cdio空間門禁系統(tǒng)開發(fā)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本論文主要研究了本校CDIO門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用。射頻識(shí)別是一種通信技術(shù)，該技術(shù)可以通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)。論文課題在分析當(dāng)前射頻智能卡及其讀卡器研發(fā)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，運(yùn)用C8051F340和MFRC522組成射頻讀卡系統(tǒng), 并通過(guò)上位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)IC卡授權(quán)的管理。論文主要內(nèi)容與成果概括如下。</p><

2、;p>　　(1) 分析和總結(jié)了 RFID 技術(shù)方面的文獻(xiàn)資料，并在分析 RFID 技術(shù)的要點(diǎn)及其在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)總體進(jìn)行了設(shè)計(jì)。</p><p>　　(2) 設(shè)計(jì)和制作了基于 C8051F340 的射頻讀卡硬件系統(tǒng)，包括 C8051F340 及MFRC522 外圍電路的設(shè)計(jì)以及在此基礎(chǔ)上的 PCB 布板的設(shè)計(jì)。</p><p>　　(3) 在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，完成了

3、系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)。主要包括上位機(jī)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 射頻識(shí)別，C8051F340，MFRC522，上位機(jī)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper mainly studies the application of CDIO entrance guard sy

4、stem. RFID is a kind of communication technology, the technology can be through the radio signals identify specific target and reading and writing data. Paper topic in the analysis of the current RF smart CARDS and readi

5、ng and card reader based on the status quo of research and development, the use of C8051F340 and MFRC522 RF reading card system, And through the PC to realize the IC card authorization management. Paper main conte</p&

6、gt;<p>　　(1) This paper analyzes and summarizes the literature of RFID technology, the overall system is designed based on the analyzing main points of RFID technology and the development status at home and abroad

7、.</p><p>　　(2) It designs and makes the hardware system of the C8051F301-based RF reader including the C8051F340 and MFRC522 peripheral circuit design .On this basis, it also designs the PCB layout.</p>

8、;<p>　　(3) On the basis of the hardware design, it completes system software design including system firmware, host computer program design and implementation. </p><p>　　Key words: RFID, C8051F340, MF

9、RC522，upper computer</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.系統(tǒng)概述1</b></p><p><b>　　1.1緒論1</b></p><p>　　1.2 IC卡簡(jiǎn)介2</p><p>&

10、lt;b>　　1.3射頻技術(shù)3</b></p><p>　　1.4系統(tǒng)需求分析5</p><p>　　1.5系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能7</p><p>　　1.6、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案7</p><p>　　1.7系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)8</p><p><b>　　1.8本章小結(jié)8</b>&

11、lt;/p><p>　　2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9</p><p><b>　　2.1讀卡模塊9</b></p><p>　　2.1.1射頻芯片MFRC522簡(jiǎn)介9</p><p>　　2.1.2 MFRC522 結(jié)構(gòu)框圖10</p><p>　　2.1.3 MFRC522 電路連接11</p

12、><p>　　2.1.4 RC522主要燒錄程序12</p><p>　　2.2控制模塊12</p><p>　　2.2.1 C8051F340 芯片介紹12</p><p>　　2.2.2 C8051F340電路連接15</p><p>　　2.2.3 C8051F340控制程序16</p>&

13、lt;p>　　2.3 PCB電路板設(shè)計(jì)17</p><p>　　2.3.1 C8051F340和RC522的控制芯片PCB設(shè)計(jì)17</p><p>　　2.4本章小結(jié)21</p><p>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)22</p><p><b>　　3.1簡(jiǎn)介22</b></p><p>　

14、　3.1.1編程軟件的選擇及系統(tǒng)主程序處理流程22</p><p>　　3.2數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)22</p><p>　　4.上位機(jī)軟件與數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)24</p><p>　　4.1軟件功能需求分析24</p><p>　　4.2功能分配與模塊設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)設(shè)置24</p>

15、<p>　　4.2.2卡務(wù)管理25</p><p>　　4.2.3門禁管理25</p><p>　　4.3 上位機(jī)軟件具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)26</p><p>　　4.3.1上位機(jī)結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.3.2函數(shù)和類的設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.4上位機(jī)運(yùn)行截圖及核心代碼

16、29</p><p>　　4.4.1上位機(jī)啟動(dòng)29</p><p>　　4.4.2卡號(hào)添加窗口30</p><p>　　4.4.3卡號(hào)添加窗口代碼30</p><p>　　4.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)33</p><p>　　4.6系統(tǒng)出錯(cuò)處理33</p><p>　　4.7本章小結(jié)34<

17、/p><p><b>　　5系統(tǒng)測(cè)試35</b></p><p>　　6.總結(jié)與展望36</p><p>　　6.1全文總結(jié)36</p><p><b>　　6.2 展望36</b></p><p><b>　　致 謝38</b></p>

18、;<p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　1.系統(tǒng)概述</b></p><p><b>　　1.1緒論</b></p><p>　　目前，門禁系統(tǒng)己成為安全防范系統(tǒng)中極其重要的一部分，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家中，門禁系統(tǒng)之所以能在眾多安防產(chǎn)品中脫穎而出，根本原因是因

19、為其改變了以往安防產(chǎn)品如閉路監(jiān)控，防盜報(bào)警等被動(dòng)的安防方式，以主動(dòng)地控制替代了被動(dòng)監(jiān)視的方式，通過(guò)對(duì)主要通道的控制大大地防止了罪犯從正常通道的侵入，并且可以在罪案發(fā)生時(shí)通過(guò)對(duì)通道門的控制限制罪犯的活動(dòng)范圍制止犯罪或減少損失。</p><p>　　近年來(lái)，門禁系統(tǒng)由于其自身的優(yōu)勢(shì)，已在國(guó)內(nèi)悄然興起，包括郵電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，銀行系統(tǒng)，住宅小區(qū)，度假村等各種類型的場(chǎng)所都有使用門禁系統(tǒng)的范例，通過(guò)這套系統(tǒng)的使用極大地提高

20、了管理者的工作效率和管理區(qū)域內(nèi)的安全程度。同時(shí)，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日新月異，IC（集成電路)智能卡也正在并融入當(dāng)今信息技術(shù)的主流。它以其高度的信息集成，高度的安全性逐漸代替磁片而廣泛應(yīng)用在許多領(lǐng)域中，如電子交易，公共交通行業(yè)，電話通信，身份識(shí)別以及有出入權(quán)限控制的門禁系統(tǒng)等等，從而使人們的日常生活變得更為便捷、高效。</p><p>　　非接觸式(射頻)IC卡由IC芯片、感應(yīng)天線組成，并完全封裝在

21、一種標(biāo)準(zhǔn)的塑料卡片中，無(wú)外露部分，讀寫操作通過(guò)無(wú)線電波來(lái)完成，具有磁卡和接觸式IC片不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此它一經(jīng)產(chǎn)生就以驚人的速度得到了推廣應(yīng)用。在本文所介紹的基于MFRC522射頻門禁系統(tǒng)中，持卡人只需將卡片放在讀卡器的有效距離內(nèi)，即完成開門過(guò)程。</p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市面貌發(fā)生了巨大的變化，高樓大廈拔地而起，隨之也產(chǎn)生了不少安全隱患，利用高科技手段犯罪的行為日益增多。怎樣才能使人們的安全防

