【優(yōu)秀碩士論文參考】基于單片機(jī)的射頻卡收費(fèi)控制器設(shè)計(jì)

1、石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的射頻卡收費(fèi)控制器設(shè)計(jì)The Design of Based On The Single Chip RF Card Charging Controller 2021 屆 電氣工程 系專業(yè) 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 趙曉博 完成日期 2021年5月15日畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 專業(yè) 論文題目基于單片機(jī)的射頻卡收費(fèi)控制器設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名趙曉博指導(dǎo)教師職稱講師評(píng) 定 成 績(jī)指導(dǎo)教師得分評(píng)閱人得分辯論小組組長(zhǎng)得分成績(jī)： 院長(zhǎng)(主任)簽字： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題目基于單片機(jī)的射頻卡收費(fèi)控制器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 專業(yè) 承當(dāng)指導(dǎo)任務(wù)單位四方學(xué)院

2、導(dǎo)師姓名趙曉博導(dǎo)師職稱講師一、工程簡(jiǎn)介單片機(jī)與射頻卡通信，讀取射頻卡里信息，并能對(duì)卡里內(nèi)容進(jìn)行更改。刷卡時(shí)，單片機(jī)讀取卡數(shù)值信息并在模塊上顯示，對(duì)其內(nèi)容加減操作后，顯示操作后的數(shù)值。正確刷卡后，單片機(jī)控制消毒發(fā)生器和氣泵開始消毒工作，十分鐘后，全部停止。從而實(shí)現(xiàn)刷卡計(jì)費(fèi)控制。此模塊應(yīng)用于生活中許多消費(fèi)控制系統(tǒng)中，如公交刷卡，售飯收費(fèi)系統(tǒng)，門禁，電梯刷卡系統(tǒng)，交通收費(fèi)，停車收費(fèi)等。二、技術(shù)參數(shù)和要求使用無(wú)線讀卡模塊M101且用I2C通訊扇區(qū)1塊0前四個(gè)字節(jié)放放置AA 55 80 FE四個(gè)字節(jié)作為卡片識(shí)別代碼第5，6，7字節(jié)放置 MN NN TTMN代表可消費(fèi)值MN=99NN每次扣除錢數(shù)TT代表一

3、次刷卡運(yùn)行時(shí)間(TT=10分)兩位數(shù)碼管，四個(gè)指示燈電源燈，運(yùn)行燈，繼電器動(dòng)作燈，報(bào)警燈操作要求1未刷卡時(shí)，數(shù)碼管顯示橫線。2 刷無(wú)效卡時(shí)，報(bào)警燈閃爍，蜂鳴器響。3 刷有效卡但是可消費(fèi)值MN=0時(shí)，報(bào)警燈常亮2秒，蜂鳴器響2秒。4 刷卡失敗，蜂鳴器響且數(shù)碼管顯示Er。5 運(yùn)行操作要求：刷可消費(fèi)有效卡時(shí)，數(shù)碼管顯示可消費(fèi)值，1秒后，數(shù)碼管顯示扣除消費(fèi)金額NN后的余額，繼電器動(dòng)作，運(yùn)行燈閃爍。期間如果卡中余額已經(jīng)為0，那么在本次TT分鐘計(jì)時(shí)結(jié)束后，繼電器停止動(dòng)作，數(shù)碼管顯示卡中余額00，運(yùn)行燈常亮，兩秒后恢復(fù)到未刷卡狀態(tài)。三、結(jié)構(gòu)框圖電路分為三局部，單片機(jī)局部，讀卡模塊，繼電器。單片機(jī)局部，讀取寫

4、射頻卡，并在數(shù)碼管上顯示，控制指示燈，繼電器。讀卡模塊，刷卡時(shí)，卡與讀卡模塊進(jìn)行通信，模塊有幾根通訊線與單片機(jī)通訊，由此完成單片機(jī)對(duì)卡的讀寫操作。繼電器，由單片機(jī)控制何時(shí)工作。上位機(jī)單片機(jī)按鍵和密碼繼電器讀卡模塊讀卡寫卡減1四、參考及查閱資料單片機(jī)按鍵檢測(cè)，數(shù)碼驅(qū)動(dòng)。相關(guān)資料下載網(wǎng)站 HYPERLINK :/WWW.STCMCU.COM M101讀卡模塊PDF，非接觸式射頻卡PDF。I2C總線繼電器資料五、進(jìn)度方案第一周第二周 開題報(bào)告第三第四周 資料收集，方案設(shè)計(jì)第五周第七周 系統(tǒng)設(shè)計(jì)第八周 中期檢查第九周第十二周 系統(tǒng)調(diào)試和論文撰寫第十三第十四周 論文審核第十五周第十六周 辯論教研室主任簽

5、字時(shí)間畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目基于單片機(jī)的射頻卡收費(fèi)控制器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 專業(yè) 一課題的研究背景射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱RFID)技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸式的通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開展的大趨勢(shì)，也是我國(guó)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、現(xiàn)代化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。射頻卡屬于智能卡，智能卡系統(tǒng)應(yīng)用是社會(huì)信息化的一個(gè)重要方面。射頻卡又叫非接觸式IC卡，誕生于90年代初，是世界上最近幾年開展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它成功地將射頻識(shí)技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來，解決了無(wú)源(卡

6、中無(wú)電源)和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)域的一大突破。由于存在著磁卡和接觸式IC卡不可比較的優(yōu)點(diǎn)，使之一經(jīng)問世，便立即引起廣泛的關(guān)注，并以驚人的速度得到推廣應(yīng)用。射頻卡與接觸式IC卡相比較，非接觸式卡具有以下優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，操作方便，快速，防沖突非接觸式卡中有快速防沖突機(jī)制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，可以適合于多種應(yīng)用加密性能好。隨著科學(xué)技術(shù)的開展，制造水平的提高，集成電路的普及，人們將不同功能的裝置模塊化，并將它們?cè)O(shè)計(jì)在一個(gè)屏體中，提高了空間利用率，方便了設(shè)備的維護(hù)，合理的線路設(shè)計(jì)能減少元器件工作時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)干擾，節(jié)約屏體空間，提高供電水平，使工作人員更方便的使用。此模塊應(yīng)用于生活中許多消

