一种基于扩展gpio信号的智能门禁系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于扩展GPIO信号的智能门禁系统，包括工控机、MCU、信号输入处理模块、信号输出控制模块、电源管理模块以及状态指示模块；信号输入处理模块与MCU联接，采集安装在智能门上传感器的输入信号，对该信号进行接收、转换、隔离，MCU对来自信号输入处理模块的输入信号进行处理，并输入到工控机和信号输出控制模块；信号输出控制模块与MCU联接，将经MCU处理后的信号输出，本实用新型实现社区出入口无人值守模式，集合了对智能门所需要的各类外部传感器检测设备的信号处理电路，可系统、全面对外部各类传感器进行输入检测、转换、处理、传输，可实现对自动门的开关控制，实现对灯光等的控制；本实用新型还提供LED提示，成本低，空间占有少，方便安装。
【专利说明】
一种基于扩展GP1信号的智能门禁系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及安防技术领域，尤其涉及一种基于扩展GP1信号的智能门禁系统。
【背景技术】
[0002]随着物联网技术的发展，传感器等技术广泛发展及普及，使得社区小区智能化、乃至实现无人值守模式成为可能。为实现社区出入口智能化管理，实现无人值守模式，系统需要全方面处理各类外部检测传感器设备，比如红外感应，人体感应等等，而市面上，每个传感设备是相互独立的，有些设备需要配备专用信号转换单路板，功能单一，这样使得安装繁琐，成本高，占用空间大，出错率高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于扩展GP1信号的智能门禁系统。
[0004]本实用新型的目的在于提供一种基于扩展GP1信号的智能门禁系统，包括:
[0005]工控机、M⑶系统、信号输入处理模块、信号输出控制模块、电源管理模块以及状态指示模块;所述信号输入处理模块与MCU联接，用于采集安装在智能门上传感器的输入信号，并对所述输入信号进行接收、转换和隔离，所述MCU用于对来自信号输入处理模块的输入信号进行处理，并输入到CPU和信号输出控制模块;信号输出控制模块与MCU联接，用于将经MCU处理后的信号输出。
[0006]其中，所述电源管理模块与MCU相联接，所述电源管理模块包括有第一电源管理电路和第二电源管理电路，所述第一电源管理电路包括肖特基整流二极管D105、D103、滤波电容C4、电源管理芯片U8、滤波抗干扰电路;所述肖特基整流二极管D105与滤波电容C4联接、与电源管理芯片U8联接;滤波电容C4 一端与肖特基整流二极管D105和D103共用一个联接端点相联接；电源管理芯片U8与滤波电容C4联接、与滤波抗干扰电路联接;所述第二电源管理电路包括有肖特基整流二极管D104、D102、滤波电容C3、电源管理芯片U7、滤波抗干扰电路；所述肖特基整流二极管D104与滤波电容C3联接、与电源管理芯片U7联接;滤波电容C3—端与肖特基整流二极管D104和D102共用一个联接端点相联接；电源管理芯片U7与滤波电容C3联接、与滤波抗干扰电路联接。
[0007]其中，所述信号输入处理模块包括输入检测处理电路，该输入检测处理电路包括第一外部设备输入信号组电路、第二外部设备输入信号组电路、第三外部设备输入信号组电路、第四外部设备输入信号组电路、仓内门禁读卡器信号处理电路、门禁读卡器信号处理电路、进仓检测传感器输入电路、门禁状态电路。
[0008]其中，所述信号输出控制模块包括外围控制接口及输出控制电路，外围控制接口及输出控制电路包括开关门控制电路、灯光控制电路。
[0009]其中，所述状态指示模块包括设备检测状态LED提示电路。
[0010]本实用新型基于扩展GP1信号的智能门禁系统针对社区出入口智能化管理的智能门，为实现社区出入口无人值守模式，本电路实用新型集合了对智能门所需要的各类外部传感器检测设备的信号处理电路，可系统、全面对外部各类传感器设备进行输入检测、转换、处理、传输;提供输出控制功能，可实现对自动门的开关控制，实现对灯光等的控制；最后本电路还包含对各个外部传感器信号状态监测功能，提供LED提示，成本低，空间占有少，方便安装，功能完整;本实用新型实现了一块电路板即可全面系统完成对智能门外设所有设备信号检测，转换，处理，传输，并可控制输出，可控制智能门的开，关门、灯光的照明控制，方便，实用，功能全，成本低，节省空间。
【附图说明】
[0011]图1，为本实用新型基于扩展GP1信号的智能门禁系统的示意图；