22、范措施跟得上科技的發(fā)展，并且更有效的阻止犯罪行為呢? 僅僅靠傳統(tǒng)的門鎖和防盜門是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?！爸悄荛T禁系統(tǒng)”應(yīng)運(yùn)而生，它的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)的由人來(lái)看門的方式—白天有人站崗守門，晚上鐵鎖防護(hù)，而是僅用手中薄薄的一張卡片在讀卡器有效距離內(nèi)，大門就可自動(dòng)開啟，既方便又快捷。智能門禁系統(tǒng)置身于現(xiàn)代化大廈和生活小區(qū)內(nèi)，給都市生活增添了風(fēng)采。門禁系統(tǒng)是對(duì)出入口通道進(jìn)行管理的系統(tǒng)，它是在傳統(tǒng)的門鎖基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。傳統(tǒng)的機(jī)械門鎖僅僅是單純的機(jī)械裝置，無(wú)

23、論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多么合理，材料多么堅(jiān)固，人們總能通過(guò)各種手段把它打開。在出入人口很多的通道(象辦公室、酒店客房)，鑰匙的管理很麻煩，鑰匙丟失或人員更換都要把鎖和鑰匙一起更換。為了解決這些問(wèn)題，就出現(xiàn)了電子磁卡鎖和電子密碼鎖。這兩種鎖的出現(xiàn)從一定程度上提高了人們對(duì)出入口通道的管理程度，使通道管理進(jìn)入了電子時(shí)代，但隨著這兩種電子鎖的不斷應(yīng)用，它們本身的缺陷就逐漸暴露。磁卡鎖的問(wèn)題是信息容易復(fù)制，卡片與讀卡機(jī)具之間磨損大，</p>&

24、lt;p>　　1.2 IC卡簡(jiǎn)介</p><p>　　IC卡，又稱“集成電路卡”、“智能卡”， 有些國(guó)家和地區(qū)也稱智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微電路卡(microcircuit card)或微芯片卡等。它是將一個(gè)微電子芯片嵌入符合ISO 7816標(biāo)準(zhǔn)的卡基中，做成卡片形式。 IC卡讀寫器是IC卡與應(yīng)用系統(tǒng)間的橋梁，在ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中稱之為接口設(shè)備IFD(In

25、terface Device)。IFD內(nèi)CPU通過(guò)一個(gè)接口電路與IC卡相連并進(jìn)行通信。IC卡接口電路是IC卡讀寫器中至關(guān)重要的部分，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的不同，可選擇并行通信、半雙工串行通信和I2C通信等不同的IC卡讀寫芯片。非接觸式IC卡又稱射頻卡。芯片一般是不易揮發(fā)性存儲(chǔ)器(ROM、EPRMO、EEPROM)，保護(hù)邏輯電路，甚至于CPU(中央處理單元)。IC卡的概念是20世紀(jì)70年代初提出來(lái)的，1976年法國(guó)BULL公司和Motorol

26、a公司合作生產(chǎn)了世界上第一張過(guò)渡型IC卡產(chǎn)品，并將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到金融、交通、醫(yī)療、身份證明等多個(gè)行業(yè)。它將微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，提高了人們生活和工作的現(xiàn)代化程度。IC卡芯片具有寫入數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　1.3射頻技術(shù)</b></p><p>　　射頻識(shí)別技術(shù)起源于80年代中期，與條碼、磁條等同期或早期識(shí)別技術(shù)相比，射頻識(shí)別技術(shù)具有無(wú)接

27、觸、工作距離大、精度高、信息收集處理快捷及較好的應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性等一系列優(yōu)點(diǎn)，在近年來(lái)獲得了極為迅速的發(fā)展。目前，射頻識(shí)別技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。據(jù)有關(guān)權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，射頻識(shí)別產(chǎn)品在全世界的銷售量，1993年為990萬(wàn)套，1994年就猛增到2030萬(wàn)套，到1997年有關(guān)產(chǎn)品的銷量為9810萬(wàn)套。世界范圍內(nèi)射頻產(chǎn)品的銷售額，1989年為8050萬(wàn)美元，1992年為14120萬(wàn)美元，1997年為4325

28、0萬(wàn)美元，1999年則為68500萬(wàn)美元，其中在1992-1999年間射頻識(shí)別產(chǎn)品在全世界銷售額的年平均增長(zhǎng)率達(dá)25.3%。一個(gè)典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)由兩部分組成，一是尋呼器，另一個(gè)是被稱為射頻識(shí)別標(biāo)志的應(yīng)答器。其中尋呼器的主要組成部分是無(wú)線收發(fā)機(jī)，在應(yīng)答器內(nèi)裝有感應(yīng)線圈(天線)及有關(guān)應(yīng)用標(biāo)識(shí)信息的存儲(chǔ)器，其工作過(guò)程為:</p><p>　　(1)尋呼器發(fā)射無(wú)線激勵(lì)信號(hào)及有關(guān)詢問(wèn)信號(hào);</p><

29、p>　　(2)應(yīng)答器進(jìn)入尋呼器工作區(qū)域內(nèi)，被尋呼器信號(hào)激勵(lì)并發(fā)射應(yīng)答信息;</p><p>　　(3)尋呼器接收應(yīng)答器的應(yīng)答信息，進(jìn)行進(jìn)一步處理。基于不同應(yīng)用，對(duì)應(yīng)答器的體積、性能等的要求各不相同，所以應(yīng)答器是射頻標(biāo)識(shí)技術(shù)的關(guān)鍵。應(yīng)答器的主要組成、功能及其應(yīng)用特點(diǎn)如下:</p><p>　　(l)具有信息存儲(chǔ)、處理能力;</p><p>　　(2)可接收、發(fā)射

30、無(wú)線信號(hào)，外圍部件少，功耗低，能在低電壓下工作;</p><p>　　(3)依據(jù)不同需要具有天線、射頻/微波探測(cè)器、調(diào)制器、解調(diào)器、控制邏輯及存儲(chǔ)器等部件:</p><p>　　(4)有的應(yīng)答器具有電池或外接電源，有的應(yīng)答器甚至省去了電源，而由尋呼器通過(guò)無(wú)線方式對(duì)其供電;</p><p>　　(5)體積小巧、結(jié)構(gòu)多樣(有圓形、方形等)，適合不同應(yīng)用等等;</p

31、><p>　　(6)多種工作距離。</p><p>　　其中，無(wú)內(nèi)部電源的應(yīng)答器在射頻卡上應(yīng)用較多。目前，國(guó)際上有多家廠商致力于射頻識(shí)別技術(shù)的研究及市場(chǎng)開發(fā)，其中較為著名的如美國(guó)德州儀器公司(TI)、荷蘭飛利浦公司(Phi1iPs)等?，F(xiàn)以美國(guó)TI公司生產(chǎn)的一種無(wú)內(nèi)部電源應(yīng)答器為例說(shuō)明其工作原理，此種應(yīng)答器主要由一個(gè)ADS集成電路、一根天線及2個(gè)片狀電容組成。系統(tǒng)工作時(shí)的具體過(guò)程為:</