7、費(fèi)控制系統(tǒng)中，如公交刷卡，售飯收費(fèi)系統(tǒng)，門禁，電梯刷卡系統(tǒng)，交通收費(fèi)，停車收費(fèi)等。二、課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，美國(guó)加州技術(shù)創(chuàng)新博物館正使用射頻卡識(shí)別技術(shù)來拓展和增強(qiáng)參觀者的參觀體驗(yàn)。他們給前來參觀的訪問者每人一個(gè)RFID(射頻識(shí)別技術(shù))標(biāo)簽，使其能夠在今后其個(gè)人網(wǎng)頁(yè)上瀏覽此項(xiàng)展會(huì)的相關(guān)信息；這種標(biāo)簽還可用來確定博物館的參觀者所訪問的目錄列表中的語(yǔ)言類別。該博物館成立于1990年。自成立以來，就成為了硅谷有名又受歡送的參觀地，并吸引了很多家庭和科技愛好者前來參觀訪問。每年大約能接待40萬(wàn)參觀者。從參觀者所做出的積極良好的反響看來，使用RFID標(biāo)簽是成功的。在未來的某一天，美國(guó)的技術(shù)創(chuàng)新博物館

8、可能會(huì)開發(fā)出一種展示品，用來探測(cè)RFID技術(shù)對(duì)于整個(gè)世界的影響，他們正在努力地研究著。在國(guó)內(nèi)，上海舉行的會(huì)展數(shù)量以每年20%的速度遞增。上海市政府一直在積極探索如何應(yīng)用新技術(shù)提升組會(huì)能力，更好地展示上海城市形象。射頻卡識(shí)別技術(shù)(RFID)在大型會(huì)展中應(yīng)用已經(jīng)得到驗(yàn)證，2005年愛知世博會(huì)的門票系統(tǒng)就采用了RFID技術(shù)，做到了大批參觀者的快速入場(chǎng)。2006年世界杯主辦方也采用了嵌入RFID芯片的門票，起到了防偽的作用。這引起了大型會(huì)展的主辦方的關(guān)注。在2021年的北京奧運(yùn)會(huì)上，RFID技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用。三、研究方案1、課題的主要工作本課題主要設(shè)計(jì)一套非接觸式射頻卡收費(fèi)管理系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)。(1)設(shè)

9、計(jì)單片機(jī)的程序編寫單片機(jī)程序的功能要求為：能實(shí)時(shí)讀卡；對(duì)射頻模塊的輸出數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行正確的解碼；對(duì)卡內(nèi)數(shù)據(jù)操作正確無(wú)誤，收費(fèi)計(jì)算準(zhǔn)確；一次刷卡只能收一次費(fèi)，即卡放到感應(yīng)范圍內(nèi)不管多長(zhǎng)時(shí)間只能有一次收費(fèi)操作；能響應(yīng)上位機(jī)短消息命令，并將數(shù)據(jù)上傳；能響應(yīng)鍵盤輸入；能利用數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，能控制指示燈及運(yùn)行繼電器操作。(2)設(shè)計(jì)讀卡模塊主要是讀寫器的操作，完成對(duì)讀寫器的結(jié)構(gòu)組成，還有射頻卡與射頻卡讀寫器之間的通信，了解射頻卡與讀寫器是怎么樣通過無(wú)線來接受和發(fā)出數(shù)據(jù)信號(hào)的，了解卡與讀寫器的通信原理讀寫器向射頻卡發(fā)送射頻調(diào)頻信號(hào)，同時(shí)通過天線接收從射頻卡返回載有射頻卡所存信息的射頻調(diào)制信號(hào)，經(jīng)處理后傳給射頻

10、控制設(shè)備，以便完成卡與讀寫器種類的選擇。(3)通訊將讀卡模塊用幾根通訊線I2C總線與單片機(jī)進(jìn)行通訊，由此完成單片機(jī)對(duì)射頻卡的讀寫操作。(4)設(shè)計(jì)硬件選取單片機(jī)芯片型號(hào)，根據(jù)芯片型號(hào)設(shè)計(jì)硬件原理圖；非接觸式射頻卡型號(hào)；讀卡模塊種類；通訊線的選??；繼電器的型號(hào)所采取的方法手段程序調(diào)試成功后，先進(jìn)行仿真模擬，再完成硬件連接，最后在將軟硬件連接起來。使用非接觸技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，很容易遇上干擾，使傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤，通常采用數(shù)據(jù)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)算法來解決。最常用的方法有奇偶校驗(yàn)、縱向冗余校驗(yàn)、循環(huán)冗余校驗(yàn)等，這些方法用于識(shí)別傳輸錯(cuò)誤，并啟動(dòng)校驗(yàn)措施，或舍棄錯(cuò)誤傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，或要求重新傳輸有錯(cuò)誤的數(shù)

11、據(jù)塊。預(yù)期所到達(dá)的結(jié)果單片機(jī)程序能夠調(diào)試成功，仿真模擬成功，硬件的銜接成功，最后實(shí)現(xiàn)的功能要顯現(xiàn)出來，即：未刷卡時(shí)，數(shù)碼管顯示橫線；刷無(wú)效卡時(shí)，報(bào)警燈閃爍，蜂鳴器響；刷有效卡但是可消費(fèi)值MN=0時(shí)，報(bào)警燈常亮2秒，蜂鳴器響2秒；刷卡失敗，蜂鳴器響 且數(shù)碼管顯示Er。指導(dǎo)教師簽字時(shí)間摘要隨著電子信息技術(shù)的開展，智能卡已經(jīng)在我們的生活中隨處可見。射頻識(shí)別卡正逐漸取代傳統(tǒng)的接觸式IC卡，成為智能卡領(lǐng)域的新潮流。射頻識(shí)別系統(tǒng)的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識(shí)別，對(duì)收費(fèi)控制系統(tǒng)的開展起著極其重要的意義。本文介紹了射頻卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理，通過射頻卡在中國(guó)的應(yīng)用與開展歷程，對(duì)射頻卡與無(wú)線讀卡模塊之

