刷卡考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、揚(yáng)州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本科生畢業(yè)論文 畢業(yè)論文題目基于單片機(jī)的刷卡考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 胡 友 友 所 在 學(xué) 院 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)及班級(jí) 光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)光科09 指 導(dǎo) 教 師 朱金榮 完 成 日 期 2013年5月22 日 摘要射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，以下簡稱RFID）技術(shù)是智能刷卡系統(tǒng)的關(guān)鍵。本文通過研究射頻卡系統(tǒng)及相關(guān)理論，應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)、MCU及接口技術(shù)、SPI通信等技術(shù)，設(shè)計(jì)一款刷卡考勤系統(tǒng)。本課題研究的刷卡考勤系統(tǒng)的主控制器采用STC89C52RC，讀寫芯片采用的是Philips公司的MFRC52

2、2，通過單片機(jī)控制讀卡模塊讀取集成電路卡（Integrated Circuit Card ，簡稱IC卡）的卡號(hào)，跟數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，把考勤信息通過128*64點(diǎn)陣的中文液晶顯示模塊顯示。本設(shè)計(jì)將射頻識(shí)別技術(shù)與日?？记诘冉Y(jié)合起來，具有很大的應(yīng)用前景和一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對RFID的推廣有積極的作用。關(guān)鍵字：RFID IC卡 RC522 單片機(jī)Abstract Radio frequency identification (Radio Frequency Identification, hereinafter referred to as RFID) technology is the key o

3、f the smart card system.In this paper, it is based on RF card system and related theories, with the application of radio frequency identification technology, MCU and interface technology, and SPI communication technology, to design a card system. The main controller of this research about Card syste

4、m project is STC89C52RC and the reader chip is the MFRC522 of the Philips company.Controlled by the micro-controller ,IC card reader module reads (Integrated Circuit Card, referred to as ,IC card) card number ,which is in comparison with the database data . Then ,the attendance information is shown

5、by 128 * 64 dot matrix Chinese liquid crystal display module. With the integration of radio frequency identification technology and daily attendance , the design not only has great application prospects and some economic value, but also has a positive effect on the promotion of RFID.Keywords: RFID ,

6、 IC card , MFRC522 , STC89C52RC目錄摘要1Abstract2第一章 緒論4 1.1課題背景4 1.2課題研究的目的與意義4 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀5 1.4本課題主要研究的內(nèi)容5第2章 射頻識(shí)別技術(shù)的介紹6 2.1 IC卡的介紹 6 2.2 非接觸式IC 卡的標(biāo)準(zhǔn)8第3章 考勤系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)9 3.1系統(tǒng)的功能要求9 3.2系統(tǒng)的技術(shù)要求9 3.3 系統(tǒng)的組成及總體方案設(shè)計(jì)10第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)10 4.1 天線的設(shè)計(jì)10 4.2 讀卡芯片電路的設(shè)計(jì)15 4.3 液晶顯示模塊電路的設(shè)計(jì)18 4.4 單片機(jī)控制模塊電路20 4.5其他模塊電路的設(shè)計(jì) 21第五章

7、軟件部分的設(shè)計(jì) 22 5.1 主程序的設(shè)計(jì)22 5.2 讀卡模塊軟件設(shè)計(jì)23 5.3 顯示模塊軟件設(shè)計(jì)25第六章 系統(tǒng)測試結(jié)果及結(jié)論26 6.1 調(diào)試26 6.2 結(jié)論26謝辭 27參考文獻(xiàn) 27附錄（一）27附錄（二）29基于單片機(jī)的刷卡考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第1章 緒論 1.1課題背景20世紀(jì)90年代射頻識(shí)別技術(shù)開始興起，它是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合，實(shí)現(xiàn)信息傳遞的無接觸性并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。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)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別的過程無需人工干預(yù)。射頻識(shí)別技術(shù)被認(rèn)為是條形碼的無線模式，具有條形碼所不具備的特點(diǎn)：防水、防磁

8、、工作距離遠(yuǎn)、可加密保護(hù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量大、存儲(chǔ)信息更改等。二十多年來，射頻識(shí)別技術(shù)迅速發(fā)展并在全球范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，涵蓋的范圍廣，包括門禁控制系統(tǒng)、航班行李識(shí)別、汽車防盜、文件跟蹤、電子付費(fèi)等方面。進(jìn)入21世紀(jì)以來，標(biāo)準(zhǔn)化問題越來越重要，迫切需要一個(gè)被全球認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，ISO/IEC 14443 等國際標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)形成。近年來，RFID產(chǎn)品的應(yīng)用范圍越來越廣，RFID產(chǎn)品逐漸進(jìn)入生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，成為人們生活不可或缺的一部分。人們的生產(chǎn)、生活方式得到改變，使其變得更加方便快捷。目前國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)在考勤時(shí)，依然使用的是傳統(tǒng)的考勤方法，例如手工記錄、簽卡、機(jī)械打卡等。這樣的考勤方法，不僅考勤速度

9、慢，在考勤時(shí)需要專門人員在旁記錄，統(tǒng)計(jì)，制成報(bào)表，當(dāng)報(bào)表最后交到主管人員手上時(shí)，也許時(shí)間已經(jīng)過了幾天，這樣根本不能發(fā)揮考勤真正的監(jiān)督作用。而且，考勤數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，考勤人員在考勤過程中可能記錄出錯(cuò)，甚至弄虛作假的現(xiàn)象出現(xiàn)。同樣的，高校傳統(tǒng)教學(xué)考勤制度也存在許多不完善的地方，容易使部分同學(xué)養(yǎng)成一些與我們大學(xué)生極不相稱的學(xué)習(xí)生活狀態(tài)，如遲到、早退、曠課、外宿、晚歸、不按時(shí)就寢、無序上網(wǎng)問題等。本課題的刷卡考勤系統(tǒng)將射頻識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代管理結(jié)合起來。 1.2 課題研究的目的與意義隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，愈來愈多的管理者認(rèn)識(shí)到管理與效益是息息相關(guān)的，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)范化、自動(dòng)化的管理，是一個(gè)管理規(guī)范、運(yùn)作高效的企事業(yè)

