智能IC卡燃?xì)獗淼脑O(shè)計(jì)

1、ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 科 畢 業(yè) 論 文 智能IC卡燃?xì)獗淼脑O(shè)計(jì)系（院）名稱： 電子信息與電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電氣自動化技術(shù)（2）班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)老師職稱： 2012 年 5 月智能IC卡燃?xì)獗淼脑O(shè)計(jì)摘要：本文設(shè)計(jì)的智能IC卡燃?xì)獗碓趯θ細(xì)饬髁靠刂频耐瑫r(shí)，又可以固定流量加以顯示，而當(dāng)流量小于某一值時(shí)，就報(bào)警。本設(shè)計(jì)采用MCS-51系列單片機(jī)中的89C51為CPU，當(dāng)IC卡插入后，燃?xì)忾_通，傳感器會將檢測到的流量以電流的形式送入I /變換器，得到相應(yīng)的電壓信號，該信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，以數(shù)字量的形式存在于CPU單元中，該量

2、與設(shè)定值一定存在差值，通過PID調(diào)節(jié)后，將信息送入CPU中，由他發(fā)出指令信號推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動調(diào)節(jié)閥控制燃?xì)饬髁康拇笮?，如此反?fù)多次控制后，最終可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)。關(guān)鍵詞：IC卡 單片機(jī) 流量 顯示目錄引言1第一章 智能IC卡燃?xì)獗淼目傮w設(shè)計(jì)方案及原理2 1.1 IC卡燃?xì)獗淼目傮w設(shè)計(jì)方案21.1.1 系統(tǒng)總體的控制過程2 智能IC卡燃?xì)獗淼目刂扑惴?1.2 智能IC卡燃?xì)獗淼脑砑肮δ?第二章 智能IC卡燃?xì)獗硐到y(tǒng)的硬件組成32.1 傳感器的功能及其技術(shù)參數(shù)42.2（RCV420）變換器的設(shè)計(jì)42.3 A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)52.4 TLC549與89C51芯片的連接方法52.5 單片機(jī)的設(shè)計(jì)7

3、2.5.1 89C51芯片及片內(nèi)功能72.5.2 89C51各引腳功能72.5.3 89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)92.6 儲存器的設(shè)計(jì)102.6.1 AT24C02內(nèi)部芯片結(jié)構(gòu)及使用方法102.6.2 AT24C02與單片機(jī)的連接102.7 LED顯示部分.11 LED顯示及顯示器接口11 單片機(jī)與顯示器接口122.8 報(bào)警裝置設(shè)置13第三章 智能IC卡燃?xì)獗淼能浖O(shè)計(jì)143.1 主程序143.2 顯示子程序153.3 IC卡讀寫程序15結(jié) 論17致 謝18參考文獻(xiàn)19附錄A.20附錄B.21附錄C.22引言 近些年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，全球的信息時(shí)代已來臨，世界各國都在高科技領(lǐng)域制訂

4、適合自己的發(fā)展道路，我國政府正在致力于國民經(jīng)濟(jì)信息化的建設(shè)，以“金卡工程”為代表的信息化應(yīng)用工程使我們加速向全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)。作為金卡工程的代表，IC技術(shù)無疑是當(dāng)今世界最優(yōu)秀應(yīng)用技術(shù)。 近十幾年發(fā)展起來IC卡燃?xì)獗硎且环N新型的燃?xì)獗?，一般由?jì)量傳感器電路、微功耗單片機(jī)、微功耗閥門、電壓測試電路、防竊氣電路、流量監(jiān)測等部分組成。具有精確記數(shù)功能、功能卡傳輸媒介功能、閥門自動處理功能、非法操作處理功能、欠壓處理功能、掉電處理功能、數(shù)據(jù)下載功能、數(shù)據(jù)顯示與聲音提示功能等。經(jīng)過廣大IC卡生產(chǎn)廠家多年的技術(shù)改進(jìn)和革新，IC卡技術(shù)日益成熟，應(yīng)用也越來越普及。第1章 智能IC卡燃?xì)獗淼目傮w設(shè)計(jì)方案及原理1.