32、p><p>　　(1)應(yīng)答器進(jìn)入尋呼器工作區(qū)域后，接收到尋呼器發(fā)射的脈沖信號(hào);</p><p>　　(2)此信號(hào)經(jīng)橋式整流之后對(duì)電容器進(jìn)行充電，穩(wěn)壓器使電容器兩端的電壓維持在2V左右，以便給集成電路提供工作電壓;</p><p>　　(3)CMOS集成電路中的有關(guān)控制邏輯電路對(duì)接收到的脈沖信號(hào)進(jìn)行解碼;</p><p>　　(4)根據(jù)解碼信息判斷

33、尋呼器的命令要求，若僅僅是讀取信息則控制邏輯電路從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息;若是修改信息則有關(guān)控制邏輯啟動(dòng)內(nèi)部電壓泵將2V工作電壓提升到15V，以便對(duì)存儲(chǔ)器(EEPROM)中內(nèi)容進(jìn)行重新寫入編程;</p><p>　　(5)當(dāng)電容放電時(shí)，發(fā)射電路就將從存儲(chǔ)器中讀取的數(shù)據(jù)信息及相關(guān)響應(yīng)信息發(fā)射給尋呼器;</p><p>　　(6)尋呼器(或應(yīng)用終端)對(duì)接收到的信息進(jìn)行處理。目前，射頻識(shí)別系統(tǒng)使用

34、的頻段分為低頻及高頻兩類。其中，低頻段的頻率為125kHZ，高頻段的頻率有908k~92OkHz、1.2GHZ、2.4GHz及5.2GHz等。當(dāng)然，工作頻率越高，應(yīng)答器和尋呼器之間的通訊速率就越快，系統(tǒng)的工作時(shí)間就越短，但功耗越大。</p><p>　　目前，在國(guó)外射頻技術(shù)的主要應(yīng)用有工廠生產(chǎn)產(chǎn)品的自動(dòng)跟蹤，試驗(yàn)動(dòng)物跟蹤，商品分類管理，汽車防盜，航空公司的機(jī)場(chǎng)管理等等。下面以汽車防盜應(yīng)用為例，介紹射頻識(shí)別技術(shù)的

35、應(yīng)用特點(diǎn)。應(yīng)答器放置在汽車點(diǎn)火鑰匙中，尋呼器放置在汽車駕駛桿等部件中，當(dāng)要點(diǎn)火啟動(dòng)汽車時(shí)，尋呼器若沒(méi)有接收應(yīng)答器發(fā)射的標(biāo)志信號(hào)則禁止啟動(dòng)汽車。同樣的系統(tǒng)，若將應(yīng)答器放置在車門鑰匙中，尋呼器放置在車門內(nèi)，射頻技術(shù)應(yīng)用于汽車防盜大大提高了汽車的安全性。目前，越來(lái)越多的汽車公司將射頻技術(shù)應(yīng)用于汽車防盜系統(tǒng)。在最近的幾年中，美國(guó)福特汽車公司在其銷往歐洲的50萬(wàn)輛汽車中安裝射頻識(shí)別系統(tǒng)，價(jià)值達(dá)2500萬(wàn)美元。從1995年開始，德國(guó)也要求所有新出廠

36、的汽車都安裝這種安全系統(tǒng)。射頻卡技術(shù)是射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。如果從射頻識(shí)別技術(shù)角度出發(fā)，可以認(rèn)為射頻卡是一種相對(duì)特殊的射頻識(shí)別標(biāo)志(即應(yīng)答器)，其讀寫設(shè)備就是尋呼器。如果從IC卡技術(shù)的角度出發(fā)，也可以認(rèn)為射頻識(shí)別產(chǎn)品是一種特殊的無(wú)接觸式IC卡，其尋呼器即為讀寫設(shè)備。當(dāng)然，將射頻識(shí)別技術(shù)用于無(wú)接觸式IC卡也對(duì)它產(chǎn)生了特殊的要求，以滿足卡的要求，從技術(shù)上看主要有以下兩點(diǎn):</p><p>　　(1)由

37、于IC卡的尺寸限制，卡上的應(yīng)答器不能有電源系統(tǒng)，需要由尋呼器(讀寫設(shè)備)通過(guò)無(wú)線方式供電;</p><p>　　(2)由于IC卡的尺寸限制，卡上應(yīng)答器的天線需要特殊設(shè)計(jì)，卡需要特殊封裝和制造。此外，由于無(wú)接觸式IC卡特殊的應(yīng)用環(huán)境，卡上應(yīng)答器還需具有如下特點(diǎn)：</p><p><b>　　(1)操作快捷;</b></p><p>　　(2)高抗

38、干擾性，能“同時(shí)”操作多張卡片;</p><p><b>　　(3)高可靠性;</b></p><p>　　(4)可以適合于多種應(yīng)用。</p><p>　　無(wú)接觸式IC卡和接觸式IC卡相比具有以下特點(diǎn):</p><p>　　(1)無(wú)接觸式通訊不存在機(jī)械觸點(diǎn)磨損情況，大大提高了應(yīng)用的可靠性;</p><

39、p>　　(2)因?yàn)闊o(wú)接觸式通訊，所以不必插拔卡，大大提高了使用的速度;</p><p>　　(3)可以同時(shí)操作多張無(wú)接觸式IC卡，提高了應(yīng)用的并行性，提高了系統(tǒng)的工作速度;</p><p>　　(4)由于無(wú)接觸式通訊，卡上無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)，便于卡的印刷，提高了卡的使用可靠性和美觀性。正因?yàn)槿绱?，無(wú)接觸式IC卡非常適合于以前接觸式IC卡無(wú)法或較難滿足要求的一些應(yīng)用，如公共電汽車自動(dòng)售票系統(tǒng)等

40、，將IC卡的應(yīng)用在廣度和深度上大大推進(jìn)了一步。 </p><p>　　1.4系統(tǒng)需求分析 </p><p>　　CDIO工作空間是開展CDIO教學(xué)重要的場(chǎng)所，工作空間對(duì)部分師生開放，為了有效地對(duì)進(jìn)入CDIO工作空間的師生進(jìn)行有效地管理和控制，特設(shè)計(jì)本方案。</p><p><b>　　圖1-1房間分布圖</b>

41、;</p><p>　　圖1-1中是CDIO工作空間的房間分布示意圖，計(jì)劃在每個(gè)房間（12個(gè)）的每個(gè)門（21門）都安裝門禁控制系統(tǒng)，對(duì)師生的進(jìn)門進(jìn)行監(jiān)控和管理。所有的門禁控制系統(tǒng)都采用485總線方式連接到一臺(tái)管理主機(jī)，如圖1-2所示：</p><p>　　圖1-2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D</p><p>　　管理主機(jī)通過(guò)485總線與各門禁控制系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)授權(quán)、取消授權(quán)、刷卡記

42、錄保存、查詢、統(tǒng)計(jì)及信息管理等功能。</p><p>　　授權(quán)：管理主機(jī)先讀取卡號(hào)，然后將卡號(hào)下發(fā)到相應(yīng)的門控系統(tǒng)，門控系統(tǒng)保存卡號(hào)。</p><p>　　取消授權(quán)：管理主機(jī)將需要取消授權(quán)的卡號(hào)下發(fā)至門控系統(tǒng)，門控系統(tǒng)從存儲(chǔ)器中刪除卡號(hào)。</p><p>　　刷卡記錄：師生在刷卡某個(gè)門控系統(tǒng)刷卡后，門控系統(tǒng)將卡號(hào)上傳至管理主機(jī)，管理主機(jī)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)。</p&g