10、單位的必然要求。現(xiàn)在的市場競爭是知識(shí)的競爭，管理手段的競爭。誰有先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和管理手段，誰就有成功的先機(jī)。企業(yè)或單位對于方便、快捷的考勤系統(tǒng)有迫切的需求。而一些當(dāng)前的刷卡考勤系統(tǒng)主要是基于計(jì)算機(jī)控制的聯(lián)網(wǎng)型系統(tǒng)，不僅價(jià)格昂貴，體積龐大、笨重，而且需要網(wǎng)絡(luò)的連接，不利于廣泛的用于小范圍的考勤管理。為了可以滿足日常的方便快捷的考勤，本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的刷卡考勤系統(tǒng)。刷卡考勤系統(tǒng)將射頻識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代管理結(jié)合起來。在企業(yè)中，刷卡考勤系統(tǒng)可以以節(jié)省大量的人力物力，簡化日常管理的繁瑣程序，提高企業(yè)的管理效率。在高校中，刷卡考勤系統(tǒng)對加強(qiáng)學(xué)生的教學(xué)管理，促進(jìn)教學(xué)改革也有著非常重要的意義。本系統(tǒng)的可能創(chuàng)新

11、點(diǎn)是通過進(jìn)一步完善軟件環(huán)境使本系統(tǒng)與“一卡通”系統(tǒng)的兼容，實(shí)現(xiàn)了“校園一卡通”作為考勤卡的作用，拓展了本校“一卡通”的適用范圍。通過讀取IC卡號(hào)，根據(jù)各個(gè)部門的數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲(chǔ)內(nèi)容調(diào)出相應(yīng)信息。例如學(xué)校的圖書館學(xué)生借閱管理、學(xué)校微機(jī)機(jī)房的記時(shí)考勤記錄、學(xué)校操場或?qū)W生宿舍的門禁管理、學(xué)校食堂的收費(fèi)等。 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，非接觸式IC卡中的主流為PHILIPS公司的Mifare技術(shù)，并且已經(jīng)被制定為國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO/IEC 14443 TYPE A標(biāo)準(zhǔn)。歐洲一些較大的IC射頻卡制造商和IC射頻卡讀寫設(shè)備制造商以及IC射頻卡軟件設(shè)計(jì)公司等大都把Mifare技術(shù)作為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而發(fā)展和推進(jìn)IC卡行業(yè)

12、快速的向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。而對于非接觸式IC智能射頻卡方面的研究則代表了整個(gè)大行業(yè)的發(fā)展方向。非接觸式IC卡和接觸式IC卡相比，它繼承了接觸式IC卡的容量大、安全性高的特點(diǎn)，同時(shí)也克服了以接觸方式工作的IC卡所無法避免的缺點(diǎn)，如觸點(diǎn)磨損、污染、靜電以及插卡不便的讀寫過程，使非接觸式IC卡的使用更加自由，應(yīng)用更加廣泛。當(dāng)前，國內(nèi)IC卡及相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)和研究的企業(yè)主要有上海復(fù)旦微電子股份有限公司，深圳市明華澳漢科技有限公司等。中國IC卡產(chǎn)業(yè)雖然起步雖晚，但發(fā)展迅猛，通過引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和自主研發(fā)，在幾年間，整體生產(chǎn)能力突破了2億張。全國IC卡應(yīng)用裝置的開發(fā)和系統(tǒng)集成廠商也達(dá)到上千家。由于智能卡的潛在應(yīng)用范

13、圍非常廣，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和科技工作者對非接觸式智能卡的開發(fā)，給予了廣泛關(guān)注和研究。近幾年來，射頻識(shí)別系統(tǒng)的發(fā)展極其迅猛。尤其自1993年金卡工程啟動(dòng)實(shí)施以來，IC卡的應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷的擴(kuò)展，一條完整的IC卡產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)初步建立起來了，并逐步成為國民經(jīng)濟(jì)新的持續(xù)增長點(diǎn)。 1.4本課題主要研究的內(nèi)容本文主要是通過對射頻設(shè)別技術(shù)的研究來設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)的刷卡考勤系統(tǒng)的硬件設(shè)備及其軟件。在設(shè)計(jì)IC卡讀卡器的基礎(chǔ)上，完成考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本課題主要完成的任務(wù)包括：(1)文獻(xiàn)部分：無線識(shí)別技術(shù)的研究。(2)硬件部分：包括單片機(jī)控制的射頻讀卡器的設(shè)、12864液晶顯示電路的設(shè)計(jì)、報(bào)警電路的設(shè)計(jì)等。(3)軟件部分

14、：單片機(jī)控制程序。 (4)系統(tǒng)的綜合調(diào)試與分析：在軟硬件完成以后，要對系統(tǒng)進(jìn)行綜合的測試與實(shí)驗(yàn)，分析系統(tǒng)的可靠性與實(shí)用性，調(diào)整系統(tǒng)的不足。第2章 射頻識(shí)別技術(shù)的介紹 2.1 IC卡的介紹 IC 卡是集成電路卡（Integrated Circuit Card ）的簡稱，也叫做智能卡（Intelligent Card ）或靈巧卡（Smart Card ）。通常集成電路被鑲在塑料卡片上，如圖1所示。IC 卡打消和一張名片差不多，在其左上方嵌入了一片或幾片集成電路芯片。芯片一般是不易揮發(fā)的存儲(chǔ)器（ROM、EPROM、EEPROM）、邏輯保護(hù)電路，或者是 CPU(中央處理單元)。目前，可以用于信息處理的