[0012]图2，为本实用新型第一电源管理电路的示意图；
[0013]图3，为本实用新型第二电源管理电路的示意图；
[0014]图4，为本实用新型M⑶系统的示意图；
[0015]图5，为本实用新型M⑶系统外设电路的示意图；
[0016]图6，为本实用新型外部设备输入信号组I电路的示意图；
[0017]图7，为本实用新型外部设备输入信号组2电路的示意图；
[0018]图8，为本实用新型外部设备输入信号组3电路的示意图；
[0019]图9，为本实用新型外部设备输入信号组4电路的示意图；
[0020]图10，为本实用新型仓内门禁读卡器信号处理电路的示意图；
[0021]图11，为本实用新型门禁读卡器信号处理电路的示意图；
[0022]图12，为本实用新型进仓检测传感器输入电路的示意图；
[0023]图13，为本实用新型A门状态电路的不意图；
[0024]图14，为本实用新型开关门控制电路的示意图；
[0025]图15，为本实用新型灯光控制电路的示意图；
[0026]图16，为本实用新型设备检测状态LED提示的示意图。
【具体实施方式】
[0027]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0028]本实用新型提供一种基于扩展GP1信号的智能门禁系统。
[0029]请参见图1，图1为本实用新型基于扩展GP1信号的智能门禁系统的示意图，本实用新型基于扩展GP1信号的智能门禁系统，包括:
[0030]工控机、M⑶系统、信号输入处理模块、信号输出控制模块、电源管理模块以及状态指示模块;所述信号输入处理模块与MCU联接，用于采集安装在智能门上传感器的输入信号，并对所述输入信号进行接收、转换和隔离，所述MCU用于对来自信号输入处理模块的输入信号进行处理，并输入到CPU和信号输出控制模块;信号输出控制模块与MCU联接，用于将经MCU处理后的信号输出。
[0031]本实用新型为了更有效保护电路，采用2路独立电源管理，一路用于M⑶处理器及相关5VDC电源供电；另一路用于外围电路电源5VDC及外部设备电源12VDC。
[0032]请参见图2，图2为本实用新型第一电源管理电路的示意图，该第一电源管理电路，包括:
[0033]J16为外部12VDC接入接口；
[0034]D105为肖特基整流二极管，用于限流保护电路；
[0035]C4为滤波电容.4.1.1.2U8为电源管理芯片LM2576S-5.0，功能是把输入端12VDC电源转换为5VDC电源输出；
[0036]D102同为肖特基整流二极管，用于限流保护电路；
[0037]LI，C1组成滤波抗干扰电路，保证稳定输出5VDC电源；
[0038]R106，D10组成电源提示LED电路，当12VDC输入经过LM2576管理，正常输出电源5VDC输出时，LED亮，反之LED暗；
[0039]本电源电路主要功能是把12VDC外部电源通过电源管理芯片转换，输出稳定5VDC输出，并提供LED提不功能。
[0040]请参见图3，图3为本实用新型第二电源管理电路的示意图，该第一电源管理电路，包括:
[0041]原理功能同本实用新型第一电源管理电路的电路原理；
[0042]J36位2PIN接线端子，用于预留给外部5VDC设备供电；
[0043]电路功能一方面是把外部输入电源12VDC经过电源管理芯片，转换为5VDC输出，并为外部传感器设备提供5VDC电源供电，12VDC电源供电。
[0044]请参见图4和图5，图4为本实用新型MCU系统的示意图，图5为本实用新型MCU系统外设电路的示意图，包括:
[0045]MCU采用ATMEL 8bit AVR架构，芯片采用atmega32au;
[0046]Yl为外部晶振8MHZ，与C14，C15组成M⑶外部时钟电路；
[0047]R143，按键SI，C16组成MCU复位电路，按下SI，MCU复位重启；
[0048](:10、(:11、(:12、(:13为10]电源供电5￥0(:滤波电容；
[0049]JP5，MCU isp接口，用于MCU烧录程序.4.2.6U15为TTL-232电平转换芯片，采用市面常用的MAX232ESE型号；
[0050]Tl，T2，T3为瞬态抑制二极管，用于防雷，防热拔插电路保护;El为静电放电管，防静电用，J22为标准DB9串口，用于与外部设备RS232通信.4.2.8MCU各GP1管脚，本次电路中涉及GP1输入检测，GP10输出控制；
[0051]本电路功能通过处理器MCU，对外设状态信号进行实时输入检测、隔离、转换、处理后通过标准RS232接口，通过既定协议传输给主机;主机可输出控制指令，M⑶解析后通过控制GP1输出状态来实现对外设的控制。