5、1 IC卡燃?xì)獗淼目傮w設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)總體的控制過程 智能IC卡燃?xì)獗硐到y(tǒng)主要由單片機(jī)，IC卡、電磁閥、傳感器、I/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器、報(bào)警器等組成?？傮w框圖如圖1.1所示。燃?xì)庥脩粼谌細(xì)夤鹃_戶,購買一定氣量后,即得到加密的IC卡。用戶用氣時(shí)將卡插入燃?xì)獗碇?卡中氣量自動輸入燃?xì)獗聿⒃贗C卡中消除氣量,供氣閥門打開。當(dāng)氣量不足時(shí),燃?xì)獗硖崾居脩糍彋?；氣量用完時(shí),燃?xì)獗碜詣忧袛喙夤苈贰?圖1.1 系統(tǒng)總體控制原理圖1.1.2 智能IC卡燃?xì)獗淼目刂扑惴?本文設(shè)計(jì)的是對智能IC卡燃?xì)獗砹髁康目刂?，這個(gè)控制是這樣一個(gè)反饋調(diào)節(jié)過程：比較實(shí)際流量和需要控制的流量得到偏差，通過對偏差的

6、處理獲得控制信號，再去調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥，從而實(shí)現(xiàn)對流量的控制。該系統(tǒng)采用過程控制中應(yīng)用最廣泛的PID控制形式。1.2 智能IC卡燃?xì)獗淼脑砑肮δ?當(dāng)用戶將購買到得含有一定購氣量的IC卡插入表內(nèi)時(shí),電磁閥在單片機(jī)控制下打開氣路閥門。用戶每使用一個(gè)微小的計(jì)量單位的氣體時(shí),計(jì)量電路便發(fā)出1個(gè)計(jì)量脈沖,該脈沖如經(jīng)電控系統(tǒng)判定為有效,即進(jìn)入軟件進(jìn)行累計(jì),當(dāng)達(dá)到一定數(shù)目(如1/100L)時(shí)可以從存于SAM模塊中的已購氣量中減去1個(gè)計(jì)量單位。當(dāng)剩余氣量為某一設(shè)定值時(shí),燃?xì)獗磉M(jìn)入報(bào)警狀態(tài),并關(guān)閉電磁閥,切斷氣路以便提醒用戶購氣。用戶此時(shí)按一次按鍵后,仍然可以打開閥門繼續(xù)用氣;當(dāng)剩余氣量為零時(shí),控制閥再次關(guān)閉,用戶

7、只有將存儲一定購氣量的卡插入后才能打開閥門。用戶所剩氣量由LED顯示。 本設(shè)計(jì)具有燃?xì)饬髁康睦鄯e，燃?xì)饪捎脭?shù)的遞減；IED顯示燃?xì)饫鄯e數(shù)，燃?xì)饪捎脭?shù)以及卡中的購氣數(shù)；“欠量”，“過流”，“異?！钡惹闆r下有報(bào)警竟聲音等功能。第2章 智能IC卡燃?xì)獗硐到y(tǒng)的硬件組成1. 單片機(jī) AT89C51單片機(jī)是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序儲存器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。2.電磁閥 本文采用的是新型雙穩(wěn)態(tài)電磁閥MP15A-5V，電源電壓低。正常供氣情況下，電磁閥處于常開狀態(tài)，驅(qū)

8、動機(jī)構(gòu)不消耗電能；只有當(dāng)上一級的氣體數(shù)完時(shí)，電磁閥關(guān)閉并自鎖于常閉狀態(tài)。它具有啟動氣壓低及關(guān)閉可靠等優(yōu)點(diǎn)。3. IC卡電路 IC 卡讀/寫器是IC卡煤氣表的輸入接口。當(dāng)IC卡插入讀/寫器時(shí)，首先讀入的是卡中的密碼，以此判斷IC卡的合法性。煤氣表在判斷了卡的合法性后，讀入所購氣量并與煤氣表內(nèi)剩余氣體累加，同時(shí)將卡上購氣量單元清零，回寫煤氣表上用氣量、剩余氣體等信息，以便下次購氣時(shí)煤氣公司讀取，實(shí)現(xiàn)煤氣表信息的回饋功能。4. 傳感器 本設(shè)計(jì)的傳感器選用SWINGIRL電容式渦街流量傳感器。它的基本原理是以卡門渦街器理論為基礎(chǔ)。適用范圍廣，壓力損失小，長期穩(wěn)定性好，工作壽命長。5. LED顯示 AT

