關(guān)于rfid射頻識(shí)別的門禁系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在生活中有些場(chǎng)合并不是任人自由進(jìn)出的，而只允許有進(jìn)出權(quán)限者通行，這時(shí)，就得使用出入口管理系統(tǒng)即門禁系統(tǒng)。傳統(tǒng)的門鎖是最古老、最簡(jiǎn)單的門禁方式，一把鎖配一把鑰匙，幾把鎖就要配幾把鑰匙，使用不便。為了適應(yīng)信息時(shí)代的需要，保證建筑內(nèi)部的安全性，滿足用戶當(dāng)時(shí)的各種需求，智能門禁系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>

2、　　根據(jù)市場(chǎng)需求設(shè)計(jì)一款基于RFID的門禁系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用AT89C52作為主控芯片，用北京易火眼公司的YHY502ATG專用讀卡器模塊用來讀射頻卡的信息，當(dāng)有卡進(jìn)入到讀卡器讀卡的范圍內(nèi)時(shí)就會(huì)讀取到相應(yīng)的卡序列號(hào)，并根據(jù)得到的卡序列號(hào)做出相應(yīng)的操作。在擴(kuò)展時(shí)采用Delphi軟件做上位機(jī)，并建立一個(gè)Access數(shù)據(jù)庫用來存儲(chǔ)用戶信息。上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信采用串口通信，選用MAX232CPE芯片完成上、下位機(jī)之間的通信。按鍵部分采用的是

3、自制的3*4按鍵矩陣，采用線反轉(zhuǎn)法來判斷是哪個(gè)按鍵按下。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)、準(zhǔn)確的識(shí)別卡序列號(hào)，對(duì)門禁系統(tǒng)起著重要的作用。</p><p>　　關(guān)鍵詞　門禁系統(tǒng)；射頻識(shí)別；讀卡器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Some occasions in life is not a fancy free acce

4、ss, while access privileges are allowed only to those who pass this time, you have to use the import and export management system for the access control system. The traditional hardware is the oldest, the easiest access

5、mode, a lock with a key lock is necessary with a few a few keys, use the inconvenience. In order to meet the information needs of the times to ensure the safety of inside the building to meet the diverse needs of the use

6、r at that tim</p><p>　　According to market demand to design a RFID-based access control system. This design uses AT89C52 as the master chip, with eyes of fire the company's Beijing Yi YHY502ATG dedicated

7、 RF card reader module for reading the information, when there are card into the reader within the reader, it reads to the appropriate card serial number, and in accordance with the card serial number to be made by the a

8、ppropriate action. Delphi software used in the expansion do host computer, and the establishment of </p><p>　　Keywords Access Control System Radio Frequency Identification Proximity Coupling Device</p>

9、<p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章　緒論1</b></p><p>　　1.1 課題開發(fā)背景1</p><p&

10、gt;　　1.2 目的和意義1</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.3.1 國(guó)外研究發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.2 國(guó)內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 本文的主要研究問題3</p><p>　　第2章　系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)5</p>&l

11、t;p>　　2.1 系統(tǒng)模塊總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.4 本章小結(jié)7</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 硬件系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)8</p><p

12、>　　3.2 各模塊電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.2.1 元器件的選擇8</p><p>　　3.2.2 讀卡器數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.2.3 串行E2PROM存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.2.4 LCD1602顯示電路設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.2.5 串口

13、通訊電路設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.2.6 報(bào)警電路設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.2.7 門控電路設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.2.8 鍵盤電路設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.3本章小結(jié)22</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)23</p><p>　　4

14、.1 軟件結(jié)構(gòu)框圖23</p><p>　　4.2 軟件總體流程圖23</p><p>　　4.3 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.3.1 密碼子程序24</p><p>　　4.3.2 數(shù)據(jù)采集子程序26</p><p>　　4.3.3 顯示子程序28</p><p>　

15、　4.3.4 存儲(chǔ)子程序29</p><p>　　4.4 上位機(jī)設(shè)計(jì)30</p><p>　　4.4.1 上位機(jī)程序流程圖32</p><p>　　4.4.2 用戶登錄界面設(shè)計(jì)32</p><p>　　4.4.3 門禁系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)34</p><p>　　4.5 開發(fā)工具簡(jiǎn)介36</p>&l

16、t;p>　　4.5.1 集成開發(fā)環(huán)境Keil36</p><p>　　4.5.1 Protel99SE36</p><p>　　4.5.3 偉福簡(jiǎn)介37</p><p>　　4.6 本章小節(jié)39</p><p>　　第5章　系統(tǒng)調(diào)試40</p><p>　　5.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試40</p>

17、<p>　　5.1.1 液晶部分的調(diào)試40</p><p>　　5.1.2 鍵盤輸入部分的調(diào)試40</p><p>　　5.1.3 串口發(fā)送/接收部分的調(diào)試40</p><p>　　5.1.4 存儲(chǔ)部分的調(diào)試40</p><p>　　5.1.5 讀卡器部分的調(diào)試41</p><p>　　5.2

18、系統(tǒng)軟件調(diào)試41</p><p>　　5.3 系統(tǒng)整體調(diào)試42</p><p>　　5.4 本章小結(jié)42</p><p><b>　　結(jié) 論43</b></p><p><b>　　致 謝44</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)45<

19、/b></p><p><b>　　附錄147</b></p><p><b>　　附錄256</b></p><p><b>　　附錄357</b></p><p><b>　　第1章　緒論</b></p><p>　

20、　1.1 課題開發(fā)背景</p><p>　　射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，作為條形碼的無線版本，RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用將給零售、物流等產(chǎn)業(yè)帶來革命性變化。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展讓人們?cè)絹碓疥P(guān)心建筑內(nèi)部的安全性。為

21、了適應(yīng)信息時(shí)代的需要，保證建筑內(nèi)部的安全性，滿足用戶當(dāng)時(shí)的各種需求，智能門禁系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能門禁系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、磁電技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)于一體，使卡與鎖之間實(shí)現(xiàn)完整“對(duì)話”功能，以智能卡來控制門鎖的開啟，開創(chuàng)了門禁管理的新概念，它不僅給管理者提供了更安全、更快捷、更自動(dòng)化的管理模式，而且也給使用者帶來了極大的方便。本文研究的基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)就是這樣的一種系統(tǒng)。</p><p>&l