15、卡片多種多樣，而且基本上都是采用了新技術(shù)的，IC 卡突出的原因在于它對于PET （聚乙烯）卡、磁卡、光卡和凸字卡等其它種類的卡具有以下重要的特點(diǎn)：（1）存儲(chǔ)容量很大，其內(nèi)部有 RAM、ROM、EEPROM 、EPROM等存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量可以達(dá)到幾兆至十幾兆字節(jié)；（2）體積很小、重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，便攜性好；（3）安全性高，保密性好。 圖（1）非接觸式IC卡內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖（2）非接觸IC卡的功能框圖 在 IC 卡誕生以來的三十多年里，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)、信息安全技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展，IC 卡種類變得更加豐富多樣，技術(shù)也更趨于成熟，在國內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用。下面將從不同的角度

16、對 IC 卡進(jìn)行詳細(xì)分類和簡單分析。（1） 根據(jù)卡中的集成電路模塊的不同可劃分存儲(chǔ)器卡、CPU 卡、邏輯加密卡、超級(jí)智能卡。（2）根據(jù)卡與外界數(shù)據(jù)交換的界面不同劃分接觸式 IC 卡、非接觸式 IC 卡、雙界面卡。 本設(shè)計(jì)中采用的IC卡是非接觸式的存儲(chǔ)器卡。 非接觸 IC 卡，又名感應(yīng)卡，是由 IC 芯片和感應(yīng)天線組成，且被完全密封在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) PVC（聚氯乙烯）卡片中，無外露部分。其讀寫的過程，通常由讀寫器與非接觸型 IC 卡之間通過加載了信息的無線電波來完成。 非接觸型 IC 卡本身是一個(gè)無源體，內(nèi)部沒有電源，在讀寫器通過天線對IC卡進(jìn)行讀寫操作的過程中，讀寫器發(fā)出的信號(hào)包括兩部分的信號(hào)：一部

17、分是電源的信號(hào)，該信號(hào)被IC卡接收后，與其本身的 L/C 電路產(chǎn)生諧振，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)能量來給芯片供電工作。另一部分則是加載數(shù)據(jù)的信號(hào)，控制芯片完成數(shù)據(jù)的讀、寫等，并把數(shù)據(jù)信號(hào)返回給讀寫器。由非接觸式 IC卡所組成的讀寫系統(tǒng)，無論是在硬件結(jié)構(gòu)上，還是在操作過程上都被極大的簡化，同時(shí)通過先進(jìn)的軟件管理，可以脫機(jī)操作，使數(shù)據(jù)讀寫過程變得更為簡單。非接觸式 IC 卡的特點(diǎn)：（1）操作十分快捷，卡與讀寫器之間為電磁波通信通訊，在使用中無需插拔卡及無固定方向。（2）高抗干擾性，非接觸式 IC 卡具有防沖突機(jī)制，當(dāng)多張卡片同時(shí)進(jìn)入讀寫器的尋卡范圍時(shí)能夠避免不同卡片間的數(shù)據(jù)干擾，允許幾張不同卡片同時(shí)操作，

18、相對接觸式 IC 卡增加了“并行”處理能力。（3）可以適配多種工作距離，非接觸式 IC 卡的作用距離可以從毫米到數(shù)米不等，使得系統(tǒng)的配置變得靈活多樣。（4）高可靠性，非接觸式 IC 卡與讀卡器之間沒有接觸，避免了由于觸點(diǎn)接觸不良而產(chǎn)生故障，提高了使用過程中的可靠性及設(shè)備和卡的壽命。并無線電波不會(huì)受潮氣、塵土和震動(dòng)的干擾，使得非接觸式 IC 卡可在惡劣的環(huán)境正常工作。（5）可適配于多種應(yīng)用。 （6）高安全性，非接觸式 IC 卡具有唯一的序列號(hào)，在產(chǎn)品出廠前，序列號(hào)被制造商固化于卡內(nèi)芯片中，不可更改。非接觸式 IC 卡與讀卡器要進(jìn)行三次相互認(rèn)證，而且通訊過程中所有的數(shù)據(jù)都被加密，卡內(nèi)各個(gè)扇區(qū)也都有

19、自己的單獨(dú)的操作密碼和訪問條件。 非接觸IC卡的分類： （1）按照IC卡工作頻率劃分： 低頻卡通信使用低頻段，如 125KHz； 高頻卡通信使用高頻段，如 13.56MHz、915MHz、2.45GHz 等。 （2）按照IC卡工作距離劃分： 密耦合卡（1mm 以內(nèi)）； 近耦合卡（近距離卡，15cm 以內(nèi)）；疏耦合卡（遠(yuǎn)距離卡，1m 以內(nèi)）；遠(yuǎn)耦合卡（1m 以上）。 （3）按照供電方式劃分： 有源卡卡內(nèi)自帶電池； 無源卡卡內(nèi)無電池，讀寫設(shè)備通過感應(yīng)線圈供電。 本設(shè)計(jì)采用的是近耦合型的無源卡，IC卡需要天線來提供能量。 2.2 非接觸式IC 卡的標(biāo)準(zhǔn) 非接觸式 IC 卡表面沒有觸點(diǎn)，因此讀卡器與它