9、89C51串行口的移位寄存器有四種工作方式，通過外接移位寄存器74LS164實(shí)現(xiàn)串/并轉(zhuǎn)換后控制并驅(qū)動數(shù)碼管及LED顯示。主要顯示剩余氣量和已用的氣量。2.1 傳感器的功能及其技術(shù)參數(shù) 本設(shè)計(jì)采用的是SWINGIRL電容式渦街流量傳感器。其工作原理為：當(dāng)管道中流體流經(jīng)漩渦發(fā)生體而交換成兩側(cè)列漩渦即卡門旋街時(shí)，由于在漩渦分離點(diǎn)引起低壓，結(jié)果在漩渦發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生反向的周期性壓力脈沖，并通過側(cè)面孔傳到漩渦發(fā)生體中心孔內(nèi)部而作用到振動舌上，使它沿著X軸做周期性橫向偏移，但由于振動舌上端固定，故這種周期性偏移實(shí)際上演變?yōu)閿_性振動，其頻率和相位嚴(yán)格與渦街壓力脈沖一致，但振幅甚微，振動舌始終不會碰觸漩渦發(fā)生

10、體中心孔內(nèi)壁和電極支座。另一方面，流體漩渦壓力脈沖不會使電極支座發(fā)生任何偏移。所以在漩渦壓力作用下僅是振動舌的下端相對于靜止的支座相對運(yùn)動。在某一時(shí)刻，振動舌與支座上一個(gè)電極之間的距離縮短，而與另一個(gè)電極之間的距離增大；前置放大器電容檢測電路分別向兩個(gè)電容充電，而振動體與支座相對運(yùn)動引起的電容變化發(fā)應(yīng)為電流大小的變化，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電轉(zhuǎn)換。電容檢測電路按“差動開關(guān)電容”原理設(shè)計(jì)。僅產(chǎn)生一個(gè)與兩個(gè)電容差值所決定的差動信號，而原來的兩個(gè)基本電容值則在形成差動電容時(shí)被抵消，其頻率和流量成正比，其工作原理圖如圖2.1所示。 圖2.1 SWINGIRL電容式渦街流量傳感器工作原理 其適用范圍：SWINGWI

11、RL電容式渦街流量傳感器是采用差動開關(guān)電容（DSC）作為檢測元件，來感測渦街發(fā)生體產(chǎn)生的渦街頻率的一種器材，壓力損失?。婚L期穩(wěn)定性好；工作壽命長；測量準(zhǔn)確度高等。廣泛應(yīng)用于測量封閉福安道中的氣體、蒸汽和液體的流量。例如：煤氣、天然氣、壓縮空氣、柴油；變溫液體及液化的二氧化碳、氮、天然氣等低溫液體。 2.2（RCV420）變換器的設(shè)計(jì) 由于SWINGWIRL電容式渦街流量傳感器輸出的是020mA或420mA的電流信號，所以必須先將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。傳感器輸出的信號為010mA或420mA的電流信號，這一方面提高了信號遠(yuǎn)距離傳送過程中的抗干擾能力，減少了信號的衰減；另一方面為與標(biāo)準(zhǔn)化儀表和執(zhí)

12、行器匹配提供了方便。當(dāng)模擬量輸入為電流信號時(shí)，就要經(jīng)過電流/電壓（I/V）轉(zhuǎn)換處理，得到適合A/D轉(zhuǎn)換器使用的電壓信號。本文采用的RCV420變換器是美國RURR-BROWN 公司生產(chǎn)的精密電流環(huán)接收器芯片，用于將420mA輸入信號轉(zhuǎn)換成為05V輸出信號，它具有很高的性能價(jià)格比。芯片如圖2.2所示。 圖2.2 RCV420變換器2.3 A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)TLC549是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行A/D轉(zhuǎn)換器芯片，可與通用微處理器、控制器通過I/O CLOCK、CS、DATA OUT三條口線進(jìn)行串接口。具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最小可達(dá)17s?？偸д{(diào)誤差最大為0.5L

