被打开。

智能电子门锁的主要功能：

*分区管理功能——支持分区管理，服务卡仅在本服务区内有效；

*分级管理功能——支持服务区、楼层、楼座、酒店四级管理；

*时效控制功能——无论宾客卡还是职员卡，都有时效限制，到其自动失效；

*时间表功能——可在每周7天中，指定有效日和无效日；

*时间窗功能——可在每天24小时中，规定有效时段和无效时段；

*新卡替旧卡功能——新发的卡可自动终止旧卡；

*终止/恢复功能——可使用终止卡使指定客房门锁暂停使用，可使用恢复卡使暂停使用的客房门锁恢复使用；

*开锁记录功能——刷卡时，门锁将卡号和开门时间记录在锁中，供随时查询，最大记录数为240条；

*低电压提示功能——当电池电压低于5.1V时，绿灯和黄灯同时亮起，提醒用户换电池（低电压提示后，仍能开锁100次以上）；

*反锁功能——开门卡可设定为允许开反锁或不允许开反锁；

*常开功能——办公型锁具有常开功能，酒店型无此功能。

（2）感应卡

卡类型及功能如表1所列。

表1

名 称 持卡人 适用范围 功 能
宾客卡 住宿宾客 客房门锁 在给定的时域内开启指定客房门锁
服务卡 服务员 服务区客房门锁 在给定的时域内开启本服务区客房门锁
楼层卡 楼层领班 楼层客房门锁 在给定的时域内开启本楼层客房门锁
楼座卡 楼座经理 全楼客房门锁 在给定的时域内开启本楼客房门锁
总管卡 总经理 整个酒店 在给定的时域内开启整个酒店各客房门锁
应急卡 高级管理人员 整个酒店 在给定的时域内开启整个酒店各客房门锁
终止卡 管理人员 整个酒店 使指定客房门锁暂停使用，即使宾客卡暂时失效
恢复卡 管理人员 整个酒店 使处于暂停使用状态客房门锁恢复使用

（3）发卡管理软件

发卡管理软件的主要功能；

*系统管理——操作日志、密码更改、操作员设定、系统暂停；

*功能管理——用户信息、管理区域、房间设定；默认参数设置；

*通讯管理——门锁数据通信、基本信息查/询、开锁记录查询；

*客房管理——制宾客卡、客人退卡、改有效期、空房查询、入住情况、退卡查询；

*员工管理——制员工卡、退员工卡、改员工卡、员工卡查询、制处理卡。

（4）手持式POS机

手持式POS机用于发卡管理软件和智能门锁之间的信息沟通。发卡管理软件通过RS232串口将酒店识别号、房间号、读卡密码等信息下载到POS机，再由POS机通过RS232串口将酒店识别号、房间号、读卡密码等信息下载到智能门锁，同时可校对时间。同样，存放在锁内的开锁记录，也由POS机上传到发卡管理软件进行统计分析。

（5）发卡器

实际上，发卡器是一台TEMIC卡读写器，与发卡管理软件配合使用，完成发卡、锁卡、卡查询等功能。

3 智能电子门锁设计

智能电子门锁是整个系统的关键设备。智能门锁的主要设计目标是：设计合理的卡数据结构，确保在实现功能的前提下，支持系统功能扩展，即支持“一卡通”功能；系统静态功耗更要足够低；具有很高的可靠性和足够的安全性。

（1）TEMIC感应卡技术

德国TEMIC公司（现已被美国Atmel公司收购）研制开发了一系列非接触IC卡产品，包括e5530、e5550、e5551、e5560、e5561应答器芯片和U2270B读写基站芯片。应答器通常封装成卡片形式，也可以封装成玻璃管中。

下面简单介绍应答器e5550。e5550为带264位EEPROM的TEMIC标准读写应答器芯片，其存储区分为8个区，每区33位。0位为该区锁定位，一旦锁上（置1），该区即被“写保护"，阻止任何改写。0区存放模式字，其读写操作取决于模式字的设置，如波特率、发送数据调制方式、最大允许传送数据区、口令和AOR功能及锁定位的设置等。1～6区为用户数据区，可按区读写。7区在口令模式工作时为口令区，如果不需要口令保护，7区也可以与1～6区一样用做用户数据区。

读写基站芯片U2270B配以少量外围器件和耦合天线，与MCU一样构成读写器。也可以说，U2270B读写基站芯片是MCU与应答器之间的通信接口。应答器进入RF磁场，经线圈感应得到电能并自动加电复位后，等待256个RF场时钟周期后，开始按照模式字设定的比特率和调制方式，对存储器相应区数据重复读取并发送。基站芯片对接收到的信号进行解调，并以曼彻斯特码方式发送给MCU，曼彻斯特码解码工作由MCU程序完成。MCU通过对基站芯片的CFE进行控制，以短间隙射频场中断的办法，将数据写入应答器。

（2）硬件设计

智能电子门锁的原理如图1所示。微控制器（MCU）采用美国Microchip公司的8位微控制器（PIC16F73）。红外线检测电路的作用是探测有无感应卡靠近，每隔一定时间，发射电路会自动射红外线信号，如有物体靠近，接收电路就会收到反射回来的红外线信号，并立即通知MCU进行读卡操作。感应卡读写IC在MCU驱动下，对感应卡进行读操作，然后将读到的数据曼彻斯特码形式返回给MCU，由MCU通过程序解码；将解码后的卡上数据与存储器中存放的锁内参数进行核验，并依据当前时间，确定是否是有效卡；如果有效卡，则启动电机驱动电路开锁，同时将相关信息（开锁记录）存入存储器。MCU通过RS232接口与手持式POS机进行通信，从POS机接收各种设置数据、校对时间等；在必要时可将锁内存放的开锁记录传送给POS机，然后传递到电脑，进行统计分析。低电压检测 电路自动对电池电压进行监测，一旦电池电压下降到规定值，立即通知MCU，由MCU启动黄色低电压提示