43、t;<p>　　查詢、統(tǒng)計(jì)及信息管理：可以通過(guò)瀏覽器登錄管理主機(jī)，進(jìn)行相關(guān)信息的查詢、統(tǒng)計(jì)和管理。</p><p>　　每個(gè)門禁控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1-3所示：</p><p>　　圖1-3 門禁控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖</p><p>　　直流穩(wěn)壓模塊：每個(gè)門禁控制系統(tǒng)配置一套電控鎖專用穩(wěn)壓電源（內(nèi)置繼電器），可為讀寫器、控制器和電控鎖供電。</p>

44、;<p>　　讀寫器：負(fù)責(zé)與射頻卡進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信，主要功能包括識(shí)別卡號(hào)，讀取/寫入卡數(shù)據(jù)。</p><p>　　電控鎖：采用常閉鎖，一般處于關(guān)閉狀態(tài)，控制器可以發(fā)信號(hào)開鎖。</p><p>　　控制器：這是整個(gè)門禁控制系統(tǒng)的核心。主要功能包括讀卡、判斷授權(quán)狀態(tài)、開門、響應(yīng)管理主機(jī)的命令、主動(dòng)上傳讀取到的卡號(hào)等?？刂破髂軌蚪邮展芾碇鳈C(jī)發(fā)來(lái)的授權(quán)命令和卡號(hào)，并將卡號(hào)存儲(chǔ)起來(lái)，掉

45、電不丟失；能夠接收管理主機(jī)發(fā)來(lái)的取消授權(quán)命令和卡號(hào)，并將卡號(hào)從存儲(chǔ)器中刪除。能夠通過(guò)讀寫器進(jìn)行讀卡，當(dāng)讀取到卡號(hào)以后，可以根據(jù)存儲(chǔ)的卡號(hào)進(jìn)行比對(duì)，來(lái)判斷授權(quán)狀態(tài)，如果是授權(quán)的，則通過(guò)繼電器向電控鎖發(fā)送開門指令。不管卡號(hào)是否經(jīng)過(guò)授權(quán)，都能將卡號(hào)發(fā)往管理主機(jī)，由管理主機(jī)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)。</p><p>　　1.5系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　1、每個(gè)房間的每個(gè)門都安裝門禁控制系統(tǒng)，對(duì)師生

46、的進(jìn)入進(jìn)行監(jiān)控和管理。</p><p>　　2、對(duì)于經(jīng)過(guò)授權(quán)的教師和學(xué)生，均可刷卡開門并進(jìn)入房間，而未經(jīng)授權(quán)的則不能進(jìn)入。</p><p>　　3、與現(xiàn)有的校園一卡通兼容，師生均使用校園一卡通的校園卡。</p><p>　　4、每個(gè)房間、每個(gè)門的授權(quán)相對(duì)獨(dú)立，與其它房間無(wú)關(guān)。</p><p>　　5、可以保存、查看每個(gè)門的刷卡記錄，查詢、統(tǒng)計(jì)

47、每個(gè)房間的人氣和利用率。</p><p>　　6、信息管理：對(duì)門禁系統(tǒng)的所有信息進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理。</p><p>　　1.6、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</p><p>　　方案1：整個(gè)系統(tǒng)采用一臺(tái)管理主機(jī)進(jìn)行集中管理。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)集中，有利于進(jìn)行后期的維護(hù)、系統(tǒng)升級(jí)以及增值業(yè)務(wù)（如系統(tǒng)擴(kuò)展、與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、報(bào)表服務(wù)等）的開發(fā)；整個(gè)系統(tǒng)

48、硬件投入較小。</p><p>　　缺點(diǎn)：管理主機(jī)服務(wù)器軟件、授權(quán)管理軟件開發(fā)難度較高。</p><p>　　方案2：每個(gè)房間設(shè)置一臺(tái)管理主機(jī)，管理1或2套門禁控制系統(tǒng)。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：各個(gè)房間的系統(tǒng)相互獨(dú)立，授權(quán)管理任務(wù)可由各房間的教師或管理員分擔(dān)。</p><p>　　缺點(diǎn)：整個(gè)系統(tǒng)硬件投入較大；還需配備專門人員進(jìn)行管理；若需

49、要保存每個(gè)房間的訪問(wèn)記錄，每個(gè)房間都要保證管理主機(jī)24小時(shí)開機(jī)不間斷運(yùn)行。每個(gè)房間的數(shù)據(jù)分散到各管理主機(jī)上，不利于系統(tǒng)的更新、升級(jí)和增值業(yè)務(wù)開發(fā)。</p><p>　　讀寫器、控制器、上位機(jī)管理軟件等核心部分，均為我校師生開展CDIO工程實(shí)踐項(xiàng)目過(guò)程中，自行設(shè)計(jì)、開發(fā)的產(chǎn)品，系統(tǒng)工作可靠，運(yùn)行穩(wěn)定。整個(gè)系統(tǒng)符合通用的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，接口協(xié)議清晰規(guī)范，系統(tǒng)可擴(kuò)充能力強(qiáng)，在后續(xù)的CDIO教學(xué)項(xiàng)目中，還可以進(jìn)一步完善和升級(jí)

50、，開發(fā)新的服務(wù)，是開展電氣信息類CDIO工程教學(xué)改革的一個(gè)非常好的實(shí)踐平臺(tái)。</p><p><b>　　1.7系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在簡(jiǎn)要概括系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中所涉及到的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)便成為了可能。本系統(tǒng)總體上是由硬件和軟件組成的，但從功能上劃分主要由三個(gè)部分構(gòu)成：</p><p>　　系統(tǒng)硬件：硬

51、件是一個(gè)系統(tǒng)的實(shí)體基礎(chǔ)，它提供了軟件運(yùn)行的環(huán)境，使軟件有了用武之地；</p><p>　　固件程序：MCU 的靈魂，周而復(fù)始的工作者，不知道疲憊的勞動(dòng)模范；</p><p>　　上位機(jī)軟件：最人性化的服務(wù)窗口，最易于被用戶接受。 </p><p>　　如下圖1-2 所示為本系統(tǒng)的系統(tǒng)框架圖，對(duì)圖中各模塊的功能實(shí)現(xiàn)可作以下解釋：先由PC管理機(jī)傳達(dá)操作指示給C8051

52、F340，微控制器接收到命令后根據(jù)指示通過(guò)SPI通信方式控制讀寫模塊 MFRC522 驅(qū)動(dòng)天線對(duì)IC卡進(jìn)行相關(guān)操作，然后根據(jù)從卡中取得的數(shù)據(jù)控制發(fā)光極管和蜂鳴器等進(jìn)行聲光提示響應(yīng)操作，同時(shí) MCU 把用戶數(shù)據(jù)或錯(cuò)誤信息通過(guò) USB 接口通信傳給 PC 管理機(jī)進(jìn)行處理，由 PC 管理機(jī)統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　圖1-4系統(tǒng)框架圖</b></p><p>

53、;<b>　　1.8本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先介紹了本系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中使用到的基礎(chǔ)技術(shù)，有側(cè)重點(diǎn)地闡述了這些技術(shù)的精髓，對(duì)IC卡的邏輯結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)做了簡(jiǎn)單介紹，闡述了 RFID的系統(tǒng)組成及分類，對(duì)本論文的總體框架做了詳細(xì)分析，系統(tǒng)需求分析，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，系統(tǒng)選擇的方案，最后給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架。</p><p><b>　　2.系統(tǒng)硬