13、SB，典型功耗值為6mW。起作用是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。2.4 TLC549與89C51芯片的連接方法TLC548/549采用串行方式來傳送數(shù)據(jù)，在和單片機(jī)連接時(shí)只需占用3根口線。其I/O CLOCK和DATA OUT 可以和另外的TLC548/549或外部單元共用。具體的接口方法如圖2.6所示。 圖2.6 TLC549與89C51的連接 圖中P12接轉(zhuǎn)換與輸出控制信號端，P22輸入/輸出雙向I/O口與串行數(shù)據(jù)輸出連接，ALE地址所存于TLC549的輸入/ 輸出時(shí)鐘口相連接。 當(dāng)CS為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出（DATA OUT）端處于高阻狀態(tài)，此時(shí)

14、I/O CLOCK不起作用。這種CS控制作用允許在同時(shí)使用多片TLC548、TLC549時(shí)，共用I/O CLOCK，以減少多路A/D并用時(shí)I/O控制端口。一組通常的時(shí)序?yàn)椋海?）將CS置低。內(nèi)部電路在測得SC下降沿后，在等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后，然后確認(rèn)這一變化，最后自動將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位（D7）輸出到DATA OUT 端上。（2）前四個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第2、3、4和第五個(gè)位（D6、D5、D4、D3），片上采樣保持電路在第4個(gè)I/O CLOCK下降沿開始采樣模擬輸入。（3）接下來的3個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿將將移出6、7、8（D2、D0）個(gè)轉(zhuǎn)換位

15、（4）最后，片上采樣保持電路在8個(gè)I/O CLOCK周期下降沿將移出第6、7、8（D2、D1、D0）個(gè)轉(zhuǎn)換位保持功能將保持4內(nèi)部周期，然后開始進(jìn)行32個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的A/D轉(zhuǎn)換。第8個(gè)I/O CLOCK后，CS必須為高，或I/O CLOCK保持低電平，這種狀態(tài)需要維持36個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。如果CS為低時(shí)I/O CLOCK上出現(xiàn)一個(gè)有效地干擾脈沖，則微處理器/控制器將于起降的I/O時(shí)序失去同步；若果CS為高時(shí)出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳初始化，從而脫離原轉(zhuǎn)換過程。在36個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期結(jié)束之前，實(shí)施步驟（1）（4）可重新啟動一次新的A/D轉(zhuǎn)換，與此同時(shí)，正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換

16、終止。此時(shí)的輸出時(shí)前一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果而不是正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。若要在待定的時(shí)刻采樣模擬信號，應(yīng)使第8個(gè)I/O CLOCK時(shí)鐘的下降沿與該時(shí)鐘對應(yīng)，因?yàn)樾酒m在第4個(gè)I/O CLOCK時(shí)鐘下降沿開始采樣，卻在第8個(gè)I/O CLOCK的下降沿開始保存。2.5 單片機(jī)的設(shè)計(jì)2.5.1 89C51芯片及片內(nèi)功能 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指

17、令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。2.5.2 89C51各引腳功能89C51單片機(jī)引腳圖如圖2.7所示 圖2.7 89C51單片機(jī)VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P

18、1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上

19、拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3 口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）

20、P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0

21、。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸

22、入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.5.3 89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，用這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單、可靠。 本設(shè)計(jì)在用89C51單片機(jī)構(gòu)成最小系統(tǒng)時(shí)，只需將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位即可，如圖2.8所示。 圖2.8 89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)2.6 儲存器的設(shè)計(jì) AT24C02內(nèi)部芯片結(jié)構(gòu)及使用方法 芯片引腳如圖2.8所示，A0,，A1， A2為芯片地址線，從000(全接低電平)至111全接高電平)，所以一個(gè)系統(tǒng)中最大可接接同類芯)片8片對24C01和24C02 ) 。編程時(shí)芯片地址字節(jié)作為第一個(gè)發(fā)往EEPROM的信