20、的通信方式不同于與接觸式卡通信方式，電源的供給方式也不同，為此 ISO/IEC 以 IC 卡與讀卡器作用距離的為界限定義了不同的國際標(biāo)準(zhǔn)，如表（1）所示：標(biāo)準(zhǔn)卡類型作用距離（約）ISO/IEC 10536密耦型010mmISO/IEC 14443近耦型0100mmISO/IEC 15693疏耦型01000mm 表（1）IC卡的國際標(biāo)準(zhǔn) 其中 ISO/IEC 14443 國際標(biāo)準(zhǔn)又分為 Type A 和 Type B 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。本課題中的非接觸式 IC 卡讀卡器模塊部分是采用 Type A標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。第3章 考勤系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)的刷卡考勤系統(tǒng)主要由IC卡、讀卡模塊、控制模塊、顯示模塊

21、和報(bào)警模塊組成。下面分別對系統(tǒng)功能要求、系統(tǒng)技術(shù)要求及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案總體闡述。 3.1系統(tǒng)的功能要求 本系統(tǒng)的研制主要包括以下幾項(xiàng)功能：（1） 讀卡功能：本系統(tǒng)的讀卡模塊可以識(shí)別基于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 14443的IC卡，可以讀取IC的卡號(hào)。（2） 考勤功能：本系統(tǒng)通過對IC卡的識(shí)別來統(tǒng)計(jì)出勤信息，統(tǒng)計(jì)出應(yīng)到人數(shù)。實(shí)到人數(shù)，實(shí)現(xiàn)考勤功能。（3） 顯示功能：對于考勤的相關(guān)信息，可以通過液晶顯示屏來進(jìn)行顯示。對于數(shù)據(jù)庫中存在的持卡人信息進(jìn)行顯示，并響鈴提示通過；對于數(shù)據(jù)庫中不存在的持卡人信息進(jìn)行報(bào)警警告。 3.2系統(tǒng)的技術(shù)要求在了解本系統(tǒng)的工作原理和功能之后，我們就可以確定系統(tǒng)的技術(shù)要求。本系統(tǒng)

22、采用了標(biāo)準(zhǔn)的ISO/IEC 14443 “Type A”國際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)IC卡信息的讀寫，并通過天線的屏蔽干擾信號(hào)設(shè)計(jì)，大大提高了系統(tǒng)讀卡的可靠性和通用性。系統(tǒng)采用的單片機(jī)處理器成本均比較低，適合批量生產(chǎn)和各類工程的需要。對于完整的系統(tǒng)而言，為了提高市場競爭力，要求該系統(tǒng)應(yīng)符合便于攜帶、防干擾、易于使用和成本低廉等技術(shù)要求。具體參數(shù)和指標(biāo)如下:(1) 便于攜帶：電路的設(shè)計(jì)和布局較為緊湊，減少占用的空間，減小硬件的體積，便于攜帶； (2)防干擾：系統(tǒng)的天線的合理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電子屏蔽；(3)易用性：系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)，在使用過程中安裝簡單，同時(shí)考勤信息直觀的顯示在液晶屏上，人機(jī)交換界面良好，易于使用。

23、 3.3 系統(tǒng)的組成及總體方案設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的刷卡考勤系統(tǒng)主要由天線、讀卡芯片、單片機(jī)、控制電路、報(bào)警電路、顯示電路組成。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于讀卡模塊和顯示模塊電路的設(shè)計(jì)以及單片機(jī)與讀卡芯片和液晶顯示通信的程序設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖（3）所示：蜂鳴器，指示燈讀卡模塊單片機(jī)控制器天線圖（3）考勤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電路圖設(shè)計(jì)： 如圖（4）所示，圖中的U2為STC89C52RC單片機(jī)，J3為12864液晶顯示屏。單片機(jī)作為主控制器，S1、C1、R2、D1、R3組成復(fù)位電路連接到9腳RST上，當(dāng)按下S1，便會(huì)給單片機(jī)一個(gè)低電平，使單片機(jī)復(fù)位；通過單片機(jī)的P1口作為液晶顯示屏的數(shù)據(jù)

24、I/O口和P0.0-P0.5控制液晶的狀態(tài)和顯示；P2.0口來控制蜂鳴器的響鈴，當(dāng)給P2.0一個(gè)高電平時(shí)，蜂鳴器響鈴；P3.0/P3.1作為下載電路的并行接口。左下面的是MFRC522讀卡芯片，右下端為讀卡器部分的天線，當(dāng)單片機(jī)通過P0.6、P0.7和P2.5、P2.6、P2.7串口的SPI通信方式給MFRC522“讀”的信號(hào)時(shí)，MFRC522通過VMID和RX端口，給天線信號(hào)，通過射頻感應(yīng)，天線讀取IC卡中信息，通過TX1和TX2把信息存在MFRC522相應(yīng)的寄存器中，當(dāng)單片機(jī)發(fā)出控制“寫”的信號(hào)后，相應(yīng)的信息會(huì)被寫到卡中。4.1天線的設(shè)計(jì) 4.1.1基本設(shè)計(jì)的選擇非接觸式IC卡天線利用電感

25、耦合產(chǎn)生磁通，磁通用于向IC卡器件提供電源，并且可在兩者之間傳輸數(shù)據(jù)。MFRC522 是一個(gè)單獨(dú)的讀卡器集成電路它要求在沒有外部放大器的情況下工作距離達(dá)到100mm。 圖（4）系統(tǒng)的電路圖 天線的設(shè)計(jì)概念分類：（1）直接匹配的天線：用讀卡器和天線的最小距離可以建立一個(gè)小型的完整終端?？尚械膽?yīng)用是手持的讀卡器或小型建筑物內(nèi)的小范圍的訪問控制讀卡器。（2） 匹配的天線：可以被用作讀卡器和天線之間的長距離同軸電纜連接的應(yīng)用的一個(gè)簡單的解決方案。 考慮本系統(tǒng)的工作區(qū)域?yàn)樾》秶鷥?nèi)的、近距離的讀卡，所以采用直接匹配的天線設(shè)計(jì)，天線由EMC（電磁兼容 ）電路、接收電路、匹配電路和天線組成。 4.1.2 天線

