《射頻識別技術(shù)與應用》課件專題7-項目實操1：基于Proteus的射頻門禁卡模擬仿真系統(tǒng)

目錄CATALOG03010204Proteus的模塊選取應用場景和元器件選取構(gòu)建項目項目測試2

第一部分射頻門禁卡仿真-應用場景和元器件選取PART01012我們進出小區(qū)需要刷門禁卡，門禁卡內(nèi)置RFID電子標簽。門禁系統(tǒng)可簡化為一種RFID的讀卡裝置，通過識別電子標簽的信息以識別用戶身份信息，自動控制小區(qū)大門的機械裝置以實現(xiàn)開門和關(guān)門的操作。通過RFID技術(shù)，可以驗證射頻門禁卡的合法性，控制電子門鎖的開啟以及管理用戶的信息。前言3應用場景

進出小區(qū)需要刷門禁卡，在日常家居和企業(yè)的門禁系統(tǒng)中的實際功能需求包括：刷卡開門、自動報警、遠程控制、定時和時間設置、通信功能、實時監(jiān)控、用戶信息修改、存儲、驗證等功能。4任務說明（1）

本實操項目是仿真，對此進行了簡化，具體要求如下：（1） 用Proteus仿真RFID的刷卡過程，用輸入密碼的方式模擬和代替刷卡的過程。（2） 畫出電路圖和編寫程序。5任務說明（2）

具體指標：（1） 用戶初始信息是000000（以初始秘密替代）。（2） 有清除按鍵，可清除輸錯的密碼。（3） 刷卡時與用戶信息進行匹配（用密碼匹對來替代）。（4） 允許錯誤5次，超過5次會鎖屏1分鐘。（5） 可以更新和修改用戶信息（用重置密碼來替代）。（6） 液晶屏滾動顯示提示信息。6元器件選取（1）

由于控制系統(tǒng)的需要，可選用51單片機，如AT89C51。AT89C51是一款低電壓、高性能CMOS8位MCU，具有4K字節(jié)閃存。其主要特點包括：1000次寫入/擦除周期，10年的數(shù)據(jù)保留時間，32條可編程I/O線，片上振蕩器和時鐘電路。因此，AT89C51可以滿足設計要求。7元器件選取（2）

刷卡信息顯示選用LM016L液晶顯示器。LM016L具有字符移動功能，通過并行傳輸與單片機通信。它可以用來顯示卡片信息和信息，也可以用來顯示按鍵的輸入信息。此外，Microchip的24C04A芯片用于PROM，這是一種4K位可擦除PROM。另外，由于本訓練項目是proteus仿真，刷卡的信息用按鍵輸入來替代。8

第二部分射頻門禁卡仿真-Proteus的模塊選取PART02029射頻門禁卡系統(tǒng)通過Proteus來仿真，本節(jié)通過Proteus來選取相應的模塊并介紹各個模塊的特性、24C04A芯片模塊、按鍵電路圖以及完整的電路圖。前言10AT89C51模塊