22、t;b>　　1.2 目的和意義</b></p><p>　　門禁系統(tǒng)又稱門禁出入口保安自動(dòng)化管理系統(tǒng)。智能建筑通過對(duì)四個(gè)基本元素，即結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理進(jìn)行最優(yōu)化的考慮，從而為用戶提供一個(gè)高效和高經(jīng)濟(jì)效益的工作環(huán)境。它在功能上實(shí)現(xiàn)了通訊自動(dòng)化（CA）、辦公自動(dòng)化（OA）和樓宇自動(dòng)化（BA），通過綜合配置在建筑內(nèi)的各功能子系統(tǒng)，以綜合布線系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為橋梁，全面實(shí)現(xiàn)對(duì)通訊系統(tǒng)、辦公自

23、動(dòng)化系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合管理。門禁系統(tǒng)屬于樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分，具有對(duì)門戶出入控制，保安防盜，報(bào)警等多種功能，它主要方便內(nèi)部員工或住戶出入，杜絕外來人員隨意出入，既方便了內(nèi)部管理，又增強(qiáng)了內(nèi)部的保安。一套現(xiàn)代化的，功能齊全的門禁系統(tǒng)，不止是作為進(jìn)出口管理使用，而且還有助于內(nèi)部的有序管理。它將時(shí)刻自動(dòng)記錄人員的出入情況，限制內(nèi)部人員的出入?yún)^(qū)域，出入時(shí)間，禮貌的拒絕不速之客。同時(shí)也將有效地保護(hù)財(cái)產(chǎn)不受非法侵犯。</p>

24、<p>　　智能建筑的推廣，建立連網(wǎng)門禁系統(tǒng)也成為一種趨勢(shì)，門禁系統(tǒng)將有更廣闊的發(fā)展空間。隨著人們對(duì)門禁系統(tǒng)各方面要求的不斷提高，門禁系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣泛。人們對(duì)門禁系統(tǒng)的應(yīng)用已不局限在單一的出入口控制，而且還要求它不僅可應(yīng)用于智能大廈或智能社區(qū)的門禁控制、考勤管理、安防報(bào)警、停車場(chǎng)控制、電梯控制、樓宇自控等，還可與其它系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制等多種控制功能。而基于射頻識(shí)別的門禁系統(tǒng)針對(duì)集成應(yīng)用給出了可行方案，具有重要的意義。<

25、;/p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　1.3.1 國(guó)外研究發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　目前，歐美門禁系統(tǒng)市場(chǎng)正逐漸進(jìn)入成熟階段，其產(chǎn)業(yè)的分工已進(jìn)入細(xì)分階段，生產(chǎn)卡和讀卡器的廠家就只生產(chǎn)卡和讀卡器，如美國(guó)的HID公司、Hl-dala公司、德國(guó)的Destele公司。生產(chǎn)控制器的公司就只研究生產(chǎn)控制器和軟件，如美國(guó)的Northern Compu

26、ter公司、CSI公司。隨著其產(chǎn)業(yè)化的形成，也由于大公司之間的相互競(jìng)爭(zhēng)，使其利潤(rùn)率不斷下降，產(chǎn)品價(jià)格不斷大幅降低，現(xiàn)已進(jìn)入1000美元一套系統(tǒng)的可廣泛運(yùn)用的市場(chǎng)。正是由于市場(chǎng)的不斷成熟，人們?cè)谄毡榻邮荛T禁系統(tǒng)的觀念之后，在采購方面已可很方便地分別從不同公司采購到各部分設(shè)備，自己進(jìn)行系統(tǒng)集成就可為用戶方便安裝成整套系統(tǒng)。從目前全球門禁系統(tǒng)的前端輸入設(shè)備的水平及發(fā)展方向來看，雖然磁卡和接觸式IC卡讀卡器在門禁系統(tǒng)的應(yīng)用中還有一部分市場(chǎng)，但從

27、發(fā)展趨勢(shì)上看，除賓館鎖外，磁卡和接觸式IC卡讀卡器已在逐步地退出門禁系統(tǒng)市場(chǎng)。</p><p>　　國(guó)外對(duì)IC卡的研究和應(yīng)用較早，特別是在美國(guó)和歐洲，但在非接觸式IC卡方面的研究使用也只是近幾年的事。非接觸式IC卡和讀卡器的關(guān)鍵技術(shù)掌握在歐美國(guó)家和部分亞洲國(guó)家中，但真正形成大批量生產(chǎn)的廠家只有美國(guó)；德國(guó)、英國(guó)次之；日本、臺(tái)灣、新加坡處于同一檔次。當(dāng)今世界上非接觸式IC卡主流產(chǎn)品是Philips公司的Mifare技

28、術(shù)，己經(jīng)被制定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC14443 Type A標(biāo)準(zhǔn)。歐洲一些IC卡及讀卡器制造商大都以Mifare技術(shù)為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展自己的IC卡事業(yè)。</p><p>　　1.3.2 國(guó)內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1．目前，國(guó)內(nèi)對(duì)門禁系統(tǒng)的研究已經(jīng)從認(rèn)識(shí)教育和試用階段進(jìn)入到了研發(fā)階段，但在門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過程中還有以下幾點(diǎn)不足之處，主要表現(xiàn)為：</p><p&g

29、t;　　(1)采用國(guó)外已有的集成模塊，像讀寫器、門禁控制器、天線模板等；</p><p>　　(2)對(duì)國(guó)外已有的系統(tǒng)進(jìn)行仿造；</p><p>　　(3)產(chǎn)品單一、開發(fā)成本較高。</p><p>　　2．在技術(shù)方面，中國(guó)目前也有很多廠家，仿制國(guó)外優(yōu)秀的門禁系統(tǒng)，主要的做法有兩種，第一種是購買國(guó)外的門禁系統(tǒng)配件，如讀寫器、門控器等，再對(duì)其進(jìn)行二次軟硬件的設(shè)計(jì)。這種門禁

30、系統(tǒng)的性能很好，能滿足許多安全要求很高的場(chǎng)所，但是價(jià)格很高。第二種方法是，除了核心芯片購?fù)?，其余部件都是?duì)國(guó)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行研制。這種方式比較靈活，可以隨時(shí)根據(jù)客戶的要求增加門禁系統(tǒng)的功能，且價(jià)格也比較便宜。而在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面，國(guó)內(nèi)的門禁系統(tǒng)大多以控制器為核心構(gòu)建的，門控器大多由國(guó)外企業(yè)研制。即門禁控制器先接收讀卡器的信號(hào)，再根據(jù)信號(hào)來決定是否開門。</p><p>　　(1)由于其門禁系統(tǒng)的部件大多采用國(guó)外先進(jìn)集