12、間的通信即IC總線通信，讀卡模塊與單片機(jī)的通信進(jìn)行了深入的分析，經(jīng)過奇偶校驗(yàn)來識(shí)別傳輸錯(cuò)誤，利用模塊化處理重點(diǎn)闡述了射頻卡讀寫器軟、硬件設(shè)計(jì)。根據(jù)自己所學(xué)的知識(shí)，提出自己對(duì)問題的解決對(duì)策，進(jìn)一步推動(dòng)收費(fèi)控制系統(tǒng)的開展。整個(gè)設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)過自制電路板進(jìn)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了PCB板，結(jié)合軟件進(jìn)行調(diào)試，根本能滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)射頻卡的注銷，注冊(cè)，充值，消費(fèi)的功能。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)射頻卡讀寫器AbstractWith the development of electronic information technology,intelligent card is in everywhere in our l

13、ife.Radio frequency identification card is gradually replacing the traditional contact type IC card, a smart card trend. Radio frequency identification system of RF card and reader can be completed without contact between the recognition, the charging control system development plays a very importan

14、t role.This paper introduces the radio frequency card inner structure and its working principle, through the radio frequency card application in China and development course, the radio frequency card reader module and wireless communication between IC bus communication, card reader module and MCU co

15、mmunication undertook thorough analysis, the use of modular treatment focuses on RF card reader the soft, hardware design. According to my knowledge, and put forward my problem solutions,to further promote the development of charging control system.The whole design is completed, after a test circuit

16、 board, realize the PCB plate, the combination of software debugging, the basic can meet the design requirements, realization of RF card registration, registration, recharge, consumption function.Key words: Single-chip microcomputerRFID cardReader目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc5802 第章緒論 PAGEREF _To

17、c5802 1 HYPERLINK l _Toc29183 1.1研究的背景及意義 PAGEREF _Toc29183 1 HYPERLINK l _Toc11201 1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc11201 2 HYPERLINK l _Toc12973 1.3國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc12973 2 HYPERLINK l _Toc31489 1.4本文主要研究工作 PAGEREF _Toc31489 3 HYPERLINK l _Toc23981 第2章射頻卡的識(shí)別系統(tǒng) PAGEREF _Toc23981 4 HYPERLINK l _Toc18912 2.1射

18、頻識(shí)別系統(tǒng)的分類 PAGEREF _Toc18912 4 HYPERLINK l _Toc13074 PAGEREF _Toc13074 4 HYPERLINK l _Toc28370 2.3射頻M1卡MIFARE卡 PAGEREF _Toc28370 5 HYPERLINK l _Toc4988 2.3.1M1卡的電氣特性 PAGEREF _Toc4988 5 HYPERLINK l _Toc9195 2.3.2射頻M1卡的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc9195 6 HYPERLINK l _Toc9418 2.3.3M1卡工作原理 PAGEREF _Toc9418 6 HYPERLIN

19、K l _Toc17245 第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc17245 8 HYPERLINK l _Toc7422 3.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)總述 PAGEREF _Toc7422 8 HYPERLINK l _Toc28063 3.2MCU主控制模塊 PAGEREF _Toc28063 8 HYPERLINK l _Toc20440 3.2.1單片機(jī)引腳功能說明 PAGEREF _Toc20440 9 HYPERLINK l _Toc6883 3.2.2STC89C52RC單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖 PAGEREF _Toc6883 11 HYPERLINK l _Toc30925 3.3射頻

20、讀卡模塊 PAGEREF _Toc30925 12 HYPERLINK l _Toc9568 3.3.1M101功能特點(diǎn) PAGEREF _Toc9568 13 HYPERLINK l _Toc610 3.3.2模塊引腳功能說明 PAGEREF _Toc610 13 HYPERLINK l _Toc25116 3.3.3無(wú)線讀卡模塊M101的電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc25116 14 HYPERLINK l _Toc16865 3.4通訊模塊 PAGEREF _Toc16865 15 HYPERLINK l _Toc15402 3.4.1串行通信模塊 PAGEREF _Toc15402

21、 15 HYPERLINK l _Toc32056 3.4.2IC總線通信模塊 PAGEREF _Toc32056 16 HYPERLINK l _Toc29760 3.5顯示模塊及繼電器動(dòng)作模塊 PAGEREF _Toc29760 16 HYPERLINK l _Toc17089 3.6蜂鳴器報(bào)警模塊 PAGEREF _Toc17089 17 HYPERLINK l _Toc21990 第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc21990 19 HYPERLINK l _Toc5163 4.1編程思想及編程語(yǔ)言 PAGEREF _Toc5163 19 HYPERLINK l _Toc22

22、318 4.2主程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc22318 19 HYPERLINK l _Toc9695 4.3射頻讀寫卡子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc9695 20 HYPERLINK l _Toc32531 4.3.1寫(設(shè)置)RFID卡 PAGEREF _Toc32531 20 HYPERLINK l _Toc15954 4.3.2讀RFID卡 PAGEREF _Toc15954 21 HYPERLINK l _Toc4084 4.3.3射頻卡與讀寫器間的通信程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc4084 21 HYPERLINK l _Toc23843 4.4刷卡無(wú)效子程序設(shè)計(jì)

23、PAGEREF _Toc23843 22 HYPERLINK l _Toc20476 4.5刷卡有效子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20476 22 HYPERLINK l _Toc17647 4.6系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc17647 24 HYPERLINK l _Toc19331 第5章Protel99SE原理圖和印制電路板的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc19331 25 HYPERLINK l _Toc18926 5.1Protel99SE的安裝與啟動(dòng) PAGEREF _Toc18926 25 HYPERLINK l _Toc4328 5.2電路原理圖設(shè)計(jì)和繪制 PAGER

24、EF _Toc4328 25 HYPERLINK l _Toc19252 5.3PCB板的布置與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc19252 25 HYPERLINK l _Toc11476 5.4PCB板的布線 PAGEREF _Toc11476 26 HYPERLINK l _Toc23517 第6章總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc23517 27 HYPERLINK l _Toc697 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc697 28 HYPERLINK l _Toc9007 致謝 PAGEREF _Toc9007 29 HYPERLINK l _Toc12255 附錄 PAGEREF _

