課程設(shè)計-帶電腦顯示的IC卡門禁系統(tǒng)設(shè)計

1、單片機課程設(shè)計報告帶電腦顯示的IC卡門禁系統(tǒng)設(shè)計目 錄0 前言31系統(tǒng)組成與功能31.1系統(tǒng)組成31.2系統(tǒng)功能72系統(tǒng)原理72.1完整系統(tǒng)仿真原理圖83系統(tǒng)制作過程及最終實物圖93.1元器件的焊接93.2 系統(tǒng)調(diào)試圖104門禁系統(tǒng)總流程圖125 主要程序源代碼136元器件清單147 注意事項148 結(jié)論149 個人心得15參考文獻15非接觸式射頻IC卡門禁系統(tǒng)0 前言隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和社會對服務(wù)行業(yè)自動化的迫切需要，越來越多的場合采用了IC卡門禁系統(tǒng)。伴隨著RFID技術(shù)的迅猛發(fā)展和日趨成熟，IC卡技術(shù)在社會生活中得到了廣泛的應(yīng)用，譬如：汽車加油卡，公交卡，銀行卡，門禁卡以及作為學生天天需

2、要使用的一卡通。IC卡的使用讓我們的生活更加方便快捷。使用IC卡作為貨幣存儲介質(zhì)，可以使得出行不需要攜帶太多的現(xiàn)金，不僅方便，而且更加安全，即使IC卡丟棄或者被盜，由于密碼的保護，財產(chǎn)也可以得到十分周全的保護。再者，由于IC卡內(nèi)部存儲的信息是經(jīng)過加密的并且可以是唯一的，因此IC卡可以作為身份識別使用，然后可以利用到門禁系統(tǒng)方面，這樣就可以脫離沉甸甸的鑰匙，而且更加安全可靠?？偠灾瑥哪壳鞍l(fā)展來看，IC卡將來必然會和人們?nèi)缬半S形，成為學習工作生活的方方面面不可缺少的一部分，想手機一樣對人們產(chǎn)生深刻影響。本論文介紹了射頻IC卡網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，詳細分析了系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，給出了電

3、路原理圖，以及主要程序設(shè)計的流程圖和程序。讀卡器采用AT89C52單片機作控制器，擴展上位機。隨著感應(yīng)卡技術(shù)，生物識別技術(shù)的發(fā)展，門禁系統(tǒng)得到了飛躍式的發(fā)展，出現(xiàn)了感應(yīng)卡式門禁系統(tǒng)，指紋門禁系統(tǒng)等各種技術(shù)的系統(tǒng)，它們在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特長，門禁系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。系統(tǒng)組成與功能1.1 系統(tǒng)組成1.1.1 STC89C52及其外圍電路52單片機是對目前所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。該系列單片機的始祖是Intel的8031單片機，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機取得了長足的進展，成為目前應(yīng)用最廣泛的8位單片機之一。STC89C52

4、單片機具有以下特點：8位CPU，4kbytes 程序存儲器，256bytes的數(shù)據(jù)存儲器，32條I/O口線，111條指令，大部分為單字節(jié)指令，21個專用寄存器，2個可編程定時/計數(shù)器·5個中斷源，2個優(yōu)先級，一個全雙工串行通信口，外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為64kB，外部程序存儲器尋址空間為64kB，邏輯操作位尋址功能，雙列直插40PinDIP封裝。但是單純的一個STC89C52單片機是不能夠正常工作的，需要一些外圍電路構(gòu)成一個最小單元才能正常工作，這個最小單元成為最小系統(tǒng)。最小系統(tǒng)如下圖所示：1.1.2 RC522讀卡模塊RC522是高度集成的非接觸式讀寫卡芯片。此發(fā)送模塊利用調(diào)制和解

5、調(diào)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。RC522芯片模塊的內(nèi)部發(fā)送器部分可驅(qū)動讀寫天線與MIFARE卡和應(yīng)答機的通信，無需其他電路。接收器部分提供一個功能強大和高效的解調(diào)和譯碼電路，用來處理兼容ISO 14443/MIFARE卡和應(yīng)答機的信號。數(shù)字電路部分處理完整的ISO 14443A幀和錯誤檢測（奇偶&CRC）。RC522的簡化框圖如下：對于IC模塊與主控MCU通信部分來說主要分為三部分。第一部分是主控MCU部分，即此處所選擇的STC89C52單片機，主要提供對射頻讀寫芯片的控制操作。這種控制操作體現(xiàn)在對射頻讀寫芯片的電源控制。通過對射頻讀寫部分的獨立電源控制，用戶