31、成電子工藝和原材料制造，因此其性能很高。但是高性能的代價(jià)是高價(jià)格。</p><p>　　(2)這些門禁系統(tǒng)大多可以同時(shí)控制多個(gè)門，可以實(shí)現(xiàn)多門監(jiān)控機(jī)制；對(duì)于很多企業(yè)，這些門禁系統(tǒng)同其他系統(tǒng)，如考勤系統(tǒng)集成，被做成企業(yè)“一卡通”系統(tǒng)，即員工可以憑一張卡來使用企業(yè)的多項(xiàng)非接觸式IC項(xiàng)目；可管理的人員多，像美國(guó)西屋門禁最多可同時(shí)管理一個(gè)10萬人的企業(yè)。</p><p>　　(3)由于系統(tǒng)是由幾個(gè)

32、獨(dú)立部件有機(jī)集成而成的，因此，要想對(duì)系統(tǒng)升級(jí)，只要對(duì)系統(tǒng)的某一部分升級(jí)，再組裝即可。</p><p>　　(4)由于注重系統(tǒng)的高性能和廣泛的適用性，這些門禁系統(tǒng)大多價(jià)格較高，這使國(guó)內(nèi)很多中小型廠家不能接受。</p><p>　　1.4 本文的主要研究問題</p><p>　　針對(duì)國(guó)內(nèi)目前的市場(chǎng)需求情況，研發(fā)了一套基于RFID的門禁系統(tǒng)，本系統(tǒng)的研發(fā)主要包括了系統(tǒng)硬件

33、和系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。硬件的設(shè)計(jì)主要包括了各個(gè)功能模塊的方案論證和電路設(shè)計(jì)，各模塊的硬件電路調(diào)試和總體調(diào)試。軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、讀卡程序、LCD顯示、鍵盤輸入、串行E2PROM的數(shù)據(jù)讀寫、RS-232串口發(fā)送數(shù)據(jù)等子程序的編制。</p><p>　　本系統(tǒng)針對(duì)的是擁有有效卡的用戶，根據(jù)此項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，硬件設(shè)計(jì)工作主要包括了：讀卡器讀取卡序列號(hào)、LCD液晶顯示、鍵盤輸入、AT24C04串行E2PROM和MAX232的

34、工作原理，并由此設(shè)計(jì)出具體的硬件電路。在軟件方面則是利用單片機(jī)組成控制系統(tǒng)，編程實(shí)現(xiàn)讀卡器讀卡程序、LCD顯示、鍵盤輸入、串行E2PROM的數(shù)據(jù)讀寫、RS-232串口發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。本系統(tǒng)以MCS-52單片機(jī)為微控制器，利用無線讀卡器與單片機(jī)組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，當(dāng)有卡貼近讀卡器時(shí)，讀卡器便能讀取到卡序列號(hào)，并將讀取到的卡序列號(hào)與存儲(chǔ)的卡序列號(hào)對(duì)比，若正確則開門并顯示正確信息，若不正確則報(bào)警并顯示錯(cuò)誤信息。利用AT24C04串行E2PROM

35、或Access數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)卡序列號(hào)，通過RS-232串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，通過按鍵來輸入密碼。本設(shè)計(jì)還選用了1602字符型LCD液晶顯示器作為顯示器件，實(shí)時(shí)顯示正確或錯(cuò)誤信息。</p><p>　　設(shè)計(jì)中利用AT89C52單片機(jī)和讀卡器實(shí)現(xiàn)了門禁系統(tǒng)，有較高的實(shí)用價(jià)值。此外，不但可以通過RFID卡進(jìn)入，還可以通過輸入密碼進(jìn)入，人性化的設(shè)計(jì)免去了未帶卡而產(chǎn)生的尷尬。</p><p>　　第2章

36、　系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)模塊總體設(shè)計(jì)</p><p>　　依據(jù)上述功能的分析，系統(tǒng)中模塊分別為：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、串口發(fā)送/接收模塊、密碼輸入模塊、報(bào)警機(jī)制模塊。</p><p>　　各功能模塊具體功能如下：</p><p>　　數(shù)據(jù)采集模塊：當(dāng)RFID卡進(jìn)入到讀卡器讀卡范圍時(shí)，讀卡

37、器讀取卡序列號(hào)的過程。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理模塊：針對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)處理，從而對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷其有效性。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。</p><p>　　顯示模塊：用來接收單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作從而得到要顯示的信息。</p><p>　　串口發(fā)送/接收模塊：主要用來通過串口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。<

38、/p><p>　　密碼輸入模塊：針對(duì)于用按鍵輸入密碼，根據(jù)密碼的正確與否來進(jìn)行相應(yīng)的操作。</p><p>　　報(bào)警機(jī)制模塊：當(dāng)出現(xiàn)非法卡或輸入的密碼不正確時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。</p><p>　　系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p&g

39、t;<p>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要由AT89C52主控芯片和YHY502ATG讀卡器模塊構(gòu)成。硬件電路由八部分構(gòu)成：微控制器AT89C52、讀卡器模塊YHY502ATG、LCD1602顯示、串口通信MAX232、按鍵電路、AT24C04存儲(chǔ)、報(bào)警電路、門控電路。</p><p>　　微控制器AT89C52負(fù)責(zé)YHY502ATG的初始化，上位機(jī)通過串口向YHY502ATG發(fā)送命令，YHY502ATG根據(jù)

40、上位機(jī)發(fā)送的命令做相應(yīng)的操作，然后將得到的信息傳送給微控制器AT89C52，然后微控制器控制其它模塊完成顯示、報(bào)警、判斷和門控操作。上位機(jī)與下位機(jī)之間的連接主要是通過串口進(jìn)行通信，采用MAX232芯片并將芯片的輸入和輸出管腳連接到AT89C52的I/O口，在MAX232的引腳上連接10µF的電解電容用來濾波。讀卡器模塊YHY502ATG與微控制器AT89C52之間的通信是通過I2C總線進(jìn)行的，由于AT89C52單片機(jī)本身并沒有

41、I2C總線，所以將YHY502ATG模塊的串行時(shí)鐘線與數(shù)據(jù)線接到AT89C52的兩個(gè)I/O口，然后通過模擬I2C時(shí)序來完成AT89C52與YHY502ATG之間的通信，為了防止出現(xiàn)三態(tài)，在YHY502ATG的串行時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線上分別上拉10k電阻。而YHY502ATG讀卡器與RFID卡之間的數(shù)據(jù)通信主要是通過天線進(jìn)行的。AT24C04與AT89C52之間的通信也是通過模擬I2C時(shí)序進(jìn)行，同時(shí)為了防止出現(xiàn)三態(tài)，在時(shí)鐘線與數(shù)據(jù)線上分別連接5

