P89LPC932在射頻門禁控制系統(tǒng)中的應(yīng)用-新品速遞

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西安交通大學(xué)曹銀強(qiáng)王毅邵憲太

系統(tǒng)概述

門禁控制領(lǐng)域中，讀卡器通訊器讀取各類非接觸式身份識(shí)別卡，將ID信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，采用串行通訊方式與各類控制設(shè)備相連，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的管理和控制功能。本文所介紹的車輛門禁控制系統(tǒng)，采用射頻通訊器識(shí)別用戶ID，充分利用增強(qiáng)型高速8051單片機(jī)P89LPC932資源，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制的大容量、低成本、快速響應(yīng)車輛門禁系統(tǒng)。

系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)采用Autotag射頻通訊器識(shí)別用戶電子標(biāo)簽，增強(qiáng)型8051單片機(jī)P89LPC932作為主控芯片。該系統(tǒng)充分利用單片機(jī)片內(nèi)資源，所有1000個(gè)用戶ID碼和相應(yīng)權(quán)限均存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)，不需擴(kuò)充任何外部存儲(chǔ)器件，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化、簡(jiǎn)化。主控芯片讀取用戶數(shù)據(jù)信號(hào)并根據(jù)用戶權(quán)限情況做出是否開(kāi)門信號(hào)，并對(duì)異常做出聲光報(bào)警，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于0.9s，響應(yīng)距離8m。系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

P89LPC932單片機(jī)特性介紹

LPC932是一款低功耗、低價(jià)格單片封裝的微控制器，采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行時(shí)間只需2到4個(gè)時(shí)鐘周期，6倍于標(biāo)準(zhǔn)80C51器件，電源電壓低，操作電壓范圍為2.4～3.6V。同時(shí)集成了許多系統(tǒng)級(jí)的功能，這樣可大大減少元件的數(shù)目、電路板面積以及系統(tǒng)的成本。片內(nèi)具有8KBFlash程序存儲(chǔ)器，1KB可擦除扇區(qū)和64字節(jié)可擦除頁(yè)規(guī)格；256字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；512字節(jié)附加片內(nèi)RAM，512字節(jié)片內(nèi)用戶數(shù)據(jù)EEPROM存儲(chǔ)區(qū)可用來(lái)存放器件序列碼及設(shè)置參數(shù)等；4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，8個(gè)鍵盤中斷輸入，另加2路外部中斷輸入；可配置的片內(nèi)振蕩器及其頻率范圍和RC振蕩器選項(xiàng)（通過(guò)用戶可編程Flash配置位選擇），選擇RC振蕩器時(shí)不需要外接振蕩器件。選擇片內(nèi)振蕩和片內(nèi)復(fù)位時(shí)可多達(dá)26個(gè)I/O口，所有口線均有20mA的LED驅(qū)動(dòng)能力。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本門禁控制系統(tǒng)硬件主要部分如圖2所示

圖中可以按照功能分為以下幾部分。

主控制器

采用公司的P89LPC932，是控制系統(tǒng)的部件。上電后從EEPROM中讀取密碼。當(dāng)車輛觸發(fā)入口感應(yīng)線圈，產(chǎn)生外部觸發(fā)1，該觸發(fā)信號(hào)送入單片機(jī)和通訊器。單片機(jī)產(chǎn)生外部中斷，開(kāi)始準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù)。通訊器響應(yīng)該觸發(fā)信號(hào)，開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。單片機(jī)片內(nèi)在FLASH中存儲(chǔ)有1000個(gè)用戶ID碼，每個(gè)用戶ID占用4個(gè)字節(jié)。同時(shí)用戶權(quán)限資料存儲(chǔ)在片內(nèi)的EEPROM中，每個(gè)用戶占用半個(gè)字節(jié)。當(dāng)判別所讀到的ID存在且合法，則發(fā)出開(kāi)門信號(hào)。若ID非法，則進(jìn)行聲光報(bào)警。當(dāng)車輛駛過(guò)出口線圈，觸發(fā)外部中斷2，單片機(jī)發(fā)出關(guān)門信號(hào)。