26、大小 MIFARE系統(tǒng)的工作距離由下面幾個(gè)因素決定： （1）讀卡器的天線大小 ； （2）給定天線的匹配電路品質(zhì) ； （3）環(huán)境的影響 。 圖（5）天線的大小與工作距離的關(guān)系 如圖（5）所示，給出了天線的大小與工作距離之間的關(guān)系，根據(jù)本設(shè)計(jì)的近距離耦合的要求來選擇天線的尺寸。4.1.3 EMC 電路 RFID系統(tǒng)的頻率工作在13.56MHz ，這個(gè)頻率要用一個(gè)晶振產(chǎn)生但它同時(shí)也產(chǎn)生了高次諧波。為了符合國際中對EMC規(guī)定 ，需要很好的抑制13.56MHz 中的三次五次和高次諧波 。所以使用如圖（6）中所示由元件L4、L5 和C12、C15 組成的低通濾波器，多高次諧波具有很好的抑制作用。4.1.4

27、 接收電路 MFRC522 的內(nèi)部接收部分使用了一個(gè)新的接收概念，它使用卡響應(yīng)的副載波負(fù)載調(diào)制所產(chǎn)生的兩個(gè)邊頻帶，如圖（6）所示，我們使用內(nèi)部產(chǎn)生的VMID 電勢作為RX管腳的輸入電勢，讀卡器的接收部分需要在RX和VMID 引腳之間連接一個(gè)R12做分壓器，接收電路它由R12、 R13和 C10組成。 圖（6）天線匹配電路和信號(hào)接收電路。 4.1.5直接匹配天線的匹配電路 等效電路的等效電阻電感的計(jì)算 1.電感的估算： 公式（1）其中 定義為導(dǎo)線環(huán)的長度 ； 定義為線圈的直徑或PCB銅導(dǎo)線的寬度 ；K =1.07 環(huán)形天線； =1.47方形天線 ；線圈的匝數(shù) ；自然對數(shù)函數(shù) ； 天線的電感一般由

28、下面的參數(shù)決定 ：（1） 天線的結(jié)構(gòu)和PCB類型 （2）導(dǎo)線的厚度和寬度 （3）線圈之間的間距（4）屏蔽層的設(shè)計(jì) （5）附近的金屬環(huán)境 2.線圈電阻的估算： MIFARE的工作頻率是13.56MHz ，但在這個(gè)頻率范圍內(nèi)不足以用DC的電阻值來描述天線線圈集膚效應(yīng)（skin effect）， 相應(yīng)的深度不能被忽略，可以用13.56MHz 和18µm 的銅物質(zhì)計(jì)算。天線線圈完整的AC電阻不能被計(jì)算。因?yàn)樘炀€的電阻由幾個(gè)因素決定：材料、線路的尺寸、形狀、匝數(shù)和屏蔽概念。 首次天線調(diào)諧可以采用下面的估算公式： 公式（2） 4.1.6品質(zhì)因子 天線的品質(zhì)因子是糾正天線調(diào)諧和所獲得的性能的一個(gè)重

29、要特性天線的品質(zhì)因子由下面的公式定義： 公式（3） 其中，根據(jù)天線的幾何形狀Q 的值通常在50- 100 之間，要進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)傳輸這個(gè)值還要減少 。用帶寬B 的定義 ： 公式（4）以及時(shí)間與帶寬的乘積的規(guī)定： 公式（5）可以算出要求的Q 因子是： 公式（6） 4.1.7天線的設(shè)計(jì) 圖（7）天線的設(shè)計(jì)圖 如圖（7）所示，電子屏蔽用于減少天線線圈本身產(chǎn)生的電場，要在PCB上獲得屏蔽的天線，PCB要有4 層，而且在頂層和低層都有屏蔽環(huán)（shielding loop）， 這些環(huán)必須不能重合閉合 ，它不僅提供電子屏蔽還能改良EMC性能。屏蔽層要連接到一點(diǎn)再連接系統(tǒng)地。線圈在內(nèi)部的第一層，線圈的中心抽頭

30、標(biāo)記成GND并連接到GND ，連接到匹配電路的線圈末端應(yīng)排列得盡量接近，避免產(chǎn)生額外的電感 。 4.2讀卡芯片電路的設(shè)計(jì)圖（8）讀卡芯片MFRC522的電路連接工作原理：如圖（8）所示，21、22腳作為晶振的接口，D5、D6、D7、SDA作為MFRC522與單片機(jī)以SPI方式通信的串口，單片機(jī)對MFRC522讀卡芯片進(jìn)行操作的時(shí)候，通過其進(jìn)行通信并傳輸數(shù)據(jù)。TX1、TX2、VMID和RX作為與天線連接端口。MFRC522簡介：MFRC522 是由 Philips 公司推出的一款非接觸式讀卡芯片, 它被應(yīng)用于 13.56MHz 非接觸式IC卡的讀卡通信。MFRC522 兼容 ISO14443 A

31、 所有的層, 最高的傳輸速度達(dá) 424kbps,在不需要增加有源電路的情況下，內(nèi)部的發(fā)送器部分就能夠直接驅(qū)動(dòng)近距離天線, 在接收部分提供了一個(gè)高效的解調(diào)和解碼電路, 用于接ISO14443 A 兼容的應(yīng)答信號(hào)。支持的主機(jī)接口SPI 接口、I2C 接口、串行 UART接口。如圖（9）所示：模擬接口用來處理模擬信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)。非接觸式UART用來處理與主機(jī)通信時(shí)的協(xié)議要求。FIFO緩沖區(qū)快速而方便地實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與非接觸式UART之間的數(shù)據(jù)傳輸。不同的主機(jī)接口功能可以滿足不同的用戶要求。 圖（9）MFRC522的內(nèi)部框圖 MFRC522的管腳的介紹表（2）：符號(hào)管腳類型描述OSCIN21I晶振輸入I