42、.1 k的</p><p>　　2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　軟件主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的分析，模塊之間的通信，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集：讀卡器YHY502ATG通過天線讀取RFID卡的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送出去。</p><p>　　數(shù)據(jù)分析：AT89C52接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳送給AT24C04或上位

43、機(jī)，AT24C04或上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而判斷數(shù)據(jù)的有效性。</p><p>　　模塊之間的通信：AT89C52與YHY502ATG/AT24C04之間的通信都是通過模擬I2C總線進(jìn)行的， I2C總線的高效性、高實(shí)用性、高可靠性數(shù)據(jù)傳輸增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理：針對(duì)數(shù)據(jù)的采集和分析的結(jié)果做出相應(yīng)的處理，例如顯示、報(bào)警、門控等。</p>&

44、lt;p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　總體設(shè)計(jì)階段，規(guī)劃出了系統(tǒng)的硬件功能模塊和軟件功能模塊，以及在此分析基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出的具體的、可以滿足本系統(tǒng)全部需求和要求的子模塊并在以后的設(shè)計(jì)中可以進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，為以后的設(shè)計(jì)帶來方便。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 硬件系統(tǒng)總

45、體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)的主要電路包括：讀卡器數(shù)據(jù)采集電路、串行E2PROM存儲(chǔ)電路、LCD1602顯示電路、串口通訊電路、報(bào)警電路、門控電路、鍵盤電路。</p><p>　　硬件接口電路如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 硬件接口電路</p><p>　　3.2 各模塊電路設(shè)計(jì)</p><p&

46、gt;　　針對(duì)于本系統(tǒng)的要求，現(xiàn)將電路的設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，并說明設(shè)計(jì)的利弊。</p><p>　　3.2.1 元器件的選擇</p><p>　　經(jīng)過對(duì)市場(chǎng)的調(diào)研，考慮性能/價(jià)格比的前提下，在本次設(shè)計(jì)中我選擇最容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品指標(biāo)的元件。</p><p>　　主控芯片：AT89C52。</p><p>　　讀卡器：YHY502AT

47、G。</p><p>　　E2PROM：AT24C04。</p><p>　　LCD液晶：ZL1602C2。</p><p>　　串口通訊芯片：MAX232。</p><p>　　報(bào)警器：1個(gè)蜂鳴器加一個(gè)LED紅燈。</p><p>　　門控器件：一個(gè)LED綠燈。</p><p>　　3.2.2

48、 讀卡器數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)應(yīng)用ATMEL公司的AT89C52單片機(jī)。AT89C52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kBytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和256 Bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)口引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（C

49、PU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合。</p><p>　　AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash交速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，

50、但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。</p><p>　　本設(shè)計(jì)通過AT89C52控制讀卡器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，設(shè)計(jì)的電路原理圖如下圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 讀卡器數(shù)據(jù)采集電路原理圖</p><p>　　單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)的處理采用按鍵復(fù)位的方法

51、，單片機(jī)為高電平復(fù)位，當(dāng)按鍵按下時(shí)單片機(jī)的復(fù)位腳被拉高，從而使單片機(jī)復(fù)位。由于在該電路中要用到單片機(jī)的存儲(chǔ)功能，用來保存從讀卡器接收過來的處理數(shù)據(jù)，因此將引腳接高電平，選通片內(nèi)程序存儲(chǔ)區(qū)。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中將YHY502ATG的串行數(shù)據(jù)線（SCL）和串行時(shí)鐘線（SDA）接到AT89C52的P27和P26引腳上，用來相互之間傳輸數(shù)據(jù)。它們之間的數(shù)據(jù)傳輸是采用I2C總線進(jìn)行的，由于AT89C52單片機(jī)沒有I2C總線，所以將SCL和SDA接到兩個(gè)

52、I/O口線上，通過模擬I2C總線時(shí)序來傳送數(shù)據(jù)。為了防止I2C總線出現(xiàn)三態(tài)從而產(chǎn)生錯(cuò)誤，所以在YHY502ATG的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線上連接兩個(gè)10k的上拉電阻。在本系統(tǒng)中，YHY502ATG的A0、A1、A2引腳是地址，當(dāng)A0連接到高電平上，A1、A2連接到低電平上時(shí)，表示只有一個(gè)YHY502ATG。YHY502ATG的RST引腳低電平有效，當(dāng)RST引腳為低電平時(shí)復(fù)位，在本設(shè)計(jì)中將RST引腳懸空表示為上電復(fù)位。將YHY502ATG的SIG引

53、腳連接到AT89C52的INT0引腳上，SIG引腳為中斷輸出端，當(dāng)SIG為0時(shí)表</p><p>　　本設(shè)計(jì)的讀卡器采用北京易火眼公司的YHY502ATG，下面對(duì)YHY502ATG做一下簡(jiǎn)要介紹：</p><p>　　YHY502系列射頻讀寫模塊采用基于ISO14443標(biāo)準(zhǔn)的非接觸卡讀卡機(jī)專用芯片，采用0.6微米CMOS E2PROM工藝，支持ISO14443 type A協(xié)議，支持MIF

54、ARE標(biāo)準(zhǔn)的加密算法。</p><p>　　芯片內(nèi)部高度集成了模擬調(diào)制解調(diào)電路，只需最少量的外圍電路就可以工作，支持I2C接口，UART接口，SPI接口，數(shù)字電路具有TTL、CMOS兩種電壓工作模式。特別適用于ISO14443標(biāo)準(zhǔn)門禁、下水、電、煤氣表、自動(dòng)售貨機(jī)、電梯、飲水機(jī)、電話機(jī)等計(jì)費(fèi)系統(tǒng)或身份識(shí)別系統(tǒng)的讀卡器的應(yīng)用。YHY502系列支持Mifare One S50，S70，Ultra Light &

55、; Mifare Pro，F(xiàn)M11RF08等兼容卡片。YHY502系列是低功耗的模塊，寬電壓工作3V~5.5V，最低功耗僅需3µA,采用一體化模塊可以大大減少PCB體積。</p><p><b>　　特點(diǎn)：</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)二線式I2C接口器件，帶地址引腳可擴(kuò)充多個(gè)在線；</p><p>　　能自動(dòng)感應(yīng)到靠近天線區(qū)的卡

56、片，并產(chǎn)生中斷信號(hào)；</p><p>　　采用高集成ISO14443 A讀卡芯片，支持MIFARE標(biāo)準(zhǔn)的加密算法；</p><p>　　具有TTL/CMOS兩種電壓工作模式，工作電壓3 V~5.5V；</p><p>　　采用工業(yè)級(jí)高性能處理器，內(nèi)置硬看門狗，具備高可靠性；</p><p>　　抗干擾處理，EMC性能優(yōu)良；</p>

