智能门禁的可编程高效节能电源的实现

  入口门禁系统顾名思义就是对出入口通道进行管制的系统。传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置。电子磁卡锁，电子密码锁，这两种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度，使通道管理进入了电子时代，但随着这两种电子锁的不断应用，它们本身的缺陷就逐渐暴露，磁卡锁的问题是信息容易复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低。密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。同时这个时期的产品由于大多采用读卡部分（密码输入）与控制部分合在一起安装在门外，很容易被人在室外打开锁。这个时期的门禁系统还停留在早期不成熟阶段，因此当时的门禁系统通常被人称为电子锁，应用也不广泛。

    本文提出一种利用主机参与电源供电管理，使智能门禁可自动进入休眠，具有高效节能的电源电路模型。模型的特点是"电源一主机" 一体化，使得系统用电可实现全方位软件控制，实际使用时可获得实质性高效节能效果。模型的研究内容包括由用户钥匙启动供电机制、主机取代用户钥匙维持系统供电并由主机定时断电方法、软件控制F的系统分区供电机制等。实用表明用本模型供电的智能门禁符合人们日常使用门禁用电要求，节能效果显着，安全可靠。

　　1  逻辑模型

    图1所示是可使系统自动进入休眠状态，可分时分区供电的智能门禁供电电源的逻辑模型图。电源供电顺序分为3级：

    （I）为电网电压变换级， 由双路变压器、主、辅电源整流、滤波等环节构成；

    （2）为主机、动力部件供电级，由钥匙启动供电电路、功率开关、程控电路及稳压电路等组成；

    （3）分时分区供电级，由多路功率电子开关、稳压电路及控电路等组成。

　　1．1 钥匙启动供电机制

    开关电源模块是现代电子技术发展的新一带开关电源产品，主要应用于民用、工业和军用等众多领域，包括交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。由于采用模块组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、系统升级容易等特点，模块电源的应用越来越广泛。尤其近几年由于数据业务的飞速发展和分布式供电系统的不断推广，模块电源的增幅已经超出了一次电源。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关的大量使用，模块电源功率密度越来越大，转换效率越来越高，应用也越来越简单。产业投资不断增加，市场需求逐步攀升。

    这里的"钥匙"是广义的，可以是任何一种能用于智能门禁开锁的特征信息载体。钥匙启动供电电路由辅助电源供电，因作用时问短质量要求不高，直接取自辅助电源的滤波输出。当钥匙作用于钥匙启动供电电路时，其输出经二极管D1使大功率电子开关导通，主电源滤波输出，经主机电源稳压电路稳压后向主机供电。图I电源逻辑筷塑

 

图I电源逻辑筷塑

　　1．2 供电控制向量

　　由图I可知，钥匙启动供电之后，整个系统的供电都是在供电控制向量(记着POWERCON)的控制下进行的。供电控制向量占用主机1个字节宽度的端口。POWERCON—D7控制二极管D2的阳极电压；POWERCON·D6控制动力电源电子开关；其它6位用于分时分区供电控制。

1．3 主机供电自控机制

　　当钥匙开启主机电源，主机执行的第一条指令就是通过电源口址给D2的阳极加上正电压，进而取代钥匙的供电控制作用，即在钥匙离开电源开启位置或无法使D1阳极维持高电平时，主机电源的控制信号由电源端口提供。当用户超过一定的时间不操作系统时，系统应自动进入休眠状态。为实现这一功能，主机必须设置一个定时中断源。定时It~lhl在机接管电源控制后的初始过程中设置。用户不操作系统是指用户不用钥匙或不通过键盘操纵系统两种情况。设主机连续亡作时问为T，KK为在T中系统是否被用户操作标志，即KK=1表示在T内用户操作r系统，否~l1]KK=0。KK在系统的键盘扫描子程序中赋值。以RT为定时计数器，实现主机自断电算法如下：

　　1．4 分时分区供电机制

　　一些外部电路、部件、设备等不一定要和主机同步用电，也不需要维持和主机一样的用电时间，例如以图像识别信息为钥匙的系 ，图像的采样功耗较大，但一般只是在采样时刻出现，没必要让其和主机一样地供电，应采用何时启用何时供电的方法控制使用电源；同样，在主机电路板上，也可以按电路功能分块供电，例如将一些不常用的接VI集成为一个电路模块，需要时由主机先通过操作电源端口给其供电，然后再进行相应的端口操作。POWERCON低6位用于实现分时分区供电功能。每一位对应一个功率电子开关，6NI"共用一个稳压源，实用时应注意6路功率总和是否在稳压源的负荷之内。在负荷不成问题的情况下，主机可通过程改变POWERCON低6位取值实现系统相关部分的分时分区供电。器件的寿命与其用电时间有关，通过分时分区供电可以减少部分器件的用电时间，因而有助于延长设备的寿命。