6、可以在MCU中根據(jù)自己的需要選擇或關(guān)閉射頻讀寫功能。當應(yīng)用系統(tǒng)有低功耗要求，不需要射頻讀寫芯片一直工作時，這種控制方式是必不可少的。而且，通過MCU的供電控制，可以用軟件方式實現(xiàn)射頻讀寫芯片的上電復位。第二部分，射頻讀寫芯片，它負責接收主控MCU 的控制信息并完成與MIFARE 卡的通信操作。為了正常工作，射頻讀寫芯片須選用合適的并行接口與MCU連接。而為了發(fā)送、接收穩(wěn)定的高頻信號，射頻讀寫芯片要通過高頻濾波電路與天線部分連接。第三部分，天線部分，包括線圈及匹配電路，這是讀寫模塊實現(xiàn)射頻通信必不可少的一部分。讀寫模塊要依靠天線產(chǎn)生的磁通量為MIFARE 卡提供電源、在讀寫模塊與MIFARE 卡

7、之間傳送信息。綜上所述，讀寫模塊的硬件系統(tǒng)組成的框圖如下： 1.2 系統(tǒng)的功能本系統(tǒng)最直觀的功能就是刷卡功能。IC模塊是由單片機控制的，當MIFARE卡在IC模塊可以檢測到的范圍之內(nèi)時，MIFARE卡中的數(shù)據(jù)即被IC模塊讀取，然后IC模塊將信息傳送給單片機，單片機處理之后可以被數(shù)碼管顯示出來，數(shù)碼管也就顯示了IC卡的序列號。這部分是IC門禁的主要功能。2 系統(tǒng)原理本設(shè)計的中心部分是主控MCU即STC89C52部分。在MCU周圍接上IC卡讀寫模塊，當MIFARE卡與IC卡讀寫模塊進行通信之后，IC卡內(nèi)部buffer存儲的信息傳送給MCU進行處理，然后通過內(nèi)部控制程序，對IC卡傳遞過來的信息進行特

8、點處理，然后可以讓數(shù)碼管顯示出來，從數(shù)碼管可以看出卡號。當讀取到的卡號與存儲的可以通過的卡號匹配時，然后第一個LED燈所接端口被加上高電平，然后綠色燈被點亮，表明刷卡通過。否則，LED燈都不亮，表明刷卡被拒絕。完整系統(tǒng)仿真原理圖由于Proteus中不存在IC模塊，因此此原理圖并不能用來仿真，只能根據(jù)IC模塊的接線規(guī)則，連接在單片機上，給系統(tǒng)的布線有個整體規(guī)劃。系統(tǒng)制作過程及最終實物圖3.1 元器件焊接過程項目設(shè)計注重的是一切從零開始。所以我們組從最基礎(chǔ)的做起，首先學習如何焊接電路，然后學著認識各種電子元器件，再學習在開發(fā)板上進行整體的布局和走線。從最直觀的角度了解單片機最小系統(tǒng)是如何正常工作的

9、。準備工作做好之后，開始進行電路的焊接。以下是焊接電路的截圖： 背面效果圖 成型圖系統(tǒng)調(diào)試圖此系統(tǒng)可以對所有采用RC522系統(tǒng)的MIFARE卡進行讀取操作，譬如作為學生經(jīng)常使用的一卡通，為了進行驗證系統(tǒng)的可靠性和完善性，同樣對一卡通的讀取操作進行了測試。通電結(jié)果如下圖所示；刷河南大學一卡通后如下顯示讀出河南大學一卡通的序列號為0x86,0XF5,0x7F,0xC1，是預設(shè)好的卡號，報警聲不響，同時P1.5輸出低電平，LED燈被點亮，將電路板通過PL2303串口線與電腦相連接，電腦能夠控制單片機的輸出，同時單片機將讀卡器接受到的信息傳送給電腦，在電腦上顯示出刷卡人信息將本文放在網(wǎng)上的原因就是這里