54、件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1讀卡模塊</b></p><p>　　在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，整個(gè)讀卡模塊的硬件部分由三大部分組成：</p><p>　　(1) 主控 MCU：主要提供對(duì)射頻基站芯片的控制操作，同時(shí)提供 SPI 接口形式的外部 MCU 控制。這種控制操作體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一，主控 MCU 通過(guò) SPI

55、 串行接口與射頻基站芯片連接，控制射頻基站芯片的工作，實(shí)現(xiàn)與 RFID 卡的通信。二，外部 MCU 可以通過(guò) SPI 串行接口與主控 MCU 連接，由外部 MCU 控制射頻基站芯片的工作，實(shí)現(xiàn)與 RFID 卡的通信。 </p><p>　　(2) 射頻基站芯片：它負(fù)責(zé)接收主控 MCU 的控制信息，并完成與 RFID 卡的通信操作。為了正常工作，射頻基站芯片

56、須選用合適的接口與 MCU 連接。而為了發(fā)送、接收穩(wěn)定的高頻信號(hào)，射頻基站芯片要通過(guò)高頻濾波電路與天線部分連接。</p><p>　　(3) 天線部分：包括線圈及匹配電路，這是讀卡模塊實(shí)現(xiàn)射頻通信必不可少的一部分。讀卡模塊要依靠天線產(chǎn)生的磁通量為 RFID 卡提供電源，從 RFID 卡獲取信息。為使天線正常工作，天線線圈要通過(guò)無(wú)源的匹配電路連接射頻基站芯片的天線引腳。</p><p>　　

57、2.1.1射頻芯片MFRC522簡(jiǎn)介</p><p>　　MFRC522是高度集成的非接觸式（13.56MHz）讀寫卡芯片。此發(fā)送模塊利用調(diào)制和解調(diào)的原理，并將它們完全集成到各種非接觸式通信方法和協(xié)議中（13.56MHz）。MFRC522發(fā)送模塊支持下面的工作模式：讀寫器，支持ISO14443A/MIFARE®MFRC522的內(nèi)部發(fā)送器部分可驅(qū)動(dòng)讀寫器天線與ISO14443A/MIFARE®卡

58、和應(yīng)答機(jī)的通信，無(wú)需其它的電路。接收器部分提供一個(gè)功能強(qiáng)大和高效的解調(diào)和譯碼電路，用來(lái)處理兼容ISO14443A/MIFARE®的卡和應(yīng)答機(jī)的信號(hào)。數(shù)字電路部分處理完整的ISO14443A幀和錯(cuò)誤檢測(cè)（奇偶&amp;CRC）。MFRC522支持MIFARE®Classic（如，MIFARE®標(biāo)準(zhǔn)）器件。MFRC522支持MIFARE®更高速的非接觸式通信，雙向數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)424kbit

59、/s?？蓪?shí)現(xiàn)各種不同主機(jī)接口的功能：SPI接口串行UART（類似RS232，電壓電平取決于提供的管腳電壓）I2C接口。</p><p>　　特性：（1）高度集成的模擬電路，解調(diào)和譯碼響應(yīng)。</p><p>　?。?）緩沖的輸出驅(qū)動(dòng)器與天線的連接使用最少的外部元件。</p><p>　?。?）支持 ISO 14443A/MIFARE®。</p>

60、<p>　?。?）讀寫器模式中與 ISO 14443A/MIFARE®的通信距離高達(dá)50mm，取決于天線的長(zhǎng)度和調(diào)諧。</p><p>　?。?）讀寫器模式下支持 MIFARE® Classic加密。</p><p>　?。?）支持 ISO 14443 212kbit/s 和 424kbit/s 的更高傳輸速率的通信。</p><p>

61、;　　（7）支持的主機(jī)接口－10Mbit/s 的SPI 接口－I2C 接口，快速模式的速率為400kbit/s，高速模式的速率為3400kbit/s－串行 UART，傳輸速率高達(dá) 1228.8kbit/s，幀取決于 RS232 接口，電壓電平取決于提供的管腳電壓。</p><p>　?。?）64 字節(jié)的發(fā)送和接收 FIFO 緩沖區(qū)。</p><p>　?。?）靈活的中斷模式。</p&

62、gt;<p>　?。?0）低功耗的硬復(fù)位功能。</p><p>　?。?1）軟件掉電模式。</p><p>　?。?2）可編程定時(shí)器。</p><p>　　(13) 內(nèi)部振蕩器，連接 27.12MHz 的晶體。</p><p>　　（14）3.3V 的電源電壓。</p><p>　?。?5）CRC 協(xié)

63、處理器。</p><p>　?。?6）自由編程的 I/O 管腳。</p><p>　　（17）內(nèi)部自測(cè)試。</p><p>　　2.1.2 MFRC522 結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　圖2-1 MFRC522簡(jiǎn)化框圖</p><p>　　模擬接口用來(lái)處理模擬信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。非接觸式UART用來(lái)處理與主機(jī)通信時(shí)的協(xié)議

64、要求。FIFO緩沖區(qū)快速而方便地實(shí)現(xiàn)了主機(jī)和非接觸式UART之間的數(shù)據(jù)傳輸。不同的主機(jī)接口功能可滿足不同用戶的要求。</p><p>　　MFRC522 的OSCIN和OSCOUT分別為晶振電路的輸入輸出引腳，接 27.12M 的晶振，兩者通過(guò)一個(gè) 15pF 的電容接地隔離。MFRC522 的復(fù)位信號(hào) RSTPD 由MCUC8051F340 給出。</p><p>　　2.1.3 MFRC

65、522 電路連接</p><p>　　MFRC522 外圍電路連接如圖</p><p>　　圖2-2讀卡模塊原理圖</p><p>　　當(dāng)IC卡放在讀卡模塊的感應(yīng)區(qū)，也就是天線部分，天線發(fā)出的射頻功率在IC的反應(yīng)下反射回來(lái)一個(gè)卡的信息，之后通過(guò)CRC冗余校驗(yàn)，得出一串號(hào)碼，這時(shí)候可以通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行操作添加卡的權(quán)限，刪除卡的信息，等一些上位機(jī)的功能。</p>

66、;<p>　　2.1.4 RC522主要燒錄程序</p><p>　　主要程序：char PcdRead(unsigned char addr,unsigned char *pData)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　char status;</p><p>　　unsig

67、ned int unLen;</p><p>　　unsigned char ucComMF522Buf[MAXRLEN]; </p><p>　　ucComMF522Buf[0] = PICC_READ;</p><p>　　ucComMF522Buf[1] = addr;</p><p>　　CalulateCRC(ucComMF522

68、Buf,2,&ucComMF522Buf[2]);</p><p>　　status = PcdComMF522(PCD_TRANSCEIVE,ucComMF522Buf,4,ucComMF522Buf,&unLen);</p><p>　　if ((status == MI_OK) && (unLen == 0x90))</p><p&

69、gt;　　{ memcpy(pData, ucComMF522Buf, 16); }</p><p><b>　　else</b></p><p>　　{ status = MI_ERR; } </p><p>　　return status;</p><p><b>　　}&l

