基于單片機的ic卡門禁系統的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 第 3 章 系統硬件電路圖設計 8 圖 STC89C52 引腳圖 （ 3）引腳介紹： VCC :接電源 GND:接地 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口 。作為輸出口，每位能驅動 8 個 TTL邏輯電平。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數據存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數據復用。在這種模式下， P0 具有內部上拉電阻。 在 flash編程時， P0 口也用來接收指令字節；在程序校驗時，輸出指令字節。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被 外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL） 。此外， 和 分別作定時器 /計數器 2 的外部計數輸入（ ）和時器 /計數器 2的觸發輸入（ ） ，具體如下表所示。 在 flash 編程和校 驗時， P1 口接收低 8 位地址字節。 表 P0 口第二功能 引腳 第 2 功能 T2（定時器 /計數器 T2 的外部計數輸入） ，時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數器 T2 的捕捉 /重載觸發信號和方向控制） MOSI（在系統編程用） MISO（在系統編程用） SCK（在系統編程用） P2 口： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL） 。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數據存儲器 （例如執行 MOVX @DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2 口使用很強的內部上拉發送 1。在使用 8 位地址 （如 MOVX @RI）訪問外部數據存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。 在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL） 。P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 編程和校驗時，金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 系統硬件電路圖設計 9 P3 口也接 收一些控制信號。 表 P3 口第二功能 引腳 第 2功能 RXD (串行口輸入端 ) TXD （串 行口 輸出 端 ） 0INT （外部中斷 0請求輸入端，低電平有效 ） 1INT （外部中斷 1請求輸入端，低電平有效 ） 表 P3 口第二功能 引腳 第 2功能 T0 （ 定 時器 /計數器 0計數脈沖 輸入 端 ） T1 （ 定 時器 /計數器 1計數脈沖 輸入 端 ） WR （外部數據存儲器寫選通 信號輸出端，低電平有效 ） RD （外部數據存儲器讀選通 信號輸出端，低電平有效 ） RST: 復位輸入。晶振工作時， RST 腳持續 2 個機器周期高電平將使單片機復位。看門狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認狀態下，復位高電平有效。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號 （ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或 時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。 如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1”， ALE 操作將無效。 這一位置 “ 1”， ALE 僅在執行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE使能標志位 （地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位） 的設置對微控制器處于外部執行模式下無效。 PSEN:外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。 當 AT89S52 從外部程序存儲器執行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時， PSEN 將不被激活。 EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。 為了執行內部程序指令， EA 應該接VCC。在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的 輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 系統硬件電路圖設計 10 FM1702 高頻讀卡器模塊介紹 管腳定義：（從上到下） GND VCC(5V) RST CS SI SCK SO 性能參數： 輸入電壓： 5～ 輸入電流：刷卡電流 25mA 通訊方式： SPI 有效刷卡高度： 310cm(視天線、卡和周圍環境而不同 ) 使用環境： 25~70 攝氏度 尺寸： * (單位： mm) Mifare 射 頻卡介紹 本設計中采用的射頻卡為 Mifare 射頻卡 ,其核心是 PHILIPS 公司的 Mifare1IC S50 系列微芯片。