57、<p>　　把復(fù)雜的底層讀寫卡操作簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的幾個(gè)命令；</p><p>　　YHY502ATG外形如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 YHY502ATG外形</p><p>　　引腳配置如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 YHY502ATG引腳配置</p><p>　　引腳定義如

58、表3-1所示：J1為模塊與控制器的接口，J2為模塊與天線的接口。</p><p>　　表3-1 YHY502ATG引腳描述</p><p>　　續(xù)表3-1 YHY502ATG引腳描述</p><p>　　YHY502ATG的I2C接口介紹：</p><p><b>　　1. 特點(diǎn)</b></p><p

59、>　　只需要兩根線，擴(kuò)展靈活；</p><p>　　3位的可預(yù)置地址空間，最多可支持?jǐn)U展8個(gè)模塊和天線；</p><p>　　速率高達(dá)400kHz；</p><p>　　噪聲抑制電路可以抑制低于50ns的行刺；</p><p>　　內(nèi)部帶上拉電阻，可以省掉外部的上拉電阻；</p><p><b>　　2

60、. 總線時(shí)序</b></p><p>　　總線通信時(shí)序如圖3-5，總線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，在時(shí)鐘線高電平期間數(shù)據(jù)線上必須保持有穩(wěn)定的邏輯電平狀態(tài)，高電平為數(shù)據(jù)1，低電平為數(shù)據(jù)0。只有在時(shí)鐘線為低電平時(shí)，才允許數(shù)據(jù)線上的電平狀態(tài)變化。</p><p>　　圖3-5 I2C總線時(shí)序圖</p><p><b>　　I2C接口通訊協(xié)議</b><

61、;/p><p>　　模塊I2C地址高四位默認(rèn)為1010即0xA0,低四位通過A2、A1、A0+R/W設(shè)置；</p><p>　　I2C通訊速率：400k；</p><p>　　數(shù)據(jù)格式：（YHY502A模塊地址+R/W）+長(zhǎng)度字+命令字+數(shù)據(jù)域+校驗(yàn)字；</p><p>　?。╕HY502ATG模塊地址+R/W）：設(shè)備地址。在對(duì)YHY502ATG

62、進(jìn)行讀寫操作時(shí)，需要在操作前發(fā)送一個(gè)8位的設(shè)備地址，設(shè)備地址包括位YHY502ATG模塊地址和1位讀寫選擇位。</p><p>　　7位YHY502ATG模塊地址的高四位固定為1010，模塊地址的低三位由用戶預(yù)置模塊A2、A1、A0三個(gè)引腳而成，一個(gè)系統(tǒng)中最多可以通過對(duì)A2、A1、A0的不同設(shè)定而連接8個(gè)YHY502ATG模塊。在對(duì)指定的YHY502ATG模塊進(jìn)行讀寫操作時(shí)，發(fā)送的設(shè)備地址低四位必須與A2、A1、

63、A0、R/W讀寫操作字一致。</p><p>　　例如：一個(gè)YHY502ATG模塊A2、A1、A0被預(yù)置為0、0、1，則其讀和寫時(shí)的設(shè)備地址分別為：</p><p>　　讀命令時(shí)，R/W位為1，高七位模塊地址為1010001，則設(shè)備地址為：10100011，即0xA3；</p><p>　　寫命令時(shí)，R/W位為0，高七位模塊地址為1010001，則設(shè)備地址為：101

64、00010，即0xA2。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，采用的是射頻識(shí)別技術(shù)。下面對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)做一下簡(jiǎn)要介紹：</p><p><b>　　射頻識(shí)別技術(shù)原理</b></p><p>　　通常情況下，RFID的應(yīng)用系統(tǒng)主要由讀寫器和RFID卡兩部分組成的，見圖3-6。其中，讀寫器一般作為計(jì)算機(jī)終端，用來實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID卡的數(shù)據(jù)讀寫和存儲(chǔ)，它是由

65、控制單元、高頻通訊模塊和天線組成。而RFID卡則是一種無源的應(yīng)答器，主要是由一塊集成電路(IC)芯片及其外接天線組成，其中RFID卡芯片通常集成有射頻前端、邏輯控制、存儲(chǔ)器等電路，有的甚至將天線一起集成在同一芯片上。</p><p>　　圖3-6 射頻識(shí)別系統(tǒng)原理圖</p><p>　　RFID應(yīng)用系統(tǒng)的基本工作原理是RFID卡進(jìn)入讀寫器的射頻場(chǎng)后，由其天線獲得的感應(yīng)電流經(jīng)升壓電路作為芯片

66、的電源，同時(shí)將帶信息的感應(yīng)電流通過射頻前端電路檢得數(shù)字信號(hào)送入邏輯控制電路進(jìn)行信息處理，所需回復(fù)的信息則從存儲(chǔ)器中獲取經(jīng)由邏輯控制電路送回射頻前端電路，最后通過天線發(fā)回給讀寫器?？梢?，RFID卡與讀寫器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊過程中起關(guān)鍵的作用是天線。一方面，無源的RFID卡芯片要啟動(dòng)電路工作需要通過天線在讀寫器天線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中獲得足夠的能量；另一方面，天線決定了RFID卡與讀寫器之間的通訊信道和通訊方式。</p><p>

67、;　　射頻識(shí)別系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)</p><p>　　射頻識(shí)別系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)見圖3-7，主要是由兩部份組成：讀寫器和射頻卡。讀寫器同射頻卡之間通過無線方式通訊，因此它們都有無線收發(fā)模塊及天線（或感應(yīng)線圈）。射頻卡中有存儲(chǔ)器，內(nèi)存容量為幾個(gè)比特到幾十千比特?？梢源鎯?chǔ)永久性數(shù)據(jù)和非永久性數(shù)據(jù)。永久性數(shù)據(jù)可以是射頻卡序列號(hào)，它是用來作為射頻卡的唯一身份標(biāo)識(shí)，不能更改；非永久性數(shù)據(jù)寫在E2PROM等可重寫的存儲(chǔ)器內(nèi)，用以存儲(chǔ)用

68、戶數(shù)據(jù)。射頻卡可以根據(jù)讀寫器發(fā)出的指令對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)時(shí)讀寫操作?？刂颇K完成接收、譯碼及執(zhí)行讀寫器的命令，控制讀寫數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)安全等功能。射頻卡分無源卡和有源卡兩種，有源卡內(nèi)置天線和電池，而無源卡只有內(nèi)置天線沒有電池，其能量由讀寫器提供，由于無源卡無需電池因此其尺寸較小且使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用越來越廣泛。讀寫器內(nèi)的控制模塊往往具有很強(qiáng)的處理功能，除了完成控制射頻卡工作的任務(wù)，還要實(shí)現(xiàn)相互認(rèn)證、數(shù)據(jù)加解密、數(shù)據(jù)糾錯(cuò)、出錯(cuò)報(bào)警及與計(jì)算機(jī)