70、t;/b></p><p>　　功 能：讀取M1卡一塊數(shù)據(jù)</p><p>　　參數(shù)說(shuō)明: addr[IN]：塊地址 pData[OUT]：讀出的數(shù)據(jù)，16字節(jié) </p><p>　　返 回: 成功返回MI_OK</p><p><b>　　2.2控制模塊</b></p><p>

71、;　　本門禁系統(tǒng)控制模塊采用C8051F340，通過(guò)控制MFRC522射頻芯片，實(shí)現(xiàn)了門禁系統(tǒng)，而C8051F340的程序通過(guò)下載線用電腦把程序下載給它。</p><p>　　2.2.1 C8051F340 芯片介紹</p><p><b>　　模擬外設(shè)</b></p><p>　　? 10位 ADC </p><p>

72、　　􀂃 轉(zhuǎn)換速率可達(dá)200ksps </p><p>　　􀂃 內(nèi)建模擬多路器，單端或差分輸入 </p><p>　　􀂃 VREF可在內(nèi)部VREF、外部引腳或VDD中選擇 </p><p>　　􀂃 內(nèi)置溫度傳感器 </p><p>　　􀂃 外部轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入

73、 </p><p><b>　　? 兩個(gè)比較器</b></p><p><b>　　? 內(nèi)部電壓基準(zhǔn)</b></p><p>　　? 上電復(fù)位/掉電檢測(cè)器</p><p><b>　　USB控制器</b></p><p>　　? 符合USB規(guī)范2.0版

74、</p><p>　　? 全速(12Mbps)或低速(1.5Mbps) </p><p>　　? 集成時(shí)鐘恢復(fù)電路；無(wú)需外部晶體 </p><p><b>　　? 支持8個(gè)端點(diǎn) </b></p><p>　　? 1KB USB緩存 </p><p>　　? 集成收發(fā)器；無(wú)需外部電阻 </p&

75、gt;<p><b>　　在片調(diào)試</b></p><p>　　? 片內(nèi)調(diào)試電路提供全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試（不需仿真器） </p><p>　　? 支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、觀察/修改存儲(chǔ)器和寄存器 </p><p>　　? 比使用仿真芯片、目標(biāo)仿真頭和仿真插座的仿真系統(tǒng)有更優(yōu)越的性能 </p><p>　　電壓

76、調(diào)整器輸入：2.7V - 5.25V </p><p>　　? 使用片內(nèi)電壓調(diào)整器時(shí)，支持的電壓范圍為3.6~5.25V </p><p>　　高速8051微控制器內(nèi)核</p><p>　　? 流水線指令結(jié)構(gòu)；70%的指令的執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)或兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期 </p><p>　　? 有48MIPS和25MIPS兩種版本 </p>

77、<p>　　? 擴(kuò)展的中斷系統(tǒng) </p><p><b>　　存儲(chǔ)器</b></p><p>　　? 4352或2304 B數(shù)據(jù)RAM </p><p>　　? 64或32KB FLASH；可在系統(tǒng)編程，扇區(qū)大小為512字節(jié) </p><p><b>　　數(shù)字外設(shè)</b></p&g

78、t;<p>　　? 40/25個(gè)端口I/O；均耐5V電壓，大灌電流 </p><p>　　? 硬件增強(qiáng)型SPI、SMBus和1或2個(gè)增強(qiáng)型UART串口 </p><p>　　? 4個(gè)通用16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器 </p><p>　　? 16位可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列（PCA），有5個(gè)捕捉/比較模塊 </p><p>　　? 外部存

79、儲(chǔ)器接口（EMIF） </p><p><b>　　時(shí)鐘源</b></p><p>　　? 內(nèi)部振蕩器：0.25%的精度(時(shí)鐘恢復(fù)被使能時(shí))。支持所有USB和UART工作方式 </p><p>　　? 外部振蕩器：晶體、RC、C、或外部時(shí)鐘（1或2引腳方式） </p><p>　　? 低頻（80KHz）內(nèi)部振蕩器 <

80、;/p><p>　　? 可在運(yùn)行中切換時(shí)鐘源 </p><p><b>　　封裝 </b></p><p>　　? 48腳TQFP（C8051F340/1/4/5） </p><p>　　? 32腳LQFP（C8051F342/3/6/7） </p><p>　　溫度范圍：-40°C - +

81、85°C</p><p>　　如圖所示為 C8051F340 內(nèi)部各功能模塊結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　圖2-3 C8051F340 內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　C8051F340器件是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU。下面列出了一些主要特性。 </p><p>　　?高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的微控制器內(nèi)核（可達(dá)

82、48MIPS） </p><p>　　?全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)） </p><p>　　?通用串行總線（USB）功能控制器，有8個(gè)靈活的端點(diǎn)管道，集成收發(fā)器和1K FIFO RAM </p><p><b>　　?電源穩(wěn)壓器 </b></p><p>　　?真正10位200 ksps的單端/差分ADC，帶模

83、擬多路器 </p><p>　　?片內(nèi)電壓基準(zhǔn)和和溫度傳感器 </p><p>　　?片內(nèi)電壓比較器（兩個(gè)） </p><p>　　?精確校準(zhǔn)的12MHz內(nèi)部振蕩器和4倍時(shí)鐘乘法器 </p><p>　　?多達(dá)64KB的片內(nèi)FLASH存儲(chǔ)器 </p><p>　　?多達(dá)4352字節(jié)片內(nèi)RAM（256+4KB） <

84、/p><p>　　?硬件實(shí)現(xiàn)的SMBus/I2C、增強(qiáng)型UART和增強(qiáng)型SPI串行接口 </p><p>　　?4個(gè)通用的16位定時(shí)器 </p><p>　　?具有5個(gè)捕捉/比較模塊和看門狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列（PCA） </p><p>　　?片內(nèi)上電復(fù)位、VDD監(jiān)視器和時(shí)鐘丟失檢測(cè)器 </p><p>

85、　　?多達(dá)40個(gè)端口I/O（容許5V輸入） </p><p>　　具有片內(nèi)上電復(fù)位、VDD監(jiān)視器、電壓調(diào)整器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器的C8051F340/1/2/3/4/5/6/7器件是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。FLASH存儲(chǔ)器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并允許現(xiàn)場(chǎng)更新8051固件。用戶軟件對(duì)所有外設(shè)具有完全的控制，可以關(guān)斷任何一個(gè)或所有外設(shè)以節(jié)省功耗。</p><p&

86、gt;　　片內(nèi)Silicon Labs二線（C2）開發(fā)接口允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU進(jìn)行非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。在使用C2進(jìn)行調(diào)試時(shí)，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。兩個(gè)C2接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統(tǒng)調(diào)試功能不占用封裝引腳。 </p><p>　　每種器件都可在工業(yè)溫度范圍（-45℃到+85℃）

87、內(nèi)用2.7V-5.25V的電壓工作。電源電壓大于3.6V時(shí)，必須使用內(nèi)部穩(wěn)壓器。對(duì)于USB通信，電源電壓最小值為3.0V。端口I/O和/RST引腳都容許5V的輸入信號(hào)電壓。C8051F340采用48腳TQFP封裝或32腳LQFP封裝。</p><p>　　2.2.2 C8051F340電路連接</p><p>　　下面介紹 C8051F301 與其它模塊引腳連接電路。</p>