23、息，用來選擇芯片，需要說明的是，24C02以后的芯片.因內(nèi)部字節(jié)數(shù)大于256，A0,，A1， A2就不能全部接固定電平用于芯片選擇，而是要用其中一位，二位，乃至三位接上I/O口線用作線內(nèi)頁面選擇，與之對應(yīng)，系統(tǒng)可連接的芯片數(shù)量也有變化。Vcc,VSS：電源和地線，SCL：串行時(shí)鐘線，SDA:：數(shù)據(jù)及地址信息線，WP：為寫保護(hù)。 圖2.8 24C系列EEPROM引腳圖2.6.2 AT24C02與單片機(jī)的連接 圖2.9 AT24C02與89C51的連接圖 圖中AT24C02的1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在AT89C51試驗(yàn)開發(fā)板上它們分別接Pl5，P16,P17口，第8腳和第

24、4腳分別為正負(fù)電源。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向I2C總線串行傳送，在AT89C51試驗(yàn)開發(fā)板上和單片機(jī)的P14連接。第6腳SCL為串行時(shí)鐘輸入，在AT89C51試驗(yàn)開發(fā)板上和單片機(jī)的P13連接。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個(gè)5.1K的電阻上拉。第7腳需要接地。 2.7 LED顯示部分2.7.1 LED顯示及顯示器接口 通常的七段LED顯示塊中有八個(gè)發(fā)光二極管，其中七個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成七筆字形“8”。一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。七段顯示塊與單片機(jī)接口非常容易。只要將一個(gè)8位并行輸出口與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或

25、字符，如表21示。通?？刂瓢l(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。 表21 七段LED的段選顯示字符共陰極段選碼共陽極段選碼顯示字符共陰極段選碼共陽極段選碼03FHCOHC39HC6H106HF9HD5EHAH25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH406H99HP73H8CH56DH92HU3EHC1H67DH82HY6EH91H707HF8H8.FFH00H87FH80H“滅”00HFFH96FH90HA77H88HB7CH83H 2.7.2 單片機(jī)與顯示器接口 MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，當(dāng)不用做串行通訊時(shí)，可以用來擴(kuò)展并行I/0(設(shè)定串行口工作在移位寄存器、方式0狀態(tài)下)

26、。用于顯示器接口時(shí)，使用串行輸入，并行輸出移位寄存器74LS164，每接一片74LS164可擴(kuò)展一個(gè)8位并行輸出口，用以連接一個(gè)LED段選口作靜態(tài)顯示中的8根列線使用.，圖2.10為89C51串行口擴(kuò)展的顯示器的接口電路。為了避免電路重復(fù)，只畫出兩位LED靜態(tài)顯示，根據(jù)需要可任意擴(kuò)展。顯示器中，每擴(kuò)展一個(gè)74LS164就可增加一位比LED顯示器。 圖2.10 串行擴(kuò)展口的顯示接口 74LS164是串輸入、并輸出移位寄存器，并帶有清除端。期外部引腳如圖2.11所示，其中74LS164的引腳Q0Q7為8位并行輸出端;引腳A, B為串行輸入端，引腳CLK為時(shí)鐘脈沖輸入端，在CLK脈沖的上升沿用下實(shí)現(xiàn)

27、移位，在CLK=0清除端MR=1時(shí)，74LS164保持原來數(shù)據(jù)狀態(tài)，MR=0 時(shí)74LS164輸出清零。 圖2.11 74LS164引腳圖 2.8 報(bào)警裝置設(shè)置 基于本設(shè)計(jì)中流量范圍（0.0254m3/h），最小讀數(shù)不小于0.1L的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)使用單頻音報(bào)警裝置。當(dāng)燃?xì)庑∮?.1L的時(shí)候，該報(bào)警器會自動發(fā)出蜂鳴聲來提醒用戶注意。下面介紹單頻音報(bào)警器與CPU的接口。 實(shí)現(xiàn)單頻音報(bào)警的接口電路比較簡單，其發(fā)音元件通常采用壓電鳳鳴器，這種蜂鳴只需在兩條引線上加315V的直流電壓，就能產(chǎn)生3kHz左右的蜂鳴振蕩音響。.比電動式蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡單，耗電少，且更適合于在單片機(jī)系統(tǒng)中使用。壓電式蜂鳴器，約需1