69、通信等功能。計(jì)算機(jī)的功能是向讀寫器發(fā)送指令，并與讀寫器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。</p><p>　　圖3-7 RFID系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3-7為RFID系統(tǒng)的工作過程，這是一個(gè)無源系統(tǒng)，即射頻卡內(nèi)不含電池，射頻卡工作的能量是由射頻讀寫模塊發(fā)出的射頻脈沖提供。</p><p>　　射頻讀寫模塊在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)射能量形成電磁場(chǎng)，區(qū)域大小取決于發(fā)射功率、工作頻率

70、和天線尺寸。</p><p>　　射頻卡進(jìn)入這個(gè)區(qū)域時(shí)，接收到射頻讀寫模塊的射頻脈沖，經(jīng)過橋式整流后給電容充電。電容電壓經(jīng)過穩(wěn)壓后作為工作電壓。</p><p>　　數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出命令和數(shù)據(jù)并送到邏輯控制部分。邏輯控制部分接收指令完成存儲(chǔ)、發(fā)送數(shù)據(jù)或其它操作。</p><p>　　如果需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)調(diào)制然后從收發(fā)模塊發(fā)送出去。<

71、/p><p>　　讀寫模塊接收到返回的數(shù)據(jù)后，解碼并進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)來決定數(shù)據(jù)的有效性，然后進(jìn)行處理，必要時(shí)可以通過RS232或RS422或RS485或RJ45或無線接口將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)。讀寫器發(fā)送的射頻信號(hào)除提供能量外，通常還提供時(shí)鐘信號(hào)，使數(shù)據(jù)同步，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。有源系統(tǒng)的工作原理與此大致相同，不同處只是卡的工作電源由電池提供的。</p><p>　　3.2.3 串行E2PROM存儲(chǔ)

72、電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中采用AT24C04作為存儲(chǔ)設(shè)備，AT24C04是ATMEL公司生產(chǎn)的4k位串行CMOS E2PROM，內(nèi)部含有512個(gè)8位字節(jié)，先進(jìn)的CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗，AT24C04有一個(gè)16字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過I2C總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。本設(shè)計(jì)的串行E2PROM存儲(chǔ)電路原理圖如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8

73、 串行E2PROM存儲(chǔ)電路原理圖</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，采用AT24C04作為存儲(chǔ)器件，用來存儲(chǔ)從讀卡器讀取過來的RFID卡序列號(hào)。將AT24C04的SCL腳接AT89C52的P24腳，SDA腳接AT89C52的P23腳，通過模擬I2C時(shí)序來完成通信。在SCL、SDA引腳上分別接上5.1k的上拉電阻，以防止出現(xiàn)三態(tài)。將WP寫保護(hù)接上低電平，表示允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。將A0、A1、A2均接低電平，

74、表示只有一個(gè)AT24C04器件被總線尋址。將VCC電源端接+5V電源，VSS地端接地。</p><p>　　AT24C04介紹：</p><p><b>　　特性</b></p><p>　　與400kHz I2C總線兼容</p><p>　　1.8到6.0伏工作電壓范圍</p><p><

75、b>　　低功耗CMOS技術(shù)</b></p><p>　　寫保護(hù)功能：當(dāng)WP為高電平時(shí)進(jìn)入寫保護(hù)狀態(tài)</p><p><b>　　頁寫緩沖器</b></p><p><b>　　自定時(shí)擦寫周期</b></p><p>　　1,000,000編程/擦除周期</p><

76、;p><b>　　可保存數(shù)據(jù)100年</b></p><p>　　溫度范圍：商業(yè)級(jí)、工業(yè)級(jí)和汽車級(jí)</p><p><b>　　管腳配置及描述</b></p><p>　　如圖3-9為管腳配置。</p><p>　　圖3-9 AT24C04管腳配置</p><p>&l

77、t;b>　　管腳描述：</b></p><p><b>　　SCL：串行時(shí)鐘</b></p><p>　　AT24C04串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘，這是一個(gè)輸入管腳。</p><p>　　SDA：串行數(shù)據(jù)/地址</p><p>　　AT24C04雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所

78、有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA是一個(gè)開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（wire-OR）。</p><p>　　A0、A1、A2：器件地址輸入端</p><p>　　AT24C04最多可連接4個(gè)器件，該器件僅使用A1、A2地址管腳。A0管腳未用，可以連接到VSS或懸空。如果只有一個(gè)AT24C04被總線尋址，A1、A2地址管腳可懸空或連接到VSS。</p>&l

79、t;p><b>　　WP：寫保護(hù)</b></p><p>　　如果WP管腳連接到VCC，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)（只能讀）。當(dāng)WP管腳連接到VSS或懸空，允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。</p><p><b>　　VSS：地端</b></p><p><b>　　將VSS端接地。</b></p

80、><p><b>　　VCC：電源端</b></p><p>　　將VCC電源端接+5V電源。</p><p><b>　　功能描述</b></p><p>　　AT24C04支持I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，I2C總線協(xié)議規(guī)定，任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。數(shù)據(jù)傳送

81、是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過地址輸入端A0、A1和A2可以實(shí)現(xiàn)將最多4個(gè)AT24C04器件連接到總線上。</p><p>　　由于AT24C04也是通過I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，因此需要一個(gè)器件地址，AT24C04器件地址的高四位為固定的1010，低三位由A0、A1和A2預(yù)置，最后一位由讀/寫信號(hào)得到，1

82、為讀，0為寫。因此可知，當(dāng)要對(duì)AT24C04進(jìn)行讀操作時(shí)，器件地址為：10100001即0xA1；當(dāng)要對(duì)AT24C04進(jìn)行寫操作時(shí)，器件地址為：10100000即0xA0；</p><p>　　3.2.4 LCD1602顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　液晶顯示器（LCD），具有功耗小，體積小，重量輕，超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛用于單片機(jī)控制的智能儀器、儀表和低功耗電

83、子系統(tǒng)中，LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點(diǎn)陣式LCD。其中段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數(shù)字的簡(jiǎn)單顯示，點(diǎn)陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線以及漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫功能等功能，用途十分廣泛。本次設(shè)計(jì)主要是用于顯示正確及錯(cuò)誤信息，因此從性價(jià)比上考慮，選擇了字符式LCD顯示器1602，該顯示器的顯示容量是16×2個(gè)字符。</p><p>　　本