32、RQ23O中斷請求，用來輸出一個(gè)中斷事件SIGIN7I信號(hào)輸入SIGOUT8O信號(hào)輸出TX111O發(fā)送器1，傳遞調(diào)制的13.56MHZ的載波信號(hào)TVDD12PWR發(fā)送器電源，給輸出級(jí)TX1和TX2供電TX213O發(fā)送器2，傳遞調(diào)制的13.56MHZ的載波信號(hào)TVSS10,14PWR發(fā)送器地，TX1，TX2輸出級(jí)地DVSS4PWR數(shù)字地D1D72531I/O不同接口數(shù)據(jù)管腳，可以做SPI、I2C、UARTSDA24I串行數(shù)據(jù)線EA32I外部地址，用來編碼I2CI2C1II2C使能DVDD3PWR數(shù)字電源AUX119O輔助輸出，用于測試AUX220OAVSS18PWR模擬地RX17I接收器輸入，接

33、收RF信號(hào)VMID16PWR內(nèi)部參考電壓NRSTPD6I不復(fù)位和掉電，低電平有效OSCOUT22O晶振輸出：振蕩器的反相放大輸出TRSTPIN9不連接，三態(tài)管腳PVDD2PWR管腳電源PVSS5PWR管腳電源地 表（2）MFRC522的管腳 MFRC522支持的三種接口定義如表（3）所示： 表（3）三種通信接口方式MFRC522采用SPI通信時(shí)序圖，如圖（10）所示圖（10）MFRC522 SPI通信時(shí)序圖兼容SPI接口讀數(shù)據(jù)操作： MOSI和MISO的字節(jié)順序見表（4）表（4）字節(jié)順序表順序表兼容SPI接口寫數(shù)據(jù)操作：MOSI和MISO的字節(jié)順序見表（5） 表（5）字節(jié)順序表 MFRC522

34、內(nèi)部寄存器見附錄（一）。 4.3液晶顯示模塊電路的設(shè)計(jì)圖（11）液晶電路圖工作原理：如圖（11）所示，單片機(jī)通過R/W、D/I、EN端口控制LCD的狀態(tài)，CS1和CS2確定顯示的位置，把要顯示的數(shù)據(jù)送到DB0-DB7，使其顯示結(jié)果。當(dāng)14腳為低電平時(shí)，R4會(huì)有一個(gè)較大的導(dǎo)通電流，是LCD初始化。R14是一個(gè)10K的電位器，調(diào)節(jié)背光。12864液晶的介紹：其顯示分辨率為128×64，利用該模塊靈活的接口方式和操作指令，可構(gòu)成人機(jī)友好交互圖形界面?？梢燥@示點(diǎn)陣的漢字，也可顯示圖形?；咎匦?（1）低電源電壓（VDD:+3.0+5.5V）（2）2MHZ時(shí)鐘頻率 （3）通訊方式：串行或并口（

35、4）內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓引腳的說明見表（6）：名稱型態(tài)電平功能描述并口串口VCCI-模擬電源輸入GNDI-電源地V0I-對比度調(diào)節(jié)VEEI-液晶驅(qū)動(dòng)電壓輸出D/I IH/L并串口選擇，H并L串RSTIH/L復(fù)位信號(hào)，低電平有效CSIH/LH數(shù)據(jù)L指令片選，低電平有效R/WIH/LH讀L寫串行數(shù)據(jù)線EIH/L使能信號(hào)串行時(shí)鐘輸入DB0-DB7I/OH/L數(shù)據(jù)總線LEDAI-背光正LEDKI-背光負(fù)表（6）液晶引腳的說明內(nèi)部方框圖如圖（12）所示：圖（12）液晶內(nèi)部框圖控制器接口信號(hào)說明：RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式見表（7）： RSR/W功能說明LLMC

36、U寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標(biāo)志（BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)HLMCU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）HHMCU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù) 表（7）界面的模式E信號(hào)的邏輯操作見表（8）E狀態(tài)執(zhí)行動(dòng)作結(jié)果高>低I/O緩沖>DR配合/W進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令高DR>I/O緩沖配合R進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令低/低>高無動(dòng)作  表（8）E信號(hào)的邏輯操作 數(shù)據(jù)傳輸過程圖（13）所示：圖（13）串口數(shù)據(jù)線模式數(shù)據(jù)傳輸過程 MCU 寫資料到LCD（8位數(shù)據(jù)線模式）如圖（14）所示 圖（14）MCU 寫資料到LCD時(shí)序圖 4.4單片機(jī)控制模塊電路圖（15）單片機(jī)的

37、控制電路工作原理：如圖（15）所示，S1是復(fù)位開關(guān)，當(dāng)其為低電平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位；19、20腳接11.0592MHZ的晶振，P3.0、P3.1作為單片機(jī)下載接口。P0口作為液晶數(shù)據(jù)端口，P0/P2口作為I/O口，通過電平狀態(tài)來控制液晶顯示器和MFRC522的讀寫。STC89C52RC單片機(jī)介紹：STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，主要特性如下：1. 工作電壓：5.5V3.3V（5V單片機(jī)）。2. 工作頻率范圍：040MHz。3. 用戶應(yīng)用程序空間達(dá)到8K字節(jié)。4. 片上集成了512字節(jié)RAM區(qū)。5. 通用I/O口（