88、<p>　　圖2-4引腳連接電路圖</p><p>　　2.2.3 C8051F340控制程序</p><p><b>　　給PC機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)</b></p><p>　　void send_codat(uint8 cmd,uint8 num,uint8 *p)</p><p><b>　　{<

89、;/b></p><p>　　uint8 i=0;</p><p>　　uint16 CrcValue=0;</p><p>　　uint8 *frame; </p><p>　　frame=p;//獲取p地址 </p><p>　　while(BusBusyFlag);//檢測(cè)忙

90、</p><p>　　//計(jì)算本機(jī)偵聽時(shí)間,置為優(yōu)先級(jí)最低</p><p>　　MyChangTime = NODENUM*DELAYTIME; </p><p>　　RS485_SEND_EN;//485發(fā)送使能 </p><p>　　UART0_Send_CByte(UART_START)

91、;//幀頭</p><p>　　UART0_Send_DByte(0x00);//目的地址</p><p>　　UART0_Send_DByte(IP_address);//本機(jī)地址</p><p>　　UART0_Send_DByte(num+6);//數(shù)據(jù)長(zhǎng)度</p><p>　　UART0_Send_DByte(cmd);//命令<

92、;/p><p>　　執(zhí)行讀卡，并判斷是否開門 </p><p>　　void ICScan(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uint8 status = 0;//狀態(tài) </p><p>　　uint16 i;

93、 //請(qǐng)求所有卡</p><p>　　status = PcdRequest(PICC_REQIDL, CardType);</p><p>　　if(status!=MI_OK)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　return;</b></p&g

94、t;<p>　　} //防沖撞，返回卡的序列號(hào) 4字節(jié)</p><p>　　status=PcdAnticoll(CardNum);</p><p>　　if(status!=MI_OK)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　return;

95、</b></p><p>　　} //選卡</p><p>　　status=PcdSelect(CardNum);</p><p>　　if(status!=MI_OK)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　return;</b

96、></p><p>　　} //驗(yàn)證卡片密碼 status=PcdAuthState(PICC_AUTHENT1A,BLOCK_NUM,LastKeyA,CardNum);</p><p>　　if(status!=MI_OK)</p><p><b>　　{</b></p>

97、<p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　2.3 PCB電路板設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 C8051F340和RC522的控制芯片PCB設(shè)計(jì)</p><p>　　采用參照原理圖的人工交互布局方法，將原理圖中的全部元

98、器件放置到PCB板內(nèi)。布局遵循以下原則。</p><p>　　PCB 大小為 82mm×61.5mm，采用雙面板，在元件面放置元器件。對(duì)外接口和連接器均需按相對(duì)確定的位置放置。</p><p>　　以每個(gè)功能模塊的核心元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB 上。</p><p>　　保持適當(dāng)?shù)拈g距，預(yù)留足夠的布線空間，布局要能

99、使得各元器件之間的引線盡可能短，減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾，易受干擾的元器件不能相互挨得太近。</p><p>　　去耦電容必須緊靠電源引腳，使得電源、電容和地環(huán)路盡可能短。</p><p>　　采用人工交互布線的方法，分以下幾步完成布線：</p><p>　　保證電源線和地線盡可能短，信號(hào)線盡量短，線越短電阻越小，分布電容和電感越小，受到的干擾越小。&l

100、t;/p><p>　　同一層上的走線盡量走直線，需要改變方向時(shí)應(yīng)該走斜線，曲率半徑越大越好，避免走直角拐彎線。</p><p>　　過(guò)孔極易引起阻抗失配，盡量少用過(guò)孔。</p><p>　　電源和地線盡可能寬，盡量增加時(shí)鐘等關(guān)鍵信號(hào)的寬度。</p><p>　　圖2-5系統(tǒng) PCB 圖</p><p><b>　

101、　圖2-6讀卡器</b></p><p>　　PCB 板完成后，要保存 PCB 文件，可能需要利用圖形輸出設(shè)備等輸出電路的布線圖，如果是多層板還可以分層打印。如圖 3-8 所示為經(jīng)過(guò) PCB 制作和焊接元器件后的本設(shè)計(jì)中讀卡器硬件實(shí)物圖。</p><p>　　圖2-7讀卡芯片實(shí)物圖</p><p>　　圖2-8控制芯片實(shí)物圖</p><

102、;p><b>　　2.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先介紹了系統(tǒng)讀卡模塊的硬件設(shè)計(jì)思路及主芯片，隨后分別從主芯片C8051F340和MFRC522的功能出發(fā)，描述了C8051F340系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、MFRC522外圍電路設(shè)計(jì)及天線電路設(shè)計(jì)，并給出了電路原理圖。最后介紹了 PCB 設(shè)計(jì)原則，給出了PCB布板圖及讀卡器硬件實(shí)物圖。上述硬件設(shè)計(jì)的結(jié)果是其系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。&l

103、t;/p><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1簡(jiǎn)介</b></p><p>　　對(duì)于單片機(jī)的程序文件，其編寫語(yǔ)言可以是C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言。它的操作方式與硬件聯(lián)系緊密，它不是單純的軟件，而是軟件和硬件的結(jié)合，開發(fā)者需要對(duì)端口、中斷和硬件結(jié)構(gòu)非常熟悉。本系統(tǒng)中，主控芯片與射頻芯片是通過(guò)SPI

104、接口進(jìn)行通信的，并且都由硬件實(shí)現(xiàn)，讀卡器與PC機(jī)則是通過(guò)USB交互。</p><p>　　3.1.1編程軟件的選擇及系統(tǒng)主程序處理流程</p><p>　　一個(gè)好的程序要有一個(gè)好的編程思想。本論文的編程思想是模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程，二者是相輔相成的。</p><p>　　(1) 模塊化編程：讀卡器的功能實(shí)現(xiàn)需要大量而有效的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，繁瑣的程序需要采用模塊化編程的方

105、法，即將一個(gè)大的程序分成若干小的模塊，各個(gè)模塊保持相對(duì)的獨(dú)立性和它們之間只靠少量的出入口參數(shù)相聯(lián)系，這樣各個(gè)程序模塊分別設(shè)計(jì)，從而使程序的調(diào)試、修改和維護(hù)都變得比較容易。另外，程序量大了還可以由不同的人來(lái)編寫不同的模塊。</p><p>　　(2) 結(jié)構(gòu)化編程：各個(gè)子程序之間使用結(jié)構(gòu)良好的轉(zhuǎn)移和調(diào)用，這樣各個(gè)模塊可有效地組合成一個(gè)整體，使流程明確地從一個(gè)程序模塊轉(zhuǎn)移到另一個(gè)程序模塊。在這個(gè)過(guò)程中，要注意嚴(yán)格控制使

106、用任意轉(zhuǎn)移語(yǔ)句。單片機(jī)開發(fā)所使用的語(yǔ)言一般為匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)是：代碼生成效率高，程序運(yùn)行速度快。其缺點(diǎn)是：程序的可讀性和可移植性都較差，而且用匯編語(yǔ)言編寫單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序的周期長(zhǎng)，調(diào)試和排錯(cuò)比較困難。C 語(yǔ)言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，在國(guó)際上十分流行，它既可用來(lái)編寫計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序，也可用來(lái)編寫一般的應(yīng)用程序。用它編寫的程序具有較好的可讀性和可移植性。有經(jīng)驗(yàn)表明，用 C 語(yǔ)言編寫的程序生成代碼的效率僅比用匯編語(yǔ)言編寫的程