28、0mA的驅(qū)動電流,，因此，可以使用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動 。如圖2.12所示。 圖2.12 使用單頻音報(bào)警電路上圖中，.晶體管基極輸入端接單片機(jī)的P1.0口，.當(dāng)P1.0輸出高電平“1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+15V電壓而鳴音，當(dāng)P1.0輸出低電平“0”時(shí)，三極管退出導(dǎo)通狀態(tài)，蜂鳴器停止發(fā)音。.其接口電路程序如下：SND: SETB P1.0 MOV R7，#1EHDL: MOV R6，#0F9HDL1： DJNZ R6，DL1 DJNZ R7，DL CLR P1.0 RET第1章 智能IC卡燃?xì)獗淼能浖O(shè)計(jì)3.1 主程序 主程序的功能是首先對所有芯片復(fù)位，初始化后，經(jīng)外圍設(shè)備，通過

29、A/D轉(zhuǎn)換器，將信號轉(zhuǎn)換后進(jìn)行讀取，當(dāng)IC卡中的金額不足或沒有時(shí)，將顯示出來并報(bào)警響鈴，同時(shí)關(guān)閉電磁閥，續(xù)費(fèi)后，電磁閥開啟，功能正常。主程序框圖如.圖3.1所示。 圖3.1 主程序框圖 3.2 顯示子程序 電路中設(shè)計(jì)了4位LED顯示器，其功能為：左首位為百位數(shù)或標(biāo)志位，左二位為十位數(shù)，左三位為個(gè)位數(shù)，左四位為小數(shù)點(diǎn)后的十分位數(shù)，如圖3.2所示的顯示子程序框圖 圖3.2 顯示子程序框圖3.3 IC卡讀寫程序 IC卡檢測流程采用了智能化的設(shè)計(jì)，首先檢測是否有IC卡插入，在檢測有正確IC卡存在的前提下，對IC卡密碼進(jìn)行核對，讀取IC卡存儲內(nèi)容后，進(jìn)行相應(yīng)的處理，程序框圖如圖3.3所示。 圖3.3 I

30、C卡讀寫程序框圖結(jié) 論 本設(shè)計(jì)主要闡述了IC卡燃?xì)獗淼挠布?、軟件設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)功能，工作原理、結(jié)構(gòu)框圖、硬件各部分電路設(shè)計(jì)及其軟件程序編寫等。涉及領(lǐng)域包括電子、單片機(jī)、匯編語言等多門學(xué)科。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，硬件方面的重點(diǎn)是燃?xì)獗頊y量電路、控制電路等的設(shè)計(jì)。軟件部分來用AT89C51單片機(jī)的匯編語言編寫，設(shè)計(jì)中應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，完成了電表的計(jì)費(fèi)功能。致 謝在論文寫作的過程中，從論文的選題到確定思路，從資料的搜集和提綱的擬定到內(nèi)容的寫作與修改，繼而諸多觀點(diǎn)的梳理，都得益于趙艷春老師的悉心指導(dǎo)和匠心點(diǎn)撥。論文的點(diǎn)評中總是閃爍著智慧的火花，與他的每次交談我都能從中獲益。他淵博的學(xué)識，敏銳的學(xué)

31、術(shù)洞察力，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，以及對學(xué)生孜孜不倦的教誨都給予了我極其深刻的印象，讓我受益匪淺。在此，謹(jǐn)向趙老師表示我最衷心地感謝和最誠摯的敬意。同時(shí)，也向兩年來所有教授過我和幫助過我的老師表示感謝，感謝您們對我的諄諄教誨、耐心指導(dǎo)和無私的幫助。參考文獻(xiàn)1. 王麗，李勁偉.TLC549A/D轉(zhuǎn)換電路在EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的實(shí)現(xiàn).河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2002年6月2. 何立民，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京航空航天大學(xué)出版社，1990年10月3.蔡純潔，邢武.pic16/17單片機(jī)原理知識與使用.合肥中國科學(xué)技術(shù)信息大學(xué)出版社，1997年6月4.何立民，i2c總線使用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.北京航空航天