10、：該生增加了上位機，刷卡時可以顯示持卡人的信息， 該生用C#編寫，其他人可以用任何自己熟悉的語言編寫。接通電源源門禁系統(tǒng)總流程圖復位是否有刷卡 否 有單片機獲取卡號傳送到電腦 有電腦顯示卡片信息數(shù)碼管顯示卡號是否匹配6 元器件清單LM2940穩(wěn)壓電源，STC89C52單片機MCU，9012PNP型三極管，蜂鳴器開關(guān)，5.1K電阻，10K排阻，5.1K貼片電阻，11.0592M晶振。30pF晶振電容，0.1uF瓷片電容，10uF電解電容，5V蜂鳴器，4腳按鍵，單排排針，雙排DIP IC插座，2205V電源適配器。RC522 IC模塊，MIFARE卡。7 軟、硬件設(shè)計注意事項 （1）讀卡

11、模塊T7122M-I外部電源接觸不良或者嚴重的電磁干擾，則有可能偶然使讀卡模塊內(nèi)部軟件跑飛。 （2）天線周圍如果有金屬存在，則工作頻率將受影響，讀卡距離也受影響，嚴重時讀卡反應(yīng)遲鈍，甚至不能讀卡。避免的方法是所有的金屬材料盡量離開天線線圈，特別是天線前面不能有金屬封板。金屬封板會屏蔽電磁波，致使讀卡完全失效。天線后面如果有金屬封板，則應(yīng)該離開天線線圈至少3厘米以上。 （3）讀卡模塊與模板注意是否有共地。 （4）如果使用的電源性能不良，將引起電壓不穩(wěn)，波紋太大，對讀卡距離產(chǎn)生影響。 （5）外界的電磁雜波也會對讀卡產(chǎn)生干擾。 8 結(jié)論本系統(tǒng)的關(guān)鍵是

12、在已知IC模塊的開發(fā)資料的情況下弄明白所提供的函數(shù)。比如模塊的初始化函數(shù)，等待函數(shù)，IC卡與讀卡模塊的通信函數(shù)，IC模塊與單片機的通信函數(shù)。在已知這些函數(shù)的情況下，結(jié)合51單片機的特點，然后根據(jù)特有的通信機制，分成51單片機程序，IC模塊程序，以及51單片機與IC模塊的通信函數(shù)。然后調(diào)用IC序列號存儲數(shù)組，賦值給數(shù)碼管，然后讓數(shù)碼管顯示序列號，這樣就完成了這個系統(tǒng)的核心部分。在整個系統(tǒng)的設(shè)計過程中，首先需要分析要實現(xiàn)的功能，在做電路仿真圖，在結(jié)合仿真圖寫程序，在寫程序的過程中完善仿真圖的不足，最后聯(lián)合調(diào)試。仿真工作完成之后開始電路板的焊接工作，首先需要大致規(guī)劃布線，盡量減少飛線的出現(xiàn)。在電路板

13、焊接完成之后，根據(jù)實際出現(xiàn)的情況調(diào)試電路，最后使得系統(tǒng)正常工作起來。9 個人心得單片機項目設(shè)計這門課給我們帶來的不只是理論上的學習，更重要的是培養(yǎng)我們的動手能力。硬件。我們都是焊接的初學者，很多東西都不會，所以要以謙虛的態(tài)度，去向別人請教。我們要用先設(shè)計好線該怎么接再焊，不能走一步再看下一步怎么接，這樣不僅浪費時間，而且影響美觀。更重要的是會引起更大的錯誤。影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性或者系統(tǒng)不工作等等。焊接技術(shù)是需要鍛煉的，不動手你就不會掌握好。 軟件。由于沒有IC模塊的模塊使用指南，因此只能對已有的程序進行修改。在大致了解整個程序的工作流程之后，需要使用程序中已有的內(nèi)容構(gòu)建自己所需要的功能，最主要的部分就是數(shù)碼管的顯示部分。使用數(shù)碼管的過程中，了解到了共陰與共陽的實際區(qū)別，四位數(shù)碼管的引腳圖，數(shù)碼管從1-F的對應(yīng)編碼。面對一項新的任務(wù)，我們都要以認真的態(tài)度