107、序低 10-20%，德國(guó) Keil 軟件公司的 C51 編譯器可以直接對(duì) 8051 單片機(jī)的內(nèi)部特殊功能寄存器和 I/O 口進(jìn)行操作，直接訪問(wèn)片內(nèi)或片外存儲(chǔ)器，還可以進(jìn)行各</p><p><b>　　3.2數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)</b></p><p>　　數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)、管理以及對(duì) RFID標(biāo)簽的讀寫控制。寫入數(shù)據(jù)一般來(lái)說(shuō)是離線完成的，也就是預(yù)先在標(biāo)簽中

108、寫入數(shù)據(jù)，等到開始應(yīng)用時(shí)直接把標(biāo)簽粘附在被標(biāo)識(shí)物體上。也有一些 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)，寫數(shù)據(jù)是在線完成的，尤其是在生產(chǎn)環(huán)境中將信息作為交互式便攜數(shù)據(jù)文件來(lái)處理時(shí)。RFID 標(biāo)簽與閱讀器構(gòu)成的 RFID 系統(tǒng)歸根結(jié)底是為應(yīng)用服務(wù)的，應(yīng)用的需求可能是多種多樣的、各不相同的。閱讀器與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口 API 通常用一組可由應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)來(lái)表示。在射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作過(guò)程中，電子標(biāo)簽與閱讀器之間的數(shù)據(jù)通信是通過(guò)空氣介質(zhì)以無(wú)線電波

109、的形式進(jìn)行的。一般地，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蛿?shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x是衡量數(shù)據(jù)傳輸性能的兩個(gè)參數(shù)。由于電子標(biāo)簽的體積、電能有限，從標(biāo)簽發(fā)出的無(wú)線信號(hào)很弱，因而信號(hào)傳輸?shù)乃俣扰c傳輸?shù)木嚯x就很有限。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離、高速度傳輸，必須把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)疊加在一個(gè)規(guī)則變化、信號(hào)比較強(qiáng)的電波上，這個(gè)過(guò)程就是調(diào)制，規(guī)則變化的電波即載波。在 RFID 系統(tǒng)中，載波一般由閱讀器通過(guò)天線發(fā)出并進(jìn)行調(diào)制，而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)制也有許多方法，如用數(shù)據(jù)信息改變載波的波幅即調(diào)幅、改

110、</p><p>　　4.上位機(jī)軟件與數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)</p><p>　　上位機(jī)軟件是與客戶直接打交道的部分，其界面的好壞直接由客戶的體驗(yàn)來(lái)體現(xiàn)。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)清晰，簡(jiǎn)單易操作，可靠性高，實(shí)時(shí)性好等原則。軟件過(guò)程模型規(guī)定了把生命周期劃分的階段及各個(gè)階段的執(zhí)行順序，典型的軟件開發(fā)模型包括瀑布模型、快速原型模型、增量模型、螺旋模型和噴泉模型五類。由于瀑布模型嚴(yán)格的規(guī)定了每個(gè)階段必須提交的文檔，遵守

111、瀑布模型的文檔約束，將使軟件維護(hù)變得容易很多，能顯著降低軟件預(yù)算，因而本設(shè)計(jì)依據(jù)瀑布模型進(jìn)行，結(jié)合具體應(yīng)用，將上位機(jī)客戶端的軟件設(shè)計(jì)分為功能需求分析、模塊設(shè)計(jì)與功能分配、接口設(shè)計(jì)、程序的總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和出錯(cuò)處理設(shè)計(jì)等，各部分具體介紹如下</p><p>　　4.1軟件功能需求分析</p><p>　　在門禁系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上，充分利用 RFID 具有唯一性識(shí)別的特點(diǎn)，將每張非接觸式

112、 IC 卡與每個(gè)功能角色一一對(duì)應(yīng)，如學(xué)生，老師等。對(duì)于員工，同時(shí)，門禁系統(tǒng)需要人工安防的實(shí)時(shí)配合，利用門禁系統(tǒng)硬件開發(fā)出在線巡更系統(tǒng)，有助于對(duì)人工安防的監(jiān)督，提高相關(guān)人員的責(zé)任意識(shí)，從而降低風(fēng)險(xiǎn)，提高安防級(jí)別。</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能如下：</p><p>　?。?）將人員的個(gè)人詳細(xì)信息與卡片關(guān)聯(lián)，并能實(shí)時(shí)修改關(guān)聯(lián)關(guān)系。</p><p>　?。?

113、）實(shí)時(shí)賦予或取消卡片開關(guān)門權(quán)限。</p><p>　?。?）具備門禁系統(tǒng)所擁有的功能，包括控制器信息、門狀態(tài)信息、系統(tǒng)時(shí)鐘同步設(shè)置、門狀態(tài)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。</p><p>　　（4）能賦予不同級(jí)別的人員對(duì)本系統(tǒng)不同的使用權(quán)限。</p><p>　　4.2功能分配與模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　依據(jù)軟件功能需求分析，可將系統(tǒng)劃分為三大模塊

114、，分別是：系統(tǒng)設(shè)置、卡務(wù)管理、門禁管理。各部分詳細(xì)設(shè)計(jì)如下：</p><p><b>　　4.2.1系統(tǒng)設(shè)置</b></p><p>　　系統(tǒng)設(shè)置為客戶端軟件做相應(yīng)的配置，使之能正確與數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)控制器、發(fā)卡器等連接，系統(tǒng)設(shè)置模塊可細(xì)分為：</p><p>　?。?）配置管理：它又可分為：1、數(shù)據(jù)庫(kù)通信配置：包括當(dāng)前配置顯示、更改服務(wù)器 IP、

115、數(shù)據(jù)庫(kù)名稱、數(shù)據(jù)庫(kù)用戶、數(shù)據(jù)庫(kù)密碼等，使之連接到正確的數(shù)據(jù)庫(kù)。2、發(fā)卡器設(shè)置：當(dāng)前配置顯示，及與發(fā)卡器通信時(shí) COM 口的選擇。</p><p>　?。?）系統(tǒng)用戶設(shè)置：包括添加、修改、刪除、授權(quán)、清空用戶等功能。每個(gè)功能均對(duì)應(yīng)顯示有用戶列表和用戶信息，包括卡號(hào)、姓名、學(xué)號(hào)、聯(lián)系方式、是否授權(quán)等。</p><p><b>　　4.2.2卡務(wù)管理</b></p&g

116、t;<p>　　卡務(wù)管理處理一切與卡相關(guān)的操作，因工研院門禁系統(tǒng)主要由人事行政部執(zhí)行，可將個(gè)人詳細(xì)信息綜合至卡位管理之中，與卡號(hào)密切相連。具體可分為：</p><p>　?。?）卡業(yè)務(wù)日志：針對(duì)特定角色管理員、特定卡、特定操作，三個(gè)條件的任意一個(gè)做為查詢條件導(dǎo)出卡處理報(bào)表。</p><p>　?。?）卡業(yè)務(wù)操作：可使用姓名、編號(hào)、卡號(hào)、部門、職位等方式查詢?nèi)藛T，可也對(duì)新卡識(shí)讀