[0052]请参见图6，图6为本实用新型外部设备输入信号组I电路的示意图，该外部设备输入信号组I电路，包括:
[0053]J4为4路外部设备开关信号量类型接入端口，4路设备包含A门状态传感器通道，室内探测传感器，A门开门按钮及仓内对讲信号;COM与地短接；
[0054]尺108、1?111、1?114、1?117为5￥上拉电阻；1?14\1?17\1?20\1?23为限流保护电阻；1?63\R66\R69\R72为5V上拉电阻；
[0055]Ull为4通道光耦隔离芯片，当A门状传感器默认情况下，A门状态信号为与⑶M断开，为高电平，Ull管脚1-2(1A-1K)截止，管脚16-15(1C-1E)也截止，则GP10_GATEM_A管脚高电平;反之，当A门状态传感器生效时，A门状态信号为与COM短接，A门状态信号变为低电平，U11管脚1-2(1A-1K)导通，导致管脚16-15(1C-1E)导通，则GP10_GATEM_A管脚变为低电平；
[0056]同理，室内探测信号、A门开门按钮信号、仓内对讲信号功能原理类似；
[0057]本次电路功能是对A门状态传感器、室内人体检测传感器、A门开关门按钮信号、仓内对讲信号进行输入信号接收，隔离，默认情况下，对应传感器信号为高电平，当传感器生效时，对应信号切换成低电平.由MCU进行接收处理。
[0058]请参见图7，图7为本实用新型外部设备输入信号组2电路的示意图，该外部设备输入信号组2电路，包括:
[0059]J5为4路外部设备开关信号量类型接入端口，4路设备包含A门对讲传，进仓检测传感器，A门红外传感器及A门门禁读卡信号;COM与地短接；
[0060]电路原理如本实用新型外部设备输入信号组I电路的电路原理；
[0061]本次电路功能是对4路外部设备A门对讲、进仓检测传感器、A门红外探测传感器、A门门禁读卡器信号进行输入信号接收，隔离，默认情况下，对应传感器信号为高电平，当传感器生效时，对应信号切换成低电平.由MCU进行接收处理。
[0062]请参见图8，图8为本实用新型外部设备输入信号组3电路的示意图，该外部设备输入信号组3电路，包括:
[0063]J6为4路外部设备开关信号量类型接入端口，4路设备包含B门红外探测，B门开门按钮，仓内门禁读卡去及B门状态传感器;COM与地短接；
[0064]电路原理如本实用新型外部设备输入信号组I电路的电路原理；
[0065]本次电路功能是对4路外部设备B门红外探测，B门开门按钮，仓内门禁读卡去及B门状态传感器输入信号接收，隔离，默认情况下，对应传感器信号为高电平，当传感器生效时，对应信号切换成低电平，由MCU进行接收处理。
[0066]请参见图9，图9为本实用新型外部设备输入信号组4电路的示意图，该外部设备输入信号组4电路，包括:
[0067]J6为4路外部设备开关信号量类型接入端口，4路设备包含B门红外探测，B门开门按钮，仓内门禁读卡去及B门状态传感器;COM与地短接；
[0068]电路原理如本实用新型外部设备输入信号组I电路的电路原理；
[0069]本次电路功能是对4路外部设备B门红外探测，B门开门按钮，仓内门禁读卡去及B门状态传感器输入信号接收，隔离，默认情况下，对应传感器信号为高电平，当传感器生效时，对应信号切换成低电平，由MCU进行接收处理。
[0070]请参见图10，图10为本实用新型仓内门禁读卡器信号处理电路的示意图，包括:[0071 ]本电路支持主动式和被动式门禁读卡器;主动式即输出12VDC/GND开门信号;被动式输出无源开关量信号即可；
[0072]J28为为门禁读卡器端口，管脚3/4为复用，主动式模式下，管脚3、4分别为信号+、信号被动模式下，管脚3、4分别为读卡器D0、DI信号；
[0073]JP3为接线帽，用于切换主动式、被动式模式选择，当1-3短接，2-4短接时，为被动式;反正2-5，4-6短接时，为主动式；
[0074]当设置为被动模式时，R122\D13组成门禁状态LED电路，当刷卡有效时，LED暗，反正默认状态LED亮;仓内读卡器GP1传输给M⑶输入检测；当设置为主动模式时，R34为限流保护电阻，U6为光耦继电器，R39为上拉电阻;R33、D31组成主动模式下的LED电路，当读卡器刷卡生效时，LED暗;默认情况下，LED亮；
[0075]本电路主要功能把门禁开关信号转换为无源开关量信号传输给MCU检测处理，当被动模式下，开关量信号可直接传输;当主动模式下，读卡器生效，输出12V/GND，其中12VDC接U6管脚1，GND接管脚3，1-3管脚々(:导通，6-4管脚(^导通，6?10_041^_1~他1?为低电平，在默认情况，GP10_CARD_INNE为高电平。