數(shù)據(jù)讀取部分

本系統(tǒng)采用Autotag通訊器識(shí)別用戶ID并送出RS-232電平信號(hào)。Autotag通訊器工作頻率為433.9MHz，將由電子標(biāo)簽讀出的的32位代碼通過(guò)RS232傳輸線發(fā)出。發(fā)送數(shù)據(jù)格式為：8個(gè)數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，一個(gè)結(jié)束位，波特率為9600。當(dāng)車輛到達(dá)入口，觸發(fā)感應(yīng)線圈，通訊器開(kāi)始工作，識(shí)別安裝于車輛上的電子標(biāo)簽，并將用戶ID碼轉(zhuǎn)換為RS-232電平信號(hào)，由MAX3232將其轉(zhuǎn)換為TTL電平信號(hào)并送入單片機(jī)串口。

系統(tǒng)的服務(wù)模塊包括顯示電路和聲光報(bào)警電路。顯示電路通過(guò)譯碼/驅(qū)動(dòng)器CD4511將BCD碼譯為7段LED顯示，并驅(qū)動(dòng)LED顯示，利用24譯碼器74HC139進(jìn)行LED位選。聲光報(bào)警部分采用單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管進(jìn)行光報(bào)警，因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)20mA，通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行聲報(bào)警。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)軟件從功能上可以分為幾大模塊：讀取用戶ID并判別合法性模塊、系統(tǒng)和用戶權(quán)限管理模塊、聲光報(bào)警模塊、鍵盤模塊、顯示模塊。其中讀取用戶ID并判別合法性模塊和用戶權(quán)限管理模塊是本系統(tǒng)的模塊。

在主程序中主要完成上電初始化、初始密碼讀取，并對(duì)不同模塊入口標(biāo)志進(jìn)行循環(huán)掃描，根據(jù)標(biāo)志的不同狀態(tài)，進(jìn)入不同的子程序模塊，做出響應(yīng)的處理。

主程序簡(jiǎn)要流程如圖5所示。

讀取用戶ID子程序

本系統(tǒng)讀取ID子程序采用外部觸發(fā)方式。當(dāng)有外部中斷觸發(fā)時(shí)，單片進(jìn)入外部中斷處理函數(shù)，進(jìn)行用戶ID的讀取。部分C源代碼如下所示。函數(shù)trigger_ISR()為外部觸發(fā)中斷處理函數(shù)。

Autotag通訊器將電子標(biāo)簽的32位代碼轉(zhuǎn)化為10位BCD，然后將這10位BCD轉(zhuǎn)化為ASCII碼通過(guò)CRLF終端發(fā)送。10位BCD碼前8位為有效信息，后兩位分別為ASCII碼0X0D，0X0A，這兩位是為了標(biāo)識(shí)一個(gè)有效用戶ID發(fā)送完成而設(shè)置的，其相對(duì)應(yīng)的意義為回車符和換行符。本系統(tǒng)的ID讀取子程序中以判別0X0D為數(shù)據(jù)結(jié)束。

voidtrigger_ISR()interrupt2{ucharserial_temp;EA=0;n=0;do{while(!RI);serial_temp=SBUF;//暫存讀到的ASCII碼RI=0;//清標(biāo)志位，以便接收下一個(gè)ID[n]=serial_temp;//將讀到的ASCII碼存入數(shù)組n++;//指向下一個(gè)存儲(chǔ)位置if(n11)n=0;//若超出，重新存儲(chǔ)。}while(serial_temp!=0x0D);//當(dāng)讀到結(jié)束符0x0D時(shí)停止接收。uart_ISR=1;//置位中斷服務(wù)完成標(biāo)志。IE1=0;EA=1;return;}

結(jié)論

本系統(tǒng)軟件系統(tǒng)在Keil51下調(diào)試通過(guò)，硬件