25、Toc12255 30 HYPERLINK l _Toc30724 附錄A外文資料 PAGEREF _Toc30724 30 HYPERLINK l _Toc27556 附錄B系統(tǒng)的硬件原理圖 PAGEREF _Toc27556 37 HYPERLINK l _Toc10378 附錄C系統(tǒng)的PCB圖 PAGEREF _Toc10378 37 HYPERLINK l _Toc30392 附錄D系統(tǒng)實(shí)物圖 PAGEREF _Toc30392 38 HYPERLINK l _Toc22782 附錄E系統(tǒng)源程序 PAGEREF _Toc22782 39第章緒論1.1研究的背景及意義射頻識(shí)別(Radio

26、 Frequency Identification，簡(jiǎn)稱RFID)技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種天線的，非接觸方式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是近幾年來開展的前沿科技工程。該技術(shù)主要是利用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸式的通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。射頻識(shí)別技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)在于非接觸性，因此完成識(shí)別工作時(shí)無(wú)需人工干預(yù)，能夠?qū)崿F(xiàn)識(shí)別自動(dòng)化且不易損壞；可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)射頻標(biāo)簽，操作快捷方便；射頻標(biāo)簽不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，且可以穿透非金屬物體進(jìn)行識(shí)別，抗干擾能力強(qiáng)。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。研究RFID產(chǎn)業(yè)對(duì)提升社會(huì)信息化水平、促進(jìn)

27、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)開展、提高人民生活質(zhì)量、增強(qiáng)公共平安與國(guó)防平安等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，具有戰(zhàn)略性的重大意義。射頻卡又叫非接觸式IC卡，誕生于90年代初，是世界上最近幾年開展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它成功地將射頻識(shí)技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來，解決了無(wú)源(卡中無(wú)電源)和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)域 的一大突破。由于存在著磁卡和接觸式IC卡不可比較的優(yōu)點(diǎn)，使之一經(jīng)問世，便立即引起廣泛的關(guān)注，并以驚人的速度得到推廣應(yīng)用。射頻卡與接觸式IC卡相比較，非接觸式卡具有以下優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，操作方便，快速，防沖突非接觸式卡中有快速防沖突機(jī)制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，可以適合于多種應(yīng)用加密性能好。隨著社會(huì)的不斷向前推移，人們

28、生活水平的不斷提高，也就意味著人們的消費(fèi)水平也有了很大的提高，商家的收費(fèi)系統(tǒng)也有很大的改良，應(yīng)用于生活中許多消費(fèi)控制系統(tǒng)中，如汽車消毒收費(fèi)系統(tǒng)，公交刷卡，售飯收費(fèi)系統(tǒng)，門禁，電梯刷卡系統(tǒng)，交通收費(fèi)，停車收費(fèi)等。汽車已經(jīng)成為人類生活中必不可少的一局部，私家車的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，然而，汽車就像一個(gè)流動(dòng)的“房子，在汽車這個(gè)流動(dòng)的“房子內(nèi)，必不可免的存在著有毒物質(zhì)的威脅，而且車廂內(nèi)的密閉性以及內(nèi)飾原料的不明確性，往往使得這些有毒物質(zhì)對(duì)人體的影響更大，2007年11月，由多家知名媒體支持，國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心負(fù)責(zé)檢測(cè)的“健康汽車大型車內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)活動(dòng)，經(jīng)過近兩個(gè)月的分批次檢測(cè)后正式結(jié)束。發(fā)現(xiàn)了很多有毒

29、物質(zhì)超標(biāo)，尤其是新車，所以汽車消毒也是人們生活中必不可少的一局部，其中汽車消毒機(jī)就是利用了此射頻識(shí)別技術(shù)，收費(fèi)控制模塊來實(shí)現(xiàn)的對(duì)汽車消毒。1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀射頻識(shí)別技術(shù)在國(guó)外開展的速度很快，RFID產(chǎn)品種類很多，象德州儀表、Motoro1a、Phllips等等世界著名廠家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品，并且它們的產(chǎn)品各有特點(diǎn)，自成系列。射頻識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域：汽車、火車等交通監(jiān)控；高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)；停車場(chǎng)管理系統(tǒng)；物品管理；流水線生產(chǎn)自動(dòng)化；平安出入檢查；倉(cāng)儲(chǔ)管理；動(dòng)物管理；車輛防盜等等。RFID的應(yīng)用仍在層出不窮。如澳大利亞將它的RFTD產(chǎn)品用于澳

30、機(jī)場(chǎng)旅客行李管理中并發(fā)揮了出色的作用，歐共體宣布1997年開始生產(chǎn)的新車型必須具有基于RFID技術(shù)的防盜系統(tǒng)，瑞士國(guó)家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝 RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，調(diào)度員可以實(shí)時(shí)的掌握火車運(yùn)行情況，不僅利于管理，還大大減小發(fā)生事故可能性，1996年1月韓國(guó)在漢城的600輛公共汽車上安裝RFID系統(tǒng)用于電子月票，還方案將這套系統(tǒng)推廣到鐵路和其它城市，德國(guó)漢莎航空公司試用非接觸的射頻卡作為飛機(jī)票，改變了傳統(tǒng)的機(jī)票購(gòu)銷方式，簡(jiǎn)化了機(jī)場(chǎng)人關(guān)的手續(xù)，德國(guó)BMW公司將射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用在汽車生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程控制中，Motoro1a公司在超凈車間里利用 RFID 系統(tǒng)來控制流水線的零件流向等等

31、。1.3國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)在政府在1993年制定的金卡工程實(shí)施方案及全國(guó)范圍的金融卡網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的10年規(guī)劃，是一個(gè)旨在加速推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程的重大國(guó)家級(jí)工程。由此各種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的開展及應(yīng)用十分迅猛?，F(xiàn)在，射頻識(shí)別技術(shù)做為一種新興的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，也將在中國(guó)很快地普及，可以說我國(guó)射頻識(shí)別產(chǎn)品的市場(chǎng)是十分巨大的，舉一個(gè)例子來說明，利用射頻識(shí)別技術(shù)的不停車高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是將來的開展方向，人工收費(fèi)包括IC卡的停車收費(fèi)方式也終將被淘汰。隨著經(jīng)濟(jì)交流、旅游的開展、我國(guó)的高速公路開展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁、對(duì)自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)的需求會(huì)日益增長(zhǎng)、我國(guó)的國(guó)土面積大、公路多、車輛多，預(yù)計(jì)在未來十年內(nèi)將有數(shù)十億元的需求。