[0076]请参见图11，图11为本实用新型门禁读卡器信号处理电路的示意图，包括:
[0077]J27为A门禁读卡器端口，管脚3/4为复用，主动式模式下，管脚3、4分别为信号+、信号被动模式下，管脚3、4分别为读卡器D0、DI信号；
[0078]本电路原理、功能同本实用新型仓内门禁读卡器信号处理电路的电路原理。
[0079]请参见图12，图12为本实用新型进仓检测传感器输入电路的示意图，包括:
[0080]J8为进仓检测传感器接线端口，管脚1、2分别为电源12VDC、GND，管脚3为NPN传感器电源端12VDC，管脚4为NPN传感器信号.正默认情况下，管脚3为12VDC，管脚4为12V;反正，当传感器生效时，管脚3为12VDC，管脚4为OV;
[0081]本电路原理、功能同本实用新型仓内门禁读卡器信号处理电路的电路原理。
[0082]请参见图13，图13为本实用新型A门状态电路的示意图，包括:
[0083]J9为自动门开门信号接线端子，J30管脚1、2为开门信号接线端子，管脚3、4为NPN型门状态检测传感器接线端子；
[0084]本电路原理、功能同本实用新型仓内门禁读卡器信号处理电路的电路原理。
[0085]请参见图14，图14为本实用新型开关门控制电路的不意图，包括:
[0086]上述A门开门、B门开门控制电路原理相同.4.4.1.1Ul为光耦继电器TLP175A，隔离，常开功能；
[0087]R84为上拉电阻10KR，保证默认状态为高电平;R3为限流电阻，R144限流电阻;接口A门开关+、A门开门-为自动门开门信号，当2开门信号短接时，自动门开门，断开时，自动门关门；
[0088]本单路原理当MCU管脚GP10_0UT_GATEA输出高电平时，Ul芯片管脚1-3(A-C)2端导通，导致Ul管脚6-4(C-E)2端导通短接;当M⑶管脚为低电平时候，Ul管脚1-2(A-C)2端截止，Ul管脚6-4(C-E)2端断开；
[0089]本电路原理是通过M⑶控制输出管脚GP10_0UT_GATEA，输出高电平时，对应开门信号A门开门+、A门开门-2信号短接，自动门开门；反正，输出低电平时，对应开门信号A门开门+、A门开门-2信号断开，自动门关门。
[0090]请参见图15，图15为本实用新型灯光控制电路的示意图，包括:
[0091 ] GP10_0UT_LIGHT为MCU输出控制管脚GP10; J3为接线端子；
[0092]R146/R90组成保护电路，Ql为NPN三极管，Kl为5V固态继电器，D101in414 二极管，保护电路。JP6为常开常闭跳线端;R31\D33组成控制状态LED灯提示；
[0093]灯光控制原理是通过M⑶控制继电器控制12VDC开关，在通过12VDC中间继电器达到控制交流220VAC灯光的开关；当GP1为高电平时候，Ql导通，继电器生效，com-no短接，同时LED亮。
[0094]请参见图16，图16为本实用新型设备检测状态LED提不的不意图，包括:
[0095 ] 采用通用1KR限流电阻加LED灯电路方式实现，当对应GP1为高电平的时候，对应LED亮，当GP1为低电平时，LED暗；
[0096]本电路功能是通过LED灯开提示当前外部各设备，各传感器状态，及控制输出状态，同时也可以作为初步的硬件报错提示用途。
[0097]本实用新型采用M⑶系统集合外部传感设备信号处理电路、接口实现。一方面，MCU实时检测智能门各路传感器输入信号，对这些输入信号进行接收、转换、隔离、处理，再通过RS232标准接口，按照既定通信协议将这些处理信号传输给主控机;另一方面，工控机可通过RS232发送控制指令，M⑶验证通过后可对外部设备进行控制；同时，本方案采用LED形式实时显示当前各外围设备状态。
[0098]本实用新型电源管理模块与M⑶相联接，该电源管理模块包括有第一电源管理电路和第二电源管理电路，该第一电源管理电路包括肖特基整流二极管D105、D103、滤波电容C4、电源管理芯片U8、滤波抗干扰电路;该肖特基整流二极管D105与滤波电容C4联接、与电源管理芯片U8联接;滤波电容C4 一端与肖特基整流二极管D105和D103共用一个联接端点相联接；电源管理芯片U8与滤波电容C4联接、与滤波抗干扰电路联接;该第二电源管理电路包括有肖特基整流二极管D104、D102、滤波电容C3、电源管理芯片U7、滤波抗干扰电路;该肖特基整流二极管D104与滤波电容C3联接、与电源管理芯片U7联接;滤波电容C3—端与肖特基整流二极管D104和D102共用一个联接端点相联接；电源管理芯片U7与滤波电容C3联接、与滤波抗干扰电路联接。