84、系統(tǒng)顯示電路設(shè)計(jì)如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 LCD1602顯示電路原理圖</p><p>　　LCD1602介紹：</p><p><b>　　引腳功能介紹</b></p><p>　　如表3-2所示。VEE為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“

85、鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度。RS為寄存器選擇信號(hào)，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。R/W為讀/寫信號(hào)，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　表3-2

86、 LCD1602引腳功能介紹</p><p>　　續(xù)表3-2 LCD1602引腳功能介紹</p><p>　　寄存器選擇功能及指令功能</p><p>　　如表3-3為寄存器選擇功能描述，應(yīng)當(dāng)注意的是當(dāng)忙標(biāo)志為“1”時(shí)，表明正在進(jìn)行內(nèi)部操作，此時(shí)不能輸入指令或數(shù)據(jù)，要等內(nèi)部操作結(jié)束，忙標(biāo)志為“0”時(shí)。</p><p>　　表3-3 寄存器選擇

87、功能描述</p><p>　　指令格式：RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0</p><p>　　LCD1602共有11種指令：清除，返回，輸入方式設(shè)置，顯示開關(guān)，控制，移位，功能設(shè)置，CGRAM（可自編數(shù)據(jù)區(qū)）地址設(shè)置，DDRAM（顯示緩沖區(qū)）地址設(shè)置，讀忙標(biāo)志，寫數(shù)據(jù)到CG/DDRAM，讀數(shù)據(jù)由CG/DDRAM。</p><p

88、>　　3.2.5 串口通訊電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信是通過串行口進(jìn)行通信的，由于上位機(jī)是RS-232電平，單片機(jī)使用的是COMS/TTL電平，因此計(jì)算機(jī)與單片機(jī)接口必須進(jìn)行RS-232電平和COMS/TTL電平的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　RS-232是異步串行通信中應(yīng)用最早的，也是最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)串行總線之一。它原是基于公用電話網(wǎng)的一種串行通信標(biāo)準(zhǔn)，推薦電纜

89、的最長(zhǎng)長(zhǎng)度為15m。它的邏輯電平與公共地址對(duì)稱，其邏輯0電平規(guī)定在+3~+25V之間，邏輯1電平則在-3~-25V之間，因而它需要使用正負(fù)極性的雙電源。而傳統(tǒng)的COMS/TTL電平，邏輯電平是以地為標(biāo)準(zhǔn)不對(duì)稱設(shè)置，其邏輯0電平規(guī)定小于0.7V，邏輯1電平規(guī)定大于3.2V。因此兩者之間的邏輯電平不兼容，兩者之間通信時(shí)必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。</p><p>　　進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換最典型的芯片就是MAXIM的MAX232芯片，其

90、內(nèi)部電荷泵電路先將+5V提升到+10V，然后再用電壓反轉(zhuǎn)電路將+10V變成-10V，這樣就得到了RS-232所需的±10V的電壓了。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，通過單片機(jī)的10引腳P3.0(RXD)、11引腳P3.1(TXD)與電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232的9引腳(R2OUT)、10引腳(T2IN)相連接，MAX232的7引腳(T2OUT)、8引腳(R2IN)與9針D型插座2(RXD)引腳、3(TXD)

91、引腳相連，MAX232的5引腳接地。9針D型插頭與計(jì)算機(jī)的9針D型插頭相連接來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信的硬件連接。</p><p>　　所使用的器件有：MAX232芯片一塊、C4、C5、C6、C7、C8為10µF電解電容，一個(gè)9針D型插座。串口通信電路原理圖如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11 串口通訊電路原理圖</p><p>　　3.2.6

92、 報(bào)警電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，需要用到報(bào)警電路，當(dāng)出現(xiàn)非法卡或輸入的密碼不正確時(shí)，就會(huì)進(jìn)行報(bào)警。采用蜂鳴器和LED燈（紅）作為報(bào)警電路的主要器件，將蜂鳴器的正端連接到+5V電源上，負(fù)端連接到三級(jí)管的發(fā)射極，集電極連接到地端，基極連接到1k電阻的一端另一端連接到單片機(jī)的26引腳上。當(dāng)給0時(shí)蜂鳴器響，當(dāng)給1時(shí)蜂鳴器不響。將LED（紅）燈的正端通過300Ω的電阻連接到+5V電源上，負(fù)端連接到單片機(jī)的1

93、7引腳上。當(dāng)給17引腳送0時(shí)，LED（紅）燈亮，送1時(shí)LED（紅）燈滅。在本設(shè)計(jì)中，三級(jí)管起到開關(guān)作用，與三級(jí)管相連的1k電阻是為了保護(hù)三級(jí)管，防止電流過大而燒毀三級(jí)管。與LED燈相連的300Ω電阻也是起保護(hù)LED燈的作用。報(bào)警電路原理圖如圖3-12所示。</p><p>　　圖3-12 報(bào)警電路原理圖</p><p>　　3.2.7 門控電路設(shè)計(jì)</p><p>

94、　　本設(shè)計(jì)的門控電路用LED（綠）燈模擬，當(dāng)進(jìn)入到讀卡器讀卡范圍的RFID卡為有效卡時(shí)，LED（綠）燈亮，且LCD液晶顯示正確信息；當(dāng)RFID卡為非法卡時(shí)，報(bào)警并且LCD液晶顯示錯(cuò)誤信息。將LED（綠）燈的正端通過300Ω電阻連接到+5V電源上，負(fù)端連接到單片機(jī)的16引腳上。當(dāng)給16引腳送0時(shí)，LED（綠）燈亮，送1時(shí)，LED（綠）燈滅。要本設(shè)計(jì)中，與LED燈連接的300Ω電阻是起保護(hù)LED燈的作用。門控電路原理圖如圖3-13所示。&l

95、t;/p><p>　　圖3-13 門控電路原理圖</p><p>　　3.2.8 鍵盤電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中為了防止出現(xiàn)用戶未帶RFID卡而導(dǎo)致進(jìn)不去門的尷尬，特別設(shè)計(jì)了密碼。在本設(shè)計(jì)中，密碼與讀卡器是或的關(guān)系，兩者選擇其一，若用戶未帶RFID卡也可通過輸入密碼進(jìn)入。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中需要用到12個(gè)按鍵，將12個(gè)按鍵

96、組合在一起形成一個(gè)鍵盤。為了減少I/O口的占用，采用矩陣式鍵盤設(shè)計(jì)。鍵盤電路原理圖如圖3-14所示。</p><p>　　圖3-14 鍵盤電路原理圖</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章對(duì)硬件電路做了詳細(xì)的說明，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，射頻卡技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于各種行業(yè)，特別是公共交通、無線通信、身份識(shí)別、