32、國(guó)內(nèi)已有幾家公司在引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)自己的射頻識(shí)別系統(tǒng)?，F(xiàn)在，在錦山的一條高速公路上已應(yīng)用了非接觸射頻卡自動(dòng)收費(fèi)，上海的公共汽車使用了電子月票，北京的機(jī)場(chǎng)高速公路上、深圳的皇崗口岸也使用了射頻識(shí)別系統(tǒng)收費(fèi)等等。高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是RFID技術(shù)最成功的應(yīng)用之一。目前中國(guó)的高速公路開展非常快，地區(qū)經(jīng)濟(jì)開展的先決條件就是有便利的交通條件，而高速公路收費(fèi)卻存在一些問題，一是交通堵塞，收費(fèi)站口，許多車輛要停車排隊(duì)，成為交通瓶頸問題；二是少數(shù)不法的收費(fèi)員貪污路費(fèi)、使國(guó)家損失了相當(dāng)?shù)呢?cái)政收入。RFID技術(shù)應(yīng)用在高速公路自動(dòng)收費(fèi)上能夠充分表達(dá)它非接觸識(shí)別的優(yōu)勢(shì)。讓車輛高速通過收費(fèi)站的同時(shí)自動(dòng)完成收費(fèi)。

33、同時(shí)可以解決收費(fèi)員貪污路費(fèi)及交通擁堵的問題。射頻識(shí)別技術(shù)在中國(guó)處于一個(gè)剛剛起步的階段，但是它的開展?jié)摿κ蔷薮蟮?，它的前景非常誘人。在信息社會(huì)，對(duì)于各種信息的獲取及處理要求快速、準(zhǔn)確、在不久的將來RFID技術(shù)就將同其它識(shí)別技術(shù)一樣深入我們的生活、改善我們的生活。對(duì)于這樣一個(gè)新技術(shù)，我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)宣傳力度，希望能夠盡早普及它，利用它，提高我們的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。1.4本文主要研究工作射頻識(shí)別技術(shù)是一個(gè)涉及范圍相當(dāng)廣的課題，它包含了數(shù)字編碼理論、密碼學(xué)、校驗(yàn)與糾錯(cuò)理論、單片機(jī)接口技術(shù)、MCU編程等領(lǐng)域。該課題的研究方案主要是基于對(duì)射頻識(shí)別相關(guān)理論和技術(shù)的深入研究的根底上，設(shè)計(jì)了一套射頻卡收費(fèi)管理系統(tǒng)

34、并實(shí)現(xiàn)，采用硬件和軟件的協(xié)同設(shè)計(jì)，完成其初步的驗(yàn)證工作及其系統(tǒng)優(yōu)化和調(diào)試等。既不局限于單個(gè)用戶的汽車消毒，又不超出當(dāng)前國(guó)內(nèi)城市居民的經(jīng)濟(jì)水平。本設(shè)計(jì)包括射頻卡收費(fèi)控制器的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)，本文所研究的主要工作如下：(1)文中提供了M101射頻模塊作為實(shí)現(xiàn)射頻卡收費(fèi)系統(tǒng)的物理根底。(2)文中提供了射頻卡收費(fèi)控制模塊的硬件框圖設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了STC89C52單片系統(tǒng)電路、繼電器動(dòng)作電路、報(bào)警燈動(dòng)作電路、MAX232串口工作電路、USB工作電路、數(shù)碼管顯示電路、射頻卡模塊電路、電源電路等硬件電路原理圖。(3)文中提供了射頻卡汽車消毒機(jī)收費(fèi)主程序，并詳細(xì)論述了該軟件流程籌劃方案。第2章射頻卡的識(shí)

35、別系統(tǒng)2.1射頻識(shí)別系統(tǒng)的分類RFID系統(tǒng)的分類方法主要有以下幾種：按工作方式分類可分為主動(dòng)式系統(tǒng)和被動(dòng)式系統(tǒng)。主動(dòng)式系統(tǒng)中射頻系統(tǒng)使用自身的能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器，被動(dòng)式系統(tǒng)中射頻卡是在收到讀寫器發(fā)出的射頻信號(hào)后才被喚醒。這樣可以防止互相之間的干擾。按射頻卡有無(wú)電池可分為無(wú)源系統(tǒng)和有源系統(tǒng)。無(wú)源系統(tǒng)一般識(shí)別距離短，使用壽命較長(zhǎng)。有源系統(tǒng)一般識(shí)別距離長(zhǎng)，使用壽命取決于電池容量里。按讀寫方式將射頻卡分為三種：可讀寫(RW)、一次寫入屢次讀出(WORM)和只讀(R0)。RW卡本錢LLWORM卡和R0卡高，WORM卡是用戶可以一次寫入數(shù)據(jù)，寫入后數(shù)據(jù)不能改變。RO卡存入數(shù)據(jù)后不能更改。按工作距離

36、分為遠(yuǎn)程、近程和超近程系統(tǒng)。識(shí)別距離在100cm以上的系統(tǒng)稱遠(yuǎn)程系統(tǒng)：識(shí)別距離10cm至100cm的系統(tǒng)稱近程系統(tǒng)：識(shí)別距離0.2cm至10cm的系統(tǒng)統(tǒng)稱超近程系統(tǒng)。射頻識(shí)別RFID系統(tǒng)為無(wú)源系統(tǒng)，即射頻卡內(nèi)不含電池，射頻卡的能量是由讀寫器發(fā)出的射頻脈沖提供。非接觸式射頻卡系統(tǒng)是基于射頻法的系統(tǒng)。射頻法是運(yùn)用L-C振蕩回路工作的RFID系統(tǒng)工作過程如下：(1)讀寫器在一個(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、工作頻率和天線尺寸。(2)射頻卡進(jìn)入這個(gè)區(qū)域時(shí)，接收到讀寫器的射頻脈沖，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。(3)數(shù)據(jù)解調(diào)局部從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出命