38、32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，當(dāng)作為總線擴(kuò)展使用，不用加上拉電阻，但作為I/O口用時(shí)，需加10K上拉電阻。6. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），可通過串口P3.0、P3.1，利用下載軟甲直接下載用戶程序，僅需數(shù)秒。. 其他模塊電路的設(shè)計(jì) （1）USB電源：利用USB轉(zhuǎn)接口，作為電源。為了減少信號(hào)的干擾，通過帶通濾波電路來實(shí)現(xiàn)。電路如圖（16）所示： 圖（16）USB電源電路（2）下載電路 圖（18）3.3V電壓源電路 圖（17）下載電路圖 利用MAX232搭建下載電路，如圖（17）所示。 （3）3.3V電源 利用LM1117給MF

39、RC522產(chǎn)生一個(gè)3.3V的恒壓電源，如圖（18）所示。第5章 軟件部分的設(shè)計(jì) 5.1主程序的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，主要由初始化模塊、讀卡模塊、考勤統(tǒng)計(jì)模塊和顯示模塊組成。主程序的流程圖如圖（19）所示：NYNY開始系統(tǒng)初始化讀卡是否存在此卡數(shù)據(jù)？顯示“您的信息不存在”此卡刷了奇數(shù)次？人數(shù)自減1人數(shù)自增1顯示刷卡信息和考勤信息人數(shù)不變 圖（19）主程序流程圖 系統(tǒng)初始化后，開始讀卡，判斷是否讀取到卡的信息，然后進(jìn)行考勤方面的統(tǒng)計(jì)并顯示。5.2讀卡模塊軟件設(shè)計(jì)首先用程序?qū)ψx卡器芯片（以下簡稱PCD）進(jìn)行寄存器初始化，完成后進(jìn)入尋卡狀態(tài)，通過天線發(fā)出尋卡信號(hào)。當(dāng)有IC卡（以下

40、簡稱PICC，實(shí)驗(yàn)程序所使用的卡為MF1 S50卡）進(jìn)入天線有效操作區(qū)，并且得到能量后，返回給PCD卡類型值。下一步PCD對卡進(jìn)行防沖突操作，PICC得到防沖突操作信號(hào)后，返回給PCD卡序列號(hào)。PCD接收到序列號(hào)后，程序?qū)π蛄刑?hào)有效性判定。當(dāng)確認(rèn)PICC序列號(hào)有效后，PCD發(fā)送選卡命令，選卡命中包含送出所選卡序列號(hào)，這樣保證進(jìn)行下一步操作的卡唯一。PCD裝載密匙，所裝載密匙與所要操作的PICC扇區(qū)密匙一致，同一個(gè)扇有兩組密匙，密匙A、B。如進(jìn)行A密匙認(rèn)證則，裝載的密匙為A密匙，進(jìn)行B密匙認(rèn)證，則需裝載B密匙。裝載密匙成功后，開始三遍認(rèn)證操作。如圖（20）所示為三遍認(rèn)證的令牌模式原理框圖：非接觸

41、式卡片讀寫器 PCDMifare 1卡片PICC(E)(C)(A) RB(B) TOKEN AB(D) TOKEN BA圖（20）遍認(rèn)證的令牌模式原理框圖認(rèn)證過程如下：（A）環(huán)：由卡片向讀寫器傳遞一個(gè)隨機(jī)的數(shù)據(jù)RB；（B）環(huán)：在讀寫器收到RB后，便向卡片發(fā)送一個(gè)令牌數(shù)據(jù)TOKENAB，其中包括讀寫器發(fā)出的一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)RA；（C）環(huán)：在卡片收到令牌數(shù)據(jù)TOKEN AB后，便對令牌數(shù)據(jù)的加密部分保護(hù)進(jìn)行解密，并驗(yàn)證在（A）環(huán)中卡片發(fā)出去的隨機(jī)數(shù)RB與在（B）環(huán)中接收到的令牌數(shù)據(jù)中的RB是否一致；（D）環(huán)：如果（C）環(huán)校驗(yàn)也是正確的，則卡片會(huì)向讀寫器發(fā)送倒序后的令牌TOKEN BA；（E）環(huán)：當(dāng)讀寫

42、器收到令牌TOKEN BA后，讀寫器便對令牌TOKEN BA中的RB（隨機(jī)數(shù)）進(jìn)行解密；并校驗(yàn)在（B）環(huán)中讀寫器發(fā)出去的隨機(jī)數(shù)RA與在（D）環(huán)中接收到的TOKEN BA中的RA是否相一致；只有上述的每一個(gè)過程都為“真”，及都能正確的通過驗(yàn)證，整個(gè)認(rèn)證過程才會(huì)成功。讀寫器才能對認(rèn)證通過取得操作權(quán)限的卡片上的扇區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步的操作。而卡片中的其他扇區(qū)都有其各自獨(dú)立的密碼，因此不能對其進(jìn)行任何的操作。如果想對其他扇區(qū)進(jìn)行操作，必須完成再次上述的認(rèn)證過程。不管認(rèn)證過程中的任何一環(huán)出現(xiàn)差錯(cuò)，整個(gè)認(rèn)證都將失敗，必須重新開始驗(yàn)證。在事先不知卡片上的密碼，而靠猜測密碼來打開卡片上的一個(gè)扇區(qū)的可能性幾乎為零。因此