97、金融交易和安全防衛(wèi)等行業(yè)。無疑地，射頻卡技術(shù)將是我們以后將要進(jìn)一步努力研究的技術(shù)，而相應(yīng)的射頻識(shí)別應(yīng)用的門禁及其考勤系統(tǒng)也將變得更普遍。本文將射頻識(shí)別技術(shù)引入到門禁系統(tǒng)中，對(duì)基于射頻識(shí)別的門禁系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。基于控制器AT89C52和YHY502ATG讀卡器的基礎(chǔ)上外接存儲(chǔ)器AT24C04、液晶顯示器LCD1602等，設(shè)計(jì)了基于RFID的門禁系統(tǒng)。該電路理論上很好的實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)原理要求，該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，在電路實(shí)現(xiàn)時(shí)還需考慮各模塊之間的復(fù)位

98、、接地等諸多問題。</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要部分，在硬件電路的基礎(chǔ)上，加上軟件編程才可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)期的功能。</p><p>　　4.1 軟件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　在本系統(tǒng)中，軟件的設(shè)計(jì)主要包括：數(shù)據(jù)采集模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、門控模塊、報(bào)警模塊、鍵盤模塊和

99、上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)幾個(gè)方面。本系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集模塊：讀卡器YHY502ATG通過天線讀取RFID卡的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送出去。</p><p>　　存儲(chǔ)模塊：AT89C52接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳送給AT24C04進(jìn)行存儲(chǔ)。</p><p>　　顯示模塊：AT89C52接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)與AT24C04里存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)

100、比，若兩者完全相同，則液晶顯示正確的信息；若不相同，則液晶顯示錯(cuò)誤的信息。</p><p>　　門控模塊：AT89C52接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)與AT24C04里存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，若兩者完全相同，則進(jìn)行開門操作；若不相同，則不開門。</p><p>　　報(bào)警模塊：AT89C52接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)與AT24C04里存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，若不相同則報(bào)警。</p><p>

101、　　鍵盤模塊：通過鍵盤輸入密碼，并根據(jù)輸入密碼的有效性做相應(yīng)的操作。</p><p>　　圖4-1 軟件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　4.2 軟件總體流程圖</p><p>　　本系統(tǒng)的軟件總體流程圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 軟件總體流程圖</p><p>　　4.3 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)</p&g

102、t;<p>　　4.3.1 密碼子程序</p><p>　　密碼子程序流程圖如圖4-3所示，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，會(huì)一直判斷是否有按鍵被按下，當(dāng)有按鍵被按下時(shí)，系統(tǒng)會(huì)確定鍵值，關(guān)將鍵值存入到密碼數(shù)組里，然后將輸入的密碼與本身的密碼做比較，若相同，則執(zhí)行開門和顯示正確信息的操作；若不相同，則執(zhí)行報(bào)警和顯示錯(cuò)誤信息的操作。</p><p>　　圖4-3 密碼子程序流程圖</p>

103、;<p>　　密碼子程序核心程序代碼如下所示：</p><p><b>　　P1=0x0f;</b></p><p>　　if(P1!=0x0f) compare(P1);</p><p>　　for(n=0;n<10;n++)</p><p>　　if(input[n]!=password[n])

104、 break;</p><p><b>　　if(n==10)</b></p><p>　　{ if(m<10) continue; </p><p>　　WriteLcdCom(0x01);　　//清屏</p><p>　　WriteLcdCom(0x80); //第一行

105、數(shù)據(jù)指針地址</p><p>　　for(s=0;s<16;s++)</p><p>　　WriteLcdDat(str2[s]);</p><p><b>　　LEDG=0;</b></p><p><b>　　BUZ=0;</b></p><p>　　delay_1

106、0ms(20);</p><p><b>　　LEDG=1;</b></p><p><b>　　BUZ=1;</b></p><p>　　WriteLcdCom(0x01);</p><p>　　input[0]=" "; }</p><

107、;p>　　else if((n<10)&&(P1==0xbd))</p><p>　　{ WriteLcdCom(0x01);　　//清屏</p><p>　　WriteLcdCom(0x80); //第一行數(shù)據(jù)指針地址</p><p>　　for(s=0;s<16;s++)</p><p&g

108、t;　　WriteLcdDat(str4[s]);</p><p><b>　　LEDR=0;</b></p><p>　　for(s=0;s<5;s++)</p><p><b>　　{ BUZ=0;</b></p><p>　　delay_10ms(20);</p><

109、;p><b>　　BUZ=1;</b></p><p>　　delay_10ms(20); }</p><p>　　LEDR=1; } </p><p>　　4.3.2 數(shù)據(jù)采集子程序</p><p>　　執(zhí)行程序之前，首先要設(shè)置串口波特率等相關(guān)串口參數(shù)，然后上位機(jī)通過串口向下位機(jī)發(fā)送命令，并進(jìn)

110、入串口中斷。下位機(jī)根據(jù)接收SBUF的值做相應(yīng)的處理。程序流程圖如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 數(shù)據(jù)采集子程序流程圖</p><p>　　數(shù)據(jù)采集子程序核心程序代碼如下所示：</p><p>　　uchar uart_process(void)</p><p>　　{uchar cmd;</p><p>

111、　　uchar cStatus;</p><p>　　cmd = g_cReceBuf[1];</p><p>　　switch(cmd)</p><p>　　{case 0x20: // 尋卡，防沖突，選擇卡返回卡系列號(hào)(4 bytes)</p><p>　　cStatus =IicSendHY502(g_cReceBuf); // 發(fā)

112、送尋卡命令</p><p>　　cStatus =IicReadHY502(cp); // 讀取卡號(hào)并存入到cP</p><p>　　if((cStatus==SUCCESS)&&(cp[1]==CARD_SN))</p><p>　　{memcpy(&g_cReceBuf[0],&cp[2],4);</p><

113、;p>　　eeprom();}}//將讀取到的卡序列號(hào)與E2PROM里存儲(chǔ)的進(jìn)行比較 </p><p>　　return cStatus;}</p><p>　　4.3.3 顯示子程序</p><p>　　顯示子程序的主要功能是對(duì)當(dāng)前的門控狀態(tài)進(jìn)行顯示，顯示函數(shù)首先判斷是寫命令操作還是寫數(shù)據(jù)操作，若是寫命令操作，則根據(jù)命令進(jìn)行相應(yīng)的操作，如清屏、設(shè)置顯示模