37、令和數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接受指令完成存儲(chǔ)、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。(4)如需要發(fā)送數(shù)據(jù)，那么將數(shù)據(jù)調(diào)制后從收發(fā)模塊發(fā)送出去。(5)讀寫器接收到返回的數(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)可通過RS232，RS485或無(wú)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)保持同步。2.3射頻M1卡MIFARE卡MIFARE技術(shù)是Philips公司推出的一種射頻雙界面卡技術(shù)，目前已被ISO/IEC制定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：ISO/IEC 14443A標(biāo)準(zhǔn)。MIFARE射頻卡目前占據(jù)世界射頻卡市場(chǎng)80的份額。MIFARE射頻卡的核心是Phili

38、ps公司的MIFARE 1 IC S50系列微晶片，它確定了卡片的特性以及卡片讀寫器的諸多性能。MIFARE射頻卡采用先進(jìn)的芯片制造工藝制作，內(nèi)建有高速的CMOS EEPROM、MCU等?？ㄆ铣薎C微晶片及一副高效率天線外，無(wú)任何其他元件。射頻卡工作頻率為13.56MHz，標(biāo)準(zhǔn)操作距離為100mm，與卡片讀寫器的通信速率高達(dá)106Kbit/s。MIFARE射頻卡具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)通信加密技術(shù)，需要雙向驗(yàn)證密碼系統(tǒng)，且具有防重疊功能，即能在同一時(shí)間處理讀寫器天線的有效工作距離內(nèi)的多張卡片。MIFARE射頻卡與讀寫器通信使用握手式半雙工通信協(xié)議，卡片上有高速的CRC協(xié)處理器，符合CCITT標(biāo)準(zhǔn)。M

39、IFARE 1 S50射頻卡卡片上內(nèi)建8K(bit)存儲(chǔ)容量EEPROM并被劃分為16個(gè)扇 區(qū)，每個(gè)扇區(qū)劃分為4個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊?？ㄆ线€內(nèi)建有增值/減值的專項(xiàng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算電路，非常適合公交/地鐵等行業(yè)的檢票/收費(fèi)系統(tǒng)?？ㄆ系臄?shù)據(jù)讀寫可超過10萬(wàn)次以上，數(shù)據(jù)保存期可達(dá)10年以上，且卡片抗靜電保護(hù)能力達(dá)2000V以上。2.3.1M1卡的電氣特性容量為8K位EEPROM分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)為4塊，每塊16個(gè)字節(jié)，以塊為存取單位每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立的一組密碼及訪問控制每張卡有唯一序列號(hào)，為32位具有防沖突機(jī)制，支持多卡操作無(wú)電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯和通訊邏輯電路數(shù)據(jù)保存期為10年，可改寫10萬(wàn)次，

40、讀無(wú)限次工作溫度：-20-50(濕度為90)工作頻率：通信速率：106 KBPS讀寫距離：10 cm以內(nèi)(與讀寫器有關(guān))制作標(biāo)準(zhǔn)：ISO 14443，ISO 10536芯片：Philips MIFARE 1 S502.3.2射頻M1卡的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)M1卡片的存儲(chǔ)容量為8192 bit X 1位字長(zhǎng)(即1KX8位字長(zhǎng))，采用EEPROM作為存儲(chǔ)介質(zhì)，整個(gè)結(jié)構(gòu)劃分為16個(gè)扇區(qū)，編為扇區(qū)015。每個(gè)扇區(qū)有4個(gè)塊(Block)，分別為塊0，塊1，塊2和塊3。每個(gè)塊有16個(gè)字節(jié)。一個(gè)扇區(qū)共有16 Byte X4=64 Byte。每個(gè)扇區(qū)的塊3(即第四塊)包含了該扇區(qū)的密碼A(6個(gè)字節(jié))、存取控制(4個(gè)字節(jié))

41、、密碼B(6個(gè)字節(jié))，是一個(gè)特殊的塊，具體結(jié)構(gòu)如表2-1所示。其余三個(gè)塊是一般的數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)塊有兩種應(yīng)用方法，一種是用作一般的數(shù)據(jù)保存用，直接讀寫。另一種用法是用作數(shù)值塊，可以進(jìn)行初始化值、加值、減值、讀值的運(yùn)算。系統(tǒng)配用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的功能。但扇區(qū)0的塊0是特殊的，是廠商代碼，已固化，不可改寫。表2-1塊3的控制結(jié)構(gòu)A0 A1 A2 A3 A4 A5FF 07 80 69B0 B1 B2 B3 B4 B5密碼A6字節(jié)存取控制4字節(jié)密碼B6字節(jié)每個(gè)扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨(dú)立的，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。密碼A不可以被讀出，但在知道密碼A的條件下可以為其寫入新值；在知道密碼

42、A的條件下，可以讀寫控制位，可以讀寫密碼B；密碼B可以被讀出，所以它就不能作為認(rèn)證的密鑰，只能用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在存取控制中每個(gè)塊都有相應(yīng)的三個(gè)控制位，控制位在每個(gè)扇區(qū)的塊3中，控制字的定義如表2-2所示。表2-2塊3控制字的定義名稱控制字塊0C10C20C30塊1C11C21C31塊2C12C22C32塊3C13C23C33每個(gè)數(shù)據(jù)塊和扇區(qū)尾塊的訪問控制由3位二進(jìn)制數(shù)決定，被稱為控制位，三個(gè)控制位以正和反兩種形式存在于存取控制字節(jié)中，決定了該塊的訪問權(quán)限，如進(jìn)行減值操作必須驗(yàn)證KEY A，進(jìn)行加值操作必須驗(yàn)證KEY B等等。三個(gè)控制位在存取控制字節(jié)中的位置如表2-3所示，字節(jié)9為備用字節(jié)，默認(rèn)值

43、為ox69。表2-3控制字的位置分布Bit76543210字節(jié)6C23-bC22-bC21-bC20-bC13-bC12-bC11-bC10-b字節(jié)7C13C12C11C10C33-bC32-bC31-bC30-b字節(jié)8C33C32C31C30C23C22C21C202.3.3M1卡工作原理卡片的電氣局部只由一個(gè)天線和ASIC組成?？ㄆ奶炀€是只有幾組繞線的線圈，很適于封裝到ISO卡片中。卡片的ASIC由一個(gè)高速(106KB波特率)的RF接口，一個(gè)控制單元和一個(gè)8K位EEPROM組成。其工作原理為：讀寫器向M1卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同