卡片上無源 ,工作時的電源能量由卡片讀寫器天線發送無線電載波信號禍合到卡片上天線而產生電能 ,一般可達 2V 以上 ,供卡片上 IC 工作。工作頻率 。 Mifare 的主要指標 容量為 8K 位 EEPROM 分為 16 個扇區 ,每個扇區為 4 塊 ,每塊 16 個字節 ,以塊為存取單位 每個扇區有獨立的一組密碼及訪問控制 每張卡有唯一序列號 ,為 32 位 具有防沖突機制 ,支持多卡操作 無電源 ,自帶天線 ,內含加密控制 邏輯和通訊邏輯電路 數據保存期為 10 年 ,可改寫 10 萬次 ,讀無限次 工作頻率 : 通信速率 :106KBPS 讀寫距離 :10mm 以內 (與讀寫器有關 ) （ 1）卡與讀寫器的通訊 ①復位應答 Mifare 卡的通訊協議和通訊波特率是定義好的 ,當有卡片進入讀寫器的操作范圍時 ,讀寫器以特定的協議與它通訊 ,從而確定該卡是否為 M1 射頻卡 ,即驗證卡片的金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 系統硬件電路圖設計 11 卡型。 ②防沖突機制 當有多張卡進入讀寫器操作范圍時 ,防沖突機制會從其中選擇一張進行操作 ,未選中的則處于空閑模式等待下一次選卡 ,該過程會返回被選卡的序列號。 ③選擇卡 片 選擇被選中的卡的序列號 ,并同時返回卡的容量代碼。 ④三次互相確認 選定要處理的卡片之后 ,讀寫器就確定要訪問的扇區號 ,并對該扇區密碼進行密碼校驗 ,在三次相互認證之后就可以通過加密流進行通訊。（在選擇另一扇區時 ,則必須進行另一扇區密碼校驗。） （ 2）系統的工作方式為： STC89C52 控制 FM1702,驅動天線對 Mifare 卡進行讀寫操作；然后根據所得的數據對其他接口器件 ,如和上位 PC 機之間進行通信 ,把數據傳給上位機。與上位機的通信采用RS485 通信模塊 ,通信距離能夠達到 1200 米左右。整個系統由 5V 電源供 電。 （ 3）工作原理： 系統數據存儲在無源 Mifare 中。讀寫器的主要任務是傳輸能量給 Mifare 卡 ,并建立與之的通信。單片機控制 MF RC500，將其接收到的信號通過 RS485 傳送給上位 PC 機。然后等待上位機傳回的信號，確定是否控制執行器開門，還是報警。 STC89C52 的電路連接 本系統中 , STC89C52 電路連接圖如下圖 所示 ,采用 SPI 通信方式進行連接 ,與FM1702 模塊芯片的數據總線相連。 P0 口的一部分端口線與 FM1702sl 芯片的控制總線相連 ,在電源和地之間加上一個排阻，上電如果初 始化成功，則提示可以刷卡，如初始化失敗，則一直停留在初始化界面。 圖 刷卡模塊接口原理圖 金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 系統硬件電路圖設計 12 圖 STC89C52 接線圖 LCD12864 液晶顯示屏的介紹 LCD12864 液晶顯示屏是 帶中文字庫的 128X64 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體 中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864, 內置 8192 個 16*16 點漢字， 和 128 個 16*8 點 ASCII 字符 集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示 84 行 1616 點 陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊 。 顯示屏模塊模塊連接電路圖 金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 系統硬件電路圖設計 13 圖 顯示屏模塊連接圖 單片機與顯示屏的接口電路部分：液晶顯示屏的數據接口線與單片機的 P1 口相連，, 用于使能和控制對液晶屏的讀寫等操作。 天線設計 射頻卡讀寫器采用電感藕合式天線 ,主要用于產生磁通量 ,而磁通量用于向射頻卡提供電源并在讀卡器與射頻卡之間傳輸信息。因此 ,對讀卡器天線的 構造就有三個基本要求： ①使天線線圈的電流最大 ,用于產生最大的磁通量 ②功率要匹配 ,以最大程度地利用產生磁通量的可用能量 ③要有足夠的帶寬 ,以無失真傳送用數據調制的載波信號。另外 ,由于 Mifare 卡是無源射頻卡 ,其能量是通過天線感應來的 ,而且由于受到卡形狀的限制 ,卡中不可能封裝很大的天線 ,使得接收的能量較小 ,從而決定了讀卡器天線讀寫距離較短 ,一般在以 10cm 內。天線部分主要包括低通濾波器，接收電路，天線匹配電路和天線線圈 ,其工作過程為： 天線拾取的信號經過天線匹配電路送到 RX 腳。 FM1702 的內部接收器對信 號進行檢測和解調并根據寄存器的設定進行處理。然后數據發送到并行接口。由微控制器進行讀取。FM1702 對驅動部分使用單獨電源供電。電路設計天線直接連接的匹配電路如圖 所示。 金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 系統硬件電路圖設計 14 圖 天線設計原理圖 AT 24C02 介紹 AT24C02 是低電壓工作的 2K 位串行電可擦除制度存儲器，內部組織為 256 個字節，每個字節 8 位，該芯片被廣泛應用于低電壓及低消耗的工商業領域。 24C02 存儲模塊模塊連接電路圖 圖 存儲器模塊接口原理圖 主要特性： ： ～ /輸出引腳兼容 5V ：128x8(1K),256x8(2K),512x8(4K),1024x8(8K),2048x8(16K) 引腳經施密特觸發器濾波抑制噪聲 數據傳輸協議 400KHz（ ,） ：讀寫次數： 1,000,000 次 極限額定參數： 引腳定義： 金陵科技學院學士學位論文 第 3 章 系統硬件電路圖設計 15 表 引腳定義 引腳名稱 引腳功能 A0A2 器件地址輸入 SDA 串行數據輸入輸出 S