专利名称：岗位持证操作控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制系统，是一种适用于机械设备、汽车等设备操作或驾驶的持证上岗操作的控制系统。
背景技术：
目前，对有较高技术性和安全性要求的机械设备的操作和汽车的驾驶均采用持证上岗的要求，对上岗证的检查一般靠管理人员的经验判断，这种检查手段很难从根源上杜绝无证上岗和无证驾驶的现象，由于这种现象的存在导致了许多重大事故的发生，给人民群众的生命、财产和国家财产造成了极大的损害。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可有效地杜绝无证操作或借证操作带来的安全隐患的岗位持证操作控制系统。
本发明的目的可以通过下述的技术方案来实现岗位持证操作控制系统，由单片机、键盘控制和指示电路、液晶显示器及显示驱动电路、读写卡指示及报警电路、时钟电路组成，指纹采集处理识别模块、IC卡读写模块、EEPROM存储器、指示信号电路、通信接口、网络接口通过通信装置与单片机相连；所述的IC卡读写模块是将读出的IC卡识别信号传送到单片机，单片机将信号进行处理并预置信息进行比较判断；所述的指纹采集处理识别模块，将采集到的指纹识别信号传送到单片机，单片机将信号进行处理并与预置信息进行比较判断；所述的键盘控制是对键码的识别采用软件查询方式，软件将扫描所得的键值与预设定值进行比较判断；其中，所述的EEPROM存储器中存储指纹数据和对键盘设置的密码及对接触式IC卡的识别数据。
本发明的目的还可以通过下述的技术方案来实现指纹采集处理识别模块的指纹识别主板电路为C8051F023单片机，键盘模块为4X4行列式键盘，显示模块为点阵汉字液晶显示器，读写模块为MFTC531芯片、通信接口为上位机RS232通信接口，网络接口为RS485网络接口。
单片机P3口与读写模块MFRC531芯片D0-D7口相连，P25与读写模块MFRC531的NCS相连，P17与读写模块MFRC531的IRQ脚相连，MCU读写控制的/RD和WR分别与读写模块MFRC531的NRD和NWR相连，地址锁存控制ALE与MFRC531的ALE相连，MCU的硬串口UARTO与指纹识别模块的串行通信口相连。
IC读写芯片为TAD8020HL，TAD8020HL的IRQ、SDA、SCL脚分别与芯片89C55的INT1、P13、P14脚相连，芯片89C55的RXD和TXD脚分别与单片机C8051F023的TXDO、RXDO脚相连。
TAD8020HL的CLK1、CLK2分别与芯片89D55的X1、X2脚相连，芯片89C55的P20～P27口与芯片1602的DB0～DB7口相连，芯片89C55的P00～P07口与键盘相连。
本发明与现有技术相比具有下列优点1、可大大降低由于无证操作带来的事故，有效地杜绝无证上岗或无证操作、借证操作的现象。
2、可有效地保证重要设备或安全等级较高的设备持证上岗，保证达到操作水平的人员或专人对这些设备的操作。
3、可有效地控制无证驾车或级别较低的驾证驾驶级别要求较高的车辆，消除安全隐患。
4、可大大提高机械设备运行和汽车行驶的安全性。
5、可有效地防止车辆的被盗，增加车辆的防盗性能。
四
图1是岗位持证操作控制系统的系统框图。
图2是岗位持证操作控制系统的指纹识别主板简化电路图。
图3是岗位持证操作控制系统的读写芯片和IC卡读写器原理图。
图4是岗位持证操作控制系统的电路模块总图。
图5是岗位持证操作控制系统的电路系统总图。
图6是岗位持证操作控制系统的信号采集流程图。
五具体实施例方式