44、，在電磁波的鼓勵(lì)下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖茫瑢㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)所積累的電荷到達(dá)2V時(shí)，此電容可作電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)總述根據(jù)題目要求，射頻卡收費(fèi)系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)的接受，傳遞，輸入，顯示和處理五種功能，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。射頻卡收費(fèi)控制器的硬件從功能上來劃分大致可分為幾個(gè)模塊，包括MCU主控制模塊、射頻M101無(wú)線讀卡模塊及天線、通訊模塊、顯示模塊、繼電器、蜂鳴器報(bào)警模塊。單片機(jī)按鍵和密碼繼電器讀卡模塊讀卡寫卡減1圖2

45、-1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的工作原理：讀寫器在一個(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、工作頻率和天線尺寸。射頻卡進(jìn)入這個(gè)區(qū)域時(shí)，接收到讀寫器的射頻脈沖，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。數(shù)據(jù)解調(diào)局部從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出命令和數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接受指令完成存儲(chǔ)、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。如需要發(fā)送數(shù)據(jù)，那么將數(shù)據(jù)調(diào)制后從收發(fā)模塊發(fā)送出去。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)保持同步，讀寫器接收到返回的數(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，通過IIC總線將數(shù)據(jù)傳送到STC89C52單片，再經(jīng)過單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理

46、來實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的控制，從而實(shí)現(xiàn)射頻卡的收費(fèi)控制。3.2MCU主控制模塊MCU主控模塊是射頻卡讀寫器的核心局部，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)上電后對(duì)各個(gè)模塊的初始化、控制通信模塊完成與上位機(jī)進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信、控制顯示模塊顯示數(shù)據(jù)、聲光報(bào)警、控制射頻模塊通過天線完成對(duì)射頻卡的各種操作等，保證系統(tǒng)能夠有序、穩(wěn)定的工作。系統(tǒng)的主控模塊采用單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心。在單片機(jī)選型的過程中主要考慮了單片機(jī)的計(jì)算速度、處理能力、穩(wěn)定性、定時(shí)器和中斷資源、片內(nèi)集成的洲和ROM大小等因數(shù)。根據(jù)市場(chǎng)上單片機(jī)的性能、價(jià)格、應(yīng)用領(lǐng)域的不同，加之綜合考慮諸如單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的容量、外部中斷及定時(shí)中斷功能、開發(fā)的方便性等因素，從眾多的八位

47、微處理器中選擇了STC89C52RC單片機(jī)作為系統(tǒng)的MCU，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)，它是MCS-51單片機(jī)的擴(kuò)展型號(hào)，其指令與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容。MCS-51系列單片機(jī)使用馮-諾依曼結(jié)構(gòu)，所有內(nèi)存和外設(shè)均使用統(tǒng)一的地址空間，同時(shí)使用先進(jìn)的精簡(jiǎn)指令集(RISC)結(jié)構(gòu)是目前所有內(nèi)部集成Flash存儲(chǔ)器產(chǎn)品中功耗最低的一種。MCS-51系列單片機(jī)在超低功耗和功能集成等方面有明顯的特點(diǎn)。具備適合應(yīng)用在電池供電的便攜式裝置、超長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作的設(shè)備等領(lǐng)域的特點(diǎn)，更具有開發(fā)方便、可以現(xiàn)場(chǎng)編程等優(yōu)點(diǎn)。STC89C52RC內(nèi)置8K的Flash

48、存儲(chǔ)器和512字節(jié)RAM，具有3個(gè)16位計(jì)數(shù)器和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串行通信口，支持ISP程序下載方便程序的調(diào)試，此外它還具有良好的溫度特性、穩(wěn)定性和性價(jià)比。3.2.1單片機(jī)引腳功能說明如圖3-1所示為STC89C52RC單片機(jī)的管腳圖。VCC40引腳：電源電壓VSS20引腳：接地P0端口，3932引腳：P0口是一個(gè)漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫入“1時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，那么

49、輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。P1端口P1.7，18引腳：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)吸收或者輸出電流方式4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。此外，和還可以作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部技術(shù)輸入和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入。在對(duì)Flash ROM編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1要接收低8位地址。圖3-1STC89C52RC單片機(jī)的管腳圖P2端口，2128引腳：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)吸

50、收或輸出電流方式4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。P2作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器如執(zhí)行“MOVX DPTR指令時(shí)，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器如執(zhí)行“MOVX R1指令時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容就是專用存放器SFR區(qū)中的P2存放器的內(nèi)容，在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。在對(duì)Flash ROM編程和程序校驗(yàn)期間，P2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3端口，1017引腳：P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)

51、動(dòng)吸收或輸出電流方式4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流。在對(duì)Flash ROM編程或程序校驗(yàn)時(shí)，P3還接收一些控制信號(hào)。P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能，如表3-1所示：表3-1P3口引腳復(fù)用功能引腳號(hào)復(fù)用功能RXD串行輸入口TXD串行輸出口INT0外部中斷0INT1外部中斷1T0定時(shí)器0的外部輸入T1定時(shí)器1的外部輸入WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通RST9引腳：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)單

52、片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST引腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊存放器AUXR地址8EH上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG30引腳：地址鎖存控制信號(hào)ALE是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時(shí)，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(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址位8EH的SFR的第0位置“1，ALE操作將無(wú)效。這一位置“1，ALE僅在執(zhí)行MOVXP或MOV

53、指令時(shí)有效。否那么，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位地址位8EH的SFR的第0位的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。PSEN29引腳：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)PSEN是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89C51RC從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP31引腳：訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定位RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在Flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL

54、119引腳：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL218引腳：振蕩器反相放大器的輸入端。3.2.2STC89C52RC單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖如圖3-2所示，為單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖，P0口控制系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果，且P0口外部連；IC總線與射頻模塊M101連接；P2口為數(shù)碼管顯示接口；晶振Y選用110592MHz；R5與C6為單片機(jī)構(gòu)成上電復(fù)位，RXD、TXD為單片機(jī)下載程序接口。圖3-2單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖3.3射頻讀卡模塊射頻讀卡模塊是非接觸式IC卡讀寫器的關(guān)鍵局部，通過該局部與非接觸式IC卡進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。射頻讀卡模塊采用的是M101無(wú)線讀卡模塊，其主要部件就是射頻基站芯片，這里選用的