[0099]本实用新型信号输入处理模块包括输入检测处理电路，该输入检测处理电路包括第一外部设备输入信号组电路、第二外部设备输入信号组电路、第三外部设备输入信号组电路、第四外部设备输入信号组电路、仓内门禁读卡器信号处理电路、门禁读卡器信号处理电路、进仓检测传感器输入电路、门禁状态电路。
[0100]本实用新型信号输出控制模块包括外围控制接口及输出控制电路，外围控制接口及输出控制电路包括开关门控制电路、灯光控制电路。
[0101 ]本实用新型状态指示模块包括设备检测状态LED提示电路。
[0102]主要针对社区出入口智能化管理的智能门，为实现社区出入口无人值守模式，本电路实用新型集合了对智能门所需要的各类外部传感器检测设备的信号处理电路，可系统、全面对外部各类传感器设备进行输入检测、转换、处理、传输;提供输出控制功能，可实现对自动门的开关控制，实现对灯光等的控制；最后本电路还包含对各个外部传感器信号状态监测功能，提供LED提示，成本低，空间占有少，方便安装，功能完整;本实用新型实现了一块电路板即可全面系统完成对智能门外设所有设备信号检测，转换，处理，传输，并可控制输出，可控制智能门的开，关门、灯光的照明控制，方便，实用，功能全，成本低，节省空间。
[0103]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包含”、“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系统要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品、设备或者装置中还存在另外的相同要素。
[0104]对于本实用新型基于扩展GP1信号的智能门禁系统，实现的形式是多种多样的。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于扩展GP1信号的智能门禁系统，其特征在于，包括工控机、MCU、信号输入处理模块、信号输出控制模块、电源管理模块以及状态指示模块;所述信号输入处理模块与MCU联接，用于采集安装在智能门上传感器的输入信号，并对所述输入信号进行接收、转换和隔离，所述M⑶用于对来自信号输入处理模块的输入信号进行处理，并输入到工控机和信号输出控制模块;信号输出控制模块与MCU联接，用于将经MCU处理后的信号输出。2.如权利要求1所述的基于扩展GP1信号的智能门禁系统，其特征在于，所述电源管理模块与MCU联接，所述电源管理模块包括有第一电源管理电路和第二电源管理电路，所述第一电源管理电路包括肖特基整流二极管D105、D103、滤波电容C4、电源管理芯片U8、滤波抗干扰电路;所述肖特基整流二极管D105与滤波电容C4联接、与电源管理芯片U8联接;滤波电容C4一端与肖特基整流二极管D105和D103共用一个联接端点相联接；电源管理芯片U8与滤波电容C4联接、与滤波抗干扰电路联接;所述第二电源管理电路包括有肖特基整流二极管D104、D102、滤波电容C3、电源管理芯片U7、滤波抗干扰电路;所述肖特基整流二极管D104与滤波电容C3联接、与电源管理芯片U7联接；滤波电容C3—端与肖特基整流二极管D104和D102共用一个联接端点相联接；电源管理芯片U7与滤波电容C3联接、与滤波抗干扰电路联接。3.如权利要求2所述的基于扩展GP1信号的智能门禁系统，其特征在于，所述信号输入处理模块包括输入检测处理电路，该输入检测处理电路包括第一外部设备输入信号组电路、第二外部设备输入信号组电路、第三外部设备输入信号组电路、第四外部设备输入信号组电路、仓内门禁读卡器信号处理电路、门禁读卡器信号处理电路、进仓检测传感器输入电路、门禁状态电路。4.权利要求2所述的基于扩展GP1信号的智能门禁系统，其特征在于，所述信号输出控制模块包括外围控制接口及输出控制电路，外围控制接口及输出控制电路包括开关门控制电路、灯光控制电路。5.如权利要求2所述的基于扩展GP1信号的智能门禁系统，其特征在于，所述状态指示模块包括设备检测状态LED提示电路。
【文档编号】G07C9/00GK205621104SQ201620383468
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】钟志广
【申请人】深圳市万睿智能科技有限公司