AT89C51是一種單片機，該模塊的引腳圖如右圖所示。11AT89C51的引腳說明（1）Proteus仿真中的AT89C51共有38個引腳，其中電源引腳為VCC、VSS，時鐘引腳為XTAL1、XTAL2，控制引腳為PSEN、EA、ALE、RST，I/O端口為P0、P1、P2、P3，每個端口有8個引腳。VCC引腳接5V電源，VSS引腳接地，XTAL1和XTAL2引腳連接晶體或晶體振蕩器，RST引腳連接復位電路。12AT89C51的引腳說明（2）VCC引腳接5V電源，VSS引腳接地，XTAL1和XTAL2引腳連接晶體或晶體振蕩器，RST引腳連接復位電路。ALE引腳的第一個功能是允許地址鎖存，第二個功能是編程脈沖輸入。13AT89C51的引腳說明（3）PSEN是從外部程序存儲器讀取選通信號的管腳，可以驅(qū)動8個LS型TTL負載。EA引腳的第一個功能是選擇和控制內(nèi)部和外部程序存儲器。高電平是訪問片上程序存儲器，而低電平是訪問外部程序存儲器。EA引腳的第二個功能是應用編程電壓。14AT89C51的引腳說明（4）在AT89C51的四個I/O端口中，P0是雙向8位三態(tài)I/O端口、地址總線（低8位）和數(shù)據(jù)總線分時復用端口，可驅(qū)動8個LS型TTL負載。P1是一個8位準雙向I/O端口，可以驅(qū)動四個LS型TTL負載。15AT89C51的引腳說明（5）P2是一個8位準雙向I/O端口，與地址總線（高8位）多路復用，可驅(qū)動4個LS型TTL負載。P3是一個8位準雙向I/O端口和雙功能多路復用端口，可驅(qū)動四個LS型TTL負載。16液晶顯示器模塊液晶顯示器模塊的引腳圖如右圖所示。17液晶顯示器的功能說明（1）右圖中的液晶顯示器模塊型號是LM016L，該液晶顯示器共有14個管腳，對應的物理對象為LCD1602。LCD1602是一個可顯示32個字符的陣列式LCD模塊。顯示的字符包括字母、數(shù)字、符號等。18液晶顯示器的功能說明（2）每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每個點間距和每行之間都有一個間隔。顯示的32個字符可以顯示兩行，每行16個字符。LCD1602有16個管腳，lm016l有14個管腳。這兩個額外的管腳用于背光，模擬中不使用，因此不會顯示。19液晶顯示器的功能說明（3）在液晶顯示器的引腳中，第一腳GND為電源地，第二腳VCC用于連接5V電源正極，第三腳為LCD對比度調(diào)節(jié)端子。當連接到正電源時，對比度最弱，當電源接地時，對比度最高。20液晶顯示器的功能說明（4）第四個引腳RS為寄存器選擇，數(shù)據(jù)寄存器為高電平1，指令寄存器為低電平0。第五個引腳RW是讀寫信號線，用于高電平讀取和低電平寫入。第六個管腳E是使能端，在高位讀取信息，在負跳時執(zhí)行指令。7-14引腳D0-D7是8位雙向數(shù)據(jù)終端。2124C04A模塊24C04A芯片模塊的引腳圖如右圖所示。22芯片24C04A的功能說明（1）24C04芯片由兩個或四個256*8位內(nèi)存塊組成，具有標準的二線串行接口和8B的頁面寫入能力。24C04支持雙向雙線總線和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。如果設備向總線傳輸數(shù)據(jù)，則設備定義為發(fā)送器，如果設備接收數(shù)據(jù)，則設備定義為接收器。23芯片24C04A的功能說明（2）總線由一個主設備控制，主設備產(chǎn)生一個串行時鐘，控制總線訪問，并產(chǎn)生啟動和停止條件。該模塊采用低功耗CMOS工藝，具有硬件寫保護功能。24芯片24C04A的功能說明（3）24C04A有一個兩線串行接口總線和一個16字節(jié)的頁面寫入緩沖區(qū)。該管腳的功能描述如下：SDA管腳是一個串行地址/數(shù)據(jù)輸入/輸出終端，是一個雙向傳輸終端，用于向設備傳送地址和數(shù)據(jù)或從設備發(fā)送數(shù)據(jù)。25芯片24C04A的功能說明（4）對于一般數(shù)據(jù)傳輸，僅當SCL較低時才允許SDA改變。在SCL高電平期間，SDA的變化是為啟動和停止條件保留的。26芯片24C04A的功能說明（5）

WP連接到VSS或VCC。如果連接到VSS，則為啟用常規(guī)內(nèi)存操作；如果連接到VCC，則為禁止寫入操作。整個內(nèi)存是寫保護的，讀操作不受影響。此電路的WP端子接地，即用于啟用一般存儲器操作。27芯片24C04A的功能說明（6）