55、是NXP公司的射頻基站芯片MFRC500。MFRC500是應(yīng)用于非接觸通信中高度集成讀卡IC系列的成員，利用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了下所有類型的被動(dòng)非接觸通信方式和協(xié)議。MFRC500支持IS014443A的所有層協(xié)議。內(nèi)部的發(fā)送器不需要增加有源電路就能夠驅(qū)動(dòng)近距離天線實(shí)現(xiàn)通信(通信距離可達(dá)100mm)。接收局部提供一個(gè)鞏固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于處理IS014443A兼容的非接觸式IC卡的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)局部處理IS014443A幀和錯(cuò)誤檢測(cè)(奇偶和CRC校驗(yàn))。另外，它支持快速的CRYPTOI平安算法來驗(yàn)證MIFARE Classic產(chǎn)品。方便的并行接口能夠直接與8位的微處理器相

56、連，為讀寫器/終端的設(shè)計(jì)提供了更高的靈活性。3.3.1M101功能特點(diǎn)1、采用PHILIPS高度集成讀卡芯片MFRC500及其兼容芯片2、支持Mifare one S50，S70，SAM9600，SAM38400及其兼容卡片3、超小體積，僅4、具有RS485控制方向線可聯(lián)網(wǎng)和可控蜂鳴器信號(hào)輸出5、簡(jiǎn)單的命令集可完成對(duì)卡片的全部操作6、可提供C51函數(shù)庫(kù) (例程)及windows操作系統(tǒng)下的例程函數(shù)庫(kù)供二次開發(fā)7、基于模塊的擴(kuò)展功能很強(qiáng)可根據(jù)用戶要求修改軟件定制用戶要求修改軟件定制個(gè)性化模塊,不用改變線路板；用戶要求修改軟件定制用戶要求修改軟件定制8、通用協(xié)議：UART:適用于PC機(jī)或8位UAR

57、T的單片機(jī)，默認(rèn)波特率19200BPS。IC：適用于單片機(jī)，最大通訊速率400K9、默認(rèn)為自動(dòng)尋卡方式，當(dāng)卡片進(jìn)入到天線區(qū)后PB5引腳上出現(xiàn)低 電平，上位機(jī)可直接通過尋卡指令讀取卡片序列號(hào)10、自帶看門狗功能模塊引腳功能說明如圖3-3所示是無(wú)線讀卡模塊的管腳。圖3-3無(wú)線讀卡模塊的管腳1、PA0/RST：一般I/O口；PSAM卡復(fù)位2、PA1/CLK：一般I/O口(默認(rèn))；PSAM卡時(shí)鐘頻率輸出3、PA2/DATA、一般I/O口；PSAM卡數(shù)據(jù)4、PA3：僅能作為輸入口且上電時(shí)不能為0低電平5、PA4：一般I/O口6、VCC：電源5V同26腳，但在102模塊中必須接，其他模塊可省去7、PA5：

58、一般I/O口8、PA6/MOSI：一般I/O口12、RE：天線數(shù)據(jù)接收管腳(可以直接連接天線相應(yīng)名稱的管腳)13、TGND：天線地(可以直接連接天線相應(yīng)名稱的管腳)14、TX1：天線1發(fā)送管腳(可以直接連接天線相應(yīng)名稱 的管腳)15、TX2：天線2發(fā)送管腳可以直接連接天線相應(yīng)名稱的管腳)18、TGND：天線地同13腳，但在102模塊中必須接，其他模塊可省去19、PB5/SCK：一般I/O口；有無(wú)卡指示(默認(rèn))20、PB4/NSS：一般I/O口；RS485方向轉(zhuǎn)換控制21、PB3/TXD：一般I/O口；串口發(fā)送端(默認(rèn))22、PB2/RXD：一般I/O口；串口接收端(默認(rèn))23、PB1/SDA：

59、一般I/O口(默認(rèn))；IC數(shù)據(jù)，無(wú)上拉24、PB0/SCL：一般I/O口(默認(rèn))；IC時(shí)鐘輸入端，無(wú)上拉25、GND：數(shù)據(jù)地26、VCC：電源5V3.3.3無(wú)線讀卡模塊M101的電路設(shè)計(jì)如圖3-4所示為模塊的電路設(shè)計(jì)原理圖。U7為天線局部，PB0、PB1為IC總線，即為SCL和SDA。天線的組成局部包括低通濾波電路、接收電路、天線匹配電路和天線線圈四個(gè)局部。低通濾波電路：讀卡器的工作頻率由一個(gè)13.56MHz的石英晶體產(chǎn)生，在產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)RC500以及驅(qū)動(dòng)天線的能量載波的基頻同時(shí)石英晶體也產(chǎn)生高次諧波。由國(guó)際EMC規(guī)定可知，為了抑制住13.56MHz中的三次、五次和高次諧波，設(shè)計(jì)電路時(shí)在射頻模塊發(fā)

60、送端口即TX1腳，IX2腳和地TVSS腳之間引入一個(gè)低通濾波器電路。接收電路：RC500的內(nèi)部接受電路是利用非接觸式IC卡的返回應(yīng)答信號(hào)在副載波的雙邊帶上都有調(diào)制這一概念來工作的。根據(jù)RC500的芯片手冊(cè)，由RC500芯片內(nèi)部所產(chǎn)生的VMID作為接收信號(hào)引腳RX的輸入偏置。為了減少干擾，提供一個(gè)穩(wěn)定的參圖3-4模塊的電路設(shè)計(jì)原理圖考電壓，在VMID和地TVSS之間連接了一個(gè)O1uF電容C4，同時(shí)在RX和VMID引腳間連接了一個(gè)820Q的電阻R2作為分壓器；R1為2.7K，C3為15pF。其工作過程為：天線拾取的信號(hào)經(jīng)過天線匹配電路送到Rx腳；MF RC500的內(nèi)部接收器對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解調(diào)并根