基于手机蓝牙技术的网络化门禁系统研究

摘要

近几年随着计算机技术及通信技术的发展，在物质越来越丰富的今天人们对于财物安全有着更高的要求，中国已经成为世界上仅次于美国的安防需求大国。门禁系统作为安防系统中的重要组成部分，人们对它的要求越来越高，安全性高、功能丰富、操作简单、集成度高是时下门禁系统的主要发展方向。传统的门禁系统立是基于识别技术和通信技术的出入口管制防护系统，是一个偏向于控制的系统，在当下随着应用环境的扩大、系统功能的扩展，门禁系统越来越偏向于一个管理系统和控制系统的结合体，互联网技术的引入使得它不再局限于地域空间的大小，识别技术的改进使得它不再局限于近距离的单一的钥匙开门或者刷卡开门方式。因此，探索一种新的识别方式、新的通信布局的门禁系统是很有意义的一个课题。
　　本文在研究分析了传统门禁系统的基础上基于低功耗蓝牙技术、轻量级TCP/IP协议栈和加密技术提出一个应用于酒店环境的门禁系统方案。本课题研究的蓝牙网络化门禁系统主要功能是手机蓝牙无线开门和网络化，它分成三个部分分别是：控制器、服务器、智能手机。在控制器的硬件部分针对低功耗蓝牙进行了研究，选用芯片Nrf51822实现了蓝牙数据的传输，与手机进行对接；同时选用STM32F107作为微处理器，分析处理控制器的数据、完成串口和以太网通信。控制器的软件设计主要包括主程序设计、建立在LwIP协议栈上的以太网通信程序设计、建立在S110协议栈上的蓝牙通信程序设计以及各种外围的驱动程序设计。智能手机部分研究了Android系统上的蓝牙通信结构、网络通信结构和重力感应的接口函数，实现了手机“摇一摇”认证开门的功能和接收授权信息的功能。服务器端针对系统的数据传输、数据存储和扩展功能的需求，设计了对应的数据库表、Socket网络通信和软件界面。
　　最后，对整个系统的功能进行实验验证，重点对系统的网络通信和蓝牙通信的功能以及性能进行了测试，并给出了具体的功能测试结果和部分实时性要求较高数据指令的响应时间，发现系统的通信功能正常、响应及时。测试的结果表明，蓝牙网络化门禁系统可以完成对酒店通道的有效管理和控制，并实现了网络化和手机蓝牙无线开门的功能。

目录

第1章 绪 论

1.1 选题依据、目的和意义

1.2 国内外相关领域研究现状

1.3 门禁系统的未来发展趋势

1.4 主要研究的内容以及论文组织结构

第2章 蓝牙网络化门禁系统的相关技术

2.1 蓝牙技术

2.2 以太网技术及TCP/IP协议构架

2.3 AES128加密算法

2.4 本章小结

第3章 系统的总体设计

3.1 蓝牙网络化门禁系统的功能及组成

3.2 设计原则

3.3 总体设计方案

3.4 本章小结

第4章 系统控制器的硬件设计

4.1 控制器硬件的设计方案

4.2 控制器核心模块的设计

4.3 通信模块电路的设计

4.4 功能模块电路的设计

4.5 本章小结

第5章 系统的软件设计

5.1 系统软件的总体框架及通信协议

5.2 控制器控制模块软件设计

5.3 控制器蓝牙通信模块软件设计

5.4 服务器端软件程序设计

5.5 智能手机应用程序设计

5.6 本章小结

第6章 系统实验、测试及结果

6.1 蓝牙通信的测试

6.2 网络通信的测试

6.3 系统联合调试

6.4 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