图1一图6所示岗位持证操作控制系统，由单片机、键盘控制和指示电路、液晶显示器及显示驱动电路、读写卡指示及报警电路、时钟电路组成，指纹采集处理识别模块、IC卡读写模块、EEPROM存储器、指示信号电路、上位机RS232通信接口、RS485网络接口通过通信装置与单片机相连；所述的IC卡读写模块是将读出的IC卡识别信号传送到单片机，单片机将信号进行处理并预置信息进行比较判断；所述的指纹采集处理识别模块，将采集到的指纹识别信号传送到单片机，单片机将信号进行处理并与预置信息进行比较判断；所述的键盘控制是对键码的识别采用软件查询方式，软件将扫描所得的键值与预设定值进行比较判断。其中，所述的EEPROM存储器中存储指纹数据和对键盘设置的密码及对接触式IC卡的识别数据。指纹采集处理识别模块的指纹识别主板电路为C8051F023单片机，键盘模块为4X4行列式键盘，显示模块为点阵汉字液晶显示器，读写模块为MFTC531芯片、通信接口为上位机RS232通信接口，网络接口为RS485网络接口。单片机P3口与读写模块MFRC531芯片D0-D7口相连，P25与读写模块MFRC531的NCS相连，P17与读写模块MFRC531的IRQ脚相连，MCU读写控制的/RD和WR分别与读写模块MFRC531的NRD和NWR相连，地址锁存控制ALE与MFRC531的ALE相连，MCU的硬串口UARTO与指纹识别模块的串行通信口相连。IC读写芯片为TAD8020HL，TAD8020HL的IRQ、SDA、SCL脚分别与芯片89C55的INT1、P13、P14脚相连，芯片89C55的RXD和TXD脚分别与单片机C8051F023的TXD0、TXD0脚相连。TAD8020HL的CLK1、CLK2分别与芯片89D55的X1、X2脚相连，芯片89C55的P20～P27口与芯片1602的DB0～DB7口相连，芯片89C55的P00～P07口与键盘相连。
本实施例中，指纹识别主板电路采用Cygnal公司的C8051F023单片机，它具有与MCS-51兼容、速度快、外围接口丰富等特点，可以满足本设计的需求，故选用它作为控制核心。主板简化电路图如图2所示。单片机P3口与读写模块MFRC531芯片D0-D7口相连，用作MCU和读写模块之间的数据线；P25用于读写模块的片选线，与模块NCS脚相连；P17用于模块的软复位信号线，与MFRC531的RSTPD脚相连；外部中断INTO(P10)与模块中断请求IRQ脚相连，对应模块的请求中断；MCU读写控制的/RD和WR分别与MFRC531的NRD和NWR相连；地址锁存控制ALE与MFRC531的ALE相连；P14和P15分别用米控制指示灯和蜂鸣器；另外P3口还通过驱动芯片74HC245驱动分辨率为128X64的液晶显示模块；P27作为驱动芯片的片选；MCU的硬串口UARTO与指纹识别模块的串行通信口相连，用于对指纹识别模块的控制；MCU的硬串口UART1作为上位机RS232通信端口或者RS485网络通信端口使用；P04和P11作为软串口用于对键盘模块的控制，整个电路板的电源通过变压器以及直流电流转换芯片获得5V及3.3V电压。
IC卡接口电路对IC卡插入与退出的识别，即卡的激活和释放，有很严格的时序要求。如果不能满足相应的要求，IC卡就不能正常进行操作；严重时将损坏IC卡或IC卡读写器。IC卡接口电路通过触点向卡提供稳定的时钟，通过触点向卡提供稳定的电源。
CTS56I01支持两个符合ISO/IEC7816-3标准的T0和T1传输协议的IC卡。它采用并行的方式与IFD内的CPU通信；可以检查到卡的插入与拔出，并自动产生激活与释放时序。CTS56I01内部每个通道都有发送缓冲空、ATR超时、释放检测完成、TS没有收到等10个独立的中断源，当CTS56I01内部的状态发生变化时，可以产生中断信号。
系统通过P0口与CTS56I01的数据线相连，地址选择用P2[2:0]，两个中断信号经过或门后接到89C51的INT0上，对IC卡的所有操作，只是对CTS56I01内部寄存器的读写操作，方便可靠。CTS56I01采用LQFP-32封装，仅占很小的空间。
键盘模块采用4×4行列式键盘，包括数字输入及功能键，功能是完成密码的输入及确认。
显示模块采用点阵汉字液晶显示器，与IC卡输入模块、键盘以及指纹识别模块配合显示，首先显示提示插入IC卡，错误则系统关机，正确则提示输入密码，键盘输入密码错误会显示错误，并显示重新输入，重复输入次数超过3次系统自动关机，输入正确接着提示提供指纹，不符合则系统关机，符合则控制执行单元解禁、电路导通。这两部分的电路图见总电路图。