32、大學(xué)出版社，2002年9月5.王愛英，智能卡技術(shù)信息.清華大學(xué)出版社，2004年6月6.楊振野，IC卡技術(shù)及其應(yīng)用.北京科學(xué)出版社，2006年7月7.沈紅衛(wèi)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析，北京航空航天大學(xué)出版社，2003年4月附錄A 總體電路圖附錄B 元器件清單序號符號型號器件名稱 1 U189C51 單片機(jī) 2 U2TLC549 A/D轉(zhuǎn)換器 3 U3RCV420 變換器 4 U4AT24C02 程序存儲器 5 U574LS164 移動寄存器 6 U674LS164 移動寄存器 7 U774LF164 移動寄存器 8 U874LS164 IC卡槽 9 U9 IC 三極管 10 U109013

33、 電阻 11 Q1_Q31K 電阻 12 R3310K 電阻 13 R345.1K 電阻 14 R355.1K 電阻 15 R364.7K 電阻 16 R3710K 電阻 17 R3810K 電阻 18 R394.7K 電阻 19 R40100K 電阻 20 R4110K 電阻 21 R421K 電阻 22 R4310K 電阻 23 R44100K 電阻 24 R4510K 電阻 25 R4610K 電阻 26 C130PF 電容 27 C210PF 電容 28 C310PF 電容 29 S1SW-PB 按鍵 30 Z112MHZ 晶振 31 D14007 三極管 32 DPYDPY-7 LE

34、D顯示器 33 C41mF 電解電容 34 C51mF 電解電容附錄C C1 主程序清單：ORG 0000H AJMP MAINORG 000BHAJMP MMMAIN: MOV R0#00H MOV TMOD,#01H MOV TH0，#3CH MOV TL0，#0B0H SETB EA SETB ET0MM1： AJMP MM1MM: CLR TR0 INC R0 CJNE R0，#14H,PP MOV DPTR,#7400H MOV A,#00H MOVX DPTR,A MOV R6,#04H MOVX A,DPTR MOV B,#05H MUL AB MOV 20H,A MOV R4,

35、B NOP MOV R0,#20H MOV R6,#02H MOV R1,#22H ACALL M1 MOV R3,22H MOV R1,#79H MOV A,#1AH MOV R1,A INC R1 MOV A,R3 ANL A,#0FHMOV R1,AINC R1MOV A,RANL A,#0F0HSWAP AMOV R1,AANL R1MOV A,#19HMOV R1,AINC R1MOV A,R4MOV R1,ACALL XSORG 0000HM1: CLR AMOV 21H,AMOV 22H,AMOV 23H,AMOV 24H,AM2: MOV R7,#08HCLR CCLR AM3

36、: MOV A,R0RRC AMOV R0,AMOV A,23HRRC AMOV 23H,AMOV A,24HRRC AMOV 24H,APUSH PSWMOV A,23HJNB A7,ACLR CSUBB A,#30HM: JNB A,3,M4CLR CSUBB A,#03HM4: MOV 23H,APOP PSWDJNZ R7,M3MOV A,23HMOV RR1,AMOV A,24HMOV R0,ADEC R1DJNZ R6,M2XS: CLR P3.4SETB P3.3SETB P3.4MOV R0,#78HMOV R3,#7FHMOV A,R3LD0: MOV DPTR,#7F01HMOV DPTR,AINC DPTRMOV A,R0ADD A,#0DHMOVC A,A+PCMOV DPTR,AACALL DL1INC R0MOV A,R3JNB ACC.0,LD1RR AMOV R3,AAJMP LD0LE1: RETDSEG: DB 3FH,06H,5BH,4FH 66H,7DH,07H,7FH 6FH,77H,7CH,39H 5EH,79H,71HDL1: MOV R7,#02HDL: MOV R6,#0FHDL6: DJNZ R6,DL6 DJNZ R7,DL ACALL GGGG: M