43、，卡片中的每個(gè)扇區(qū)的密碼都必須牢牢記住。如果，某一扇區(qū)的密碼被遺忘，該扇區(qū)中的數(shù)據(jù)將不能再進(jìn)行讀寫。但是，這不影響卡片上的其他扇區(qū)的使用。通過認(rèn)證后，就可以對扇區(qū)中的塊進(jìn)行操作了，S50卡的操作共有7種：讀塊（Read）讀一個(gè)塊；寫塊（Write）寫一個(gè)塊；減值（Decrement）對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行減值操作；加值（Increment）對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行加值操作；存儲(chǔ)（Restore）將塊中的內(nèi)容存入數(shù)據(jù)寄存器中；傳輸（Transfer）將數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容寫入塊中；中止（Halt）將卡置于暫停工作狀態(tài)。 刷卡程序的流程圖如圖（21）所示：N存卡號(hào)置卡為停止?fàn)顟B(tài)三次驗(yàn)證成功？ 是否讀卡？讀卡成功？寫卡成功

44、？NNN開始初始化STC89C52RC的控制端口，讀卡芯片的寄存器尋卡成功？防沖突成功？選卡成功？NNNYYYYYYY 圖（21）刷卡程序流程圖 5.3顯示模塊軟件設(shè)計(jì) 首先給液晶初始化，然后向液晶RAM區(qū)寫入地址指令，設(shè)置要顯示的X、Y坐標(biāo)，然后向液晶RAM區(qū)寫入數(shù)據(jù)指令，顯示要顯示的信息。流程圖如圖（22）所示：開始初始化液晶控制端口向液晶發(fā)送地址信號(hào)，確定顯示行、列向液晶發(fā)送顯示的數(shù)據(jù)圖（22）顯示程序的流程圖第6章 系統(tǒng)測試結(jié)果及結(jié)論 6.1調(diào)試 首先檢測硬件電路的設(shè)計(jì)原理是否正確，能否達(dá)到預(yù)期效果以及實(shí)現(xiàn)方法是否簡便；其次在焊接電路之后，認(rèn)真檢查電路焊接情況。這里采用分塊調(diào)試的方法，

45、分為顯示模塊電路，報(bào)警模塊電路，讀卡模塊電路以及單片機(jī)控制電路。在每個(gè)模塊的調(diào)試過程中又采用了由局部到整體，由簡單到復(fù)雜的調(diào)試方法。先測試單片機(jī)控制模塊及其下載電路是否正常工作，然后測試顯示模塊能否正常工作，接著測試報(bào)警模塊的電路、讀卡模塊的電路，最后再把各個(gè)模塊連成整體。我在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題有：1、在調(diào)試顯示模塊部分時(shí)，電位器的接法錯(cuò)誤，導(dǎo)致液晶顯示屏背光調(diào)節(jié)失效，導(dǎo)致顯示屏在調(diào)試初期看不到顯示的信息；2、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路采用了集電極驅(qū)動(dòng)，但是對于STC89C52系列，單片機(jī)引腳總是被拉低到低電平，導(dǎo)致蜂鳴器響度不夠；3、另外在程序部分也隨著調(diào)試的進(jìn)行作了相應(yīng)修改。 6.2結(jié)論本文在參考國

46、內(nèi)外大量資料的基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)考勤方式存在的問題，結(jié)合IC智能卡的流行趨勢，合理地提出了基于單片機(jī)的刷卡考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)采用簡單的設(shè)計(jì)，解決了在一些小范圍內(nèi)刷卡考勤的實(shí)現(xiàn)的問題，并且經(jīng)濟(jì)性，便攜性有了很大的改善，極大地提高了產(chǎn)品的實(shí)用性和市場競爭力。本文設(shè)計(jì)的刷卡考勤系統(tǒng)由讀卡模塊和顯示模塊兩大部分構(gòu)成。利用IC卡的通用性來解決日常生活中的考勤問題，對于傳統(tǒng)的考勤方式具有很大優(yōu)勢，可以提高企業(yè)或單位的運(yùn)作效率，極大地方便我們的生活。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們工作、學(xué)習(xí)、生活節(jié)奏的加快，高效率的考勤方式必然成為最終的趨勢，此外本設(shè)計(jì)也可以很容易的改造為門禁系統(tǒng)、IC卡計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，具有很大的適應(yīng)

47、性。然而，由于本人的知識(shí)不夠全面，再加上時(shí)間緊迫和實(shí)驗(yàn)條件的限制，該刷卡考勤系統(tǒng)還有許多需要完善的地方。比如：可以通過基于GSM的無線通信和PC連接，使考勤信息可以及時(shí)發(fā)送到后臺(tái)終端，實(shí)現(xiàn)大范圍的考勤等；也可以和近期比較流行的近場通訊技術(shù)（簡稱，NFC）結(jié)合起來，使刷卡考勤更為便利。這些都需要在后續(xù)工作中得到進(jìn)一步解決。謝 辭本人在此衷心感謝我的導(dǎo)師朱金榮副教授，朱老師學(xué)識(shí)淵博，特別是朱老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，給我留下了極為深刻的印象。在本人畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，更是給予細(xì)心的指導(dǎo)和幫助，并認(rèn)真細(xì)致地審閱，提出修改意見，使本人設(shè)計(jì)得以順利完成。在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，許多老師和學(xué)長包括尹志威、王斌等都給了我莫大的鼓勵(lì)和幫助，在此衷心感謝所有幫助過我的老師和同學(xué)們!最后，對參加本文評(píng)閱和答辯的各位老師致以誠摯的謝意!參考文獻(xiàn)【1】梁飛.射頻卡及其讀寫設(shè)備內(nèi)核技術(shù)的研究與應(yīng)用開發(fā).學(xué)位論文：武漢理工大學(xué) 【2】孟錕泰.基于ARM的915MHz射頻識(shí)別讀卡器研究.學(xué)位論文：天津大學(xué)【3】尹寒，陳峰.近耦合射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理及天線設(shè)計(jì).單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用2002 7（1）： 27-30【5】汪國海.非接觸