SDA是一個串行地址/數(shù)據(jù)輸入/輸出端口。它是一個雙向傳輸終端。它用于將地址和數(shù)據(jù)傳入或傳出設備。只有當SCL較低時，SDA才允許改變。SCK引腳是I2C時鐘信號引腳。28按鍵電路

按鍵電路選用16個按鍵組成的按鍵陣列，如右圖所示。29按鍵電路的功能說明按鍵電路圖一共包含16個按鍵，其中，0~9為10個數(shù)字鍵，O為開鎖鍵（模擬刷卡開鎖），C為清除鍵，N為新增密碼鍵，S為存儲鍵，R為重新輸入鍵。30系統(tǒng)整體電路

根據(jù)前面的各個功能模塊的功能和連接分析，完整的Proteus電路如右圖所示。在圖中的Proteus電路圖中植入程序文件即可進行仿真和功能測試。31

第三部分射頻門禁卡仿真-構(gòu)建項目PART030332本節(jié)將對射頻門禁卡仿真系統(tǒng)進行keilC的項目建立進行介紹。前言33新建.c文件首先新建一個“項目1”的文件夾，然后在文件夾中新建幾個.txt后綴的文本文檔，一個是編寫主函數(shù)，其它是各個模塊的函數(shù)（亦可只寫成一個代碼文檔）。然后把文檔的.txt的后綴名改為.c，如右圖所示。34建立仿真項目打開KeiluVision，并新建一個工程項目，具體方式是Project->NewuVisionProject，保存在對應的文件夾上，命名為“RFID仿真項目”，如右圖所示。35在Atmel中展開列表在Atmel中展開列表，如右圖所示。36選取對應的單片機型號AT89C51然后選取對應的單片機型號AT89C51，如右圖所示。37在項目中添加程序文檔展開右側(cè)的Target1項目，右擊SourceGroup1，選取“AddFilestoGroup‘SourceGroup1’”，把相應的程序文檔加進去即可，如右圖所示。38項目設置為了可以生成hex文件，需要進行相關(guān)的設置。右擊左側(cè)的Target，選取“OptionsforTarget”，如右圖所示。39生成hex文件的設置點Output，然后勾選“CreateHexFile”，如右圖所示。40項目編譯點OK后，然后寫入正確的代碼，按F7或者軟件界面上的Build按鈕，如沒有錯誤，則顯示“0Error(s)”，如右圖所示。41hex文件的生成如果沒有編譯的錯誤，可以生成.hex的文件，如右圖所示。生成正確的hex文件后，即可用于電路仿真中的功能測試。42

第四部分射頻門禁卡仿真-項目測試PART040443本節(jié)將對射頻門禁卡的Proteus仿真系統(tǒng)進行測試和驗證。前言44Proteus中導入hex文件編程完成并生成hex文件后，需要導入Proteus電路圖中才能進行測試?；氐絇roteus的電路圖，雙擊AT89C51單片機，彈出對話框，如右圖所示。45選取仿真項目的hex文件在ProgramFile中選取“RFID仿真項目.hex”，如右圖所示。46LCD屏上的顯示信息然后保存，即可完成整個電路圖和代碼的設計和程序加載。接著進行功能測試和驗證，運行后在LCD屏上顯示樓號和提示刷卡等信息，如右圖所示。47LCD屏上輸入密碼進行刷卡操作，由于是仿真，用密碼輸入信息代替刷卡獲取用戶身份信息，系統(tǒng)設置的默認密碼為“000000”，輸入時的界面顯示如右圖所示。48門禁打開的測試如輸入出錯，可按C按鍵進行清屏，正確獲取用戶信息后，門即可打開，如右圖所示。49身份信息驗證不通過的測試如身份信息驗證不通過，則門打不開，如右圖所示。50信息修改的測試在用戶信息驗證通過的情況下，可以進一步修改用戶信息