在整个系统中包括三种信号的采集IC卡信号的采集、键盘的识别、指纹的识别。对于这三种信号的采集都是通过编写软件程序来实现。
1)首先是对IC卡的识别，将IC卡插入IC卡模块后，IC卡模块将信号通过SCL、SDA传送到单片机的P13、P14内，并通过软件程序对信号进行处理。若处理后的信号与单片机中预设值相符，系统就提示输入密码，接下来进行键盘的识别；否则，提示再次插卡，若卡被退出3次，则系统自动关机。
2)在对IC卡识别之后，系统提示输入密码，键盘采用行列式薄膜按键，对键码的识别，采用软件查询的方式。在输入密码后，软件将扫描所得的键值与设定好的密码进行比较。若相符，则系统提示进行指纹识别；否则，再次提示输入密码，若密码提示3次，还不正确，则系统自动关机。
3)在识别指纹时，指纹模块把信号通过单片机的通讯口RXD、TXD传送给单片机。和上面两个信号的采集过程一样，这里不再详述。
权利要求
1.岗位持证操作控制系统，由单片机、键盘控制和指示电路、液晶显示器及显示驱动电路、读写卡指示及报警电路、时钟电路组成，其特征在于指纹采集处理识别模块、IC卡读写模块、EEPROM存储器、指示信号电路、2通信接口、网络接口通过通信装置与单片机相连；所述的IC卡读写模块是将读出的IC卡识别信号传送到单片机，单片机将信号进行处理并与预置信息进行比较判断；所述的指纹采集处理识别模块，将采集到的指纹识别信号传送到单片机，单片机将信号进行处理并与预置信息进行比较判断；所述的键盘控制是对键码的识别采用软件查询方式，软件将扫描所得的键值与预设定值进行比较判断；其中，所述的EEPROM存储器中存储指纹数据和对键盘设置的密码及对接触式IC卡的识别数据。
2.根据权利要求1所述的岗位持证操作控制系统，其特征在于指纹采集处理识别模块的指纹识别主板电路为C8051F023单片机，键盘模块为4×4行列式键盘，显示模块为点阵汉字液晶显示器，读写模块为MFTC531芯片、通信接口为上位机RS232通信接口，网络接口为RS485网络接口。
3.根据权利要求1或2所述的岗位持证操作控制系统，其特征在于单片机P3口与读写模块MFRC531芯片D0-D7口相连，P25与读写模块MFRC531的NCS相连，P17与读写模块MFRC531的IRQ脚相连，MCU读写控制的/RD和WR分别与读写模块MFRC531的NRD和NWR相连，地址锁存控制ALE与MFRC531的ALE相连，MCU的硬串口UARTO与指纹识别模块的串行通信口相连。
4.根据权利要求1或2所述的岗位持证操作控制系统，其特征在于IC读写芯片为TAD8020HL，TAD8020HL的IRQ、SDA、SCL脚分别与芯片89C55的INT1、P13、P14脚相连，芯片89C55的RXD和TXD脚分别与单片机C8051F023的TXD0、RXD0脚相连。
5.根据权利要求4所述的岗位持证操作控制系统，其特征在于TAD8020HL的CLK1、CLK2分别与芯片89D55的X1、X2脚相连，芯片89C55的P20～P27口与芯片1602的DB0～DB7口相连，芯片89C55的P00～P07口与键盘相连。
全文摘要
本发明涉及一种操作控制系统，是一种适用机械设备和汽车驾驶等持证上岗操作的岗位持证操作控制系统，由单片机、键盘控制和指示电路、液晶显示器及显示驱动电路、读写卡指示及报警电路、时钟电路组成，其特征在于指纹采集处理识别模块、IC卡读写模块、EEPROM存储器、指示信号电路、上位机RS232通信接口、RS485网络接口通过通信装置与单片机相连；其中，所述的EEPROM存储器中存储指纹数据和对键盘设置的密码及对接触式IC卡的识别数据。该系统可有效地防止安全事故的发生，杜绝无证操作的现象，可大大提高机械设备运转和汽车行驶的安全性。
文档编号G06K17/00GK1766906SQ20051012528
公开日2006年5月3日 申请日期2005年11月22日 优先权日2005年11月22日
发明者李文昌 申请人:李文昌