【正文】 ................................................................................ 20 結(jié)束語 ............................................................................................................................... 22 致 謝 ............................................................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 24 附 錄 ............................................................................................................................... 25 附錄 1 硬件電路圖 ................................................................................................... 25 附錄 2 PCB 板 .......................................................................................................... 27 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計 附錄 3 主程序源代碼 ............................................................................................... 28 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計 1 1 緒論 引言 隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，外來人員增多，出租屋租住人員的流動性更大，如何杜絕閑雜人員的進(jìn)入，加強(qiáng)出租屋的技術(shù)防范水平。傳統(tǒng)機(jī)械鎖在使用過程中存在以下問題：都采用一把鑰匙一把鎖，鑰匙易被仿制；鑰匙丟失后存在安全嚴(yán)重隱患；人員流動導(dǎo)致鑰匙流失而無法控制；有的出租屋，更換一個人就要更換 幾套機(jī)械鎖；幾乎所有的機(jī)械門鎖，對上門開鎖者，都是很容易打開的。出入口處安裝刷卡門禁系統(tǒng) [1]，一人一卡，所有租住人員都必須憑卡出入，即使租戶鑰匙扣卡不慎丟失，只要將他的卡號通過遙控 器直接刪除，該卡立即在本鎖使用無效，業(yè)主不用換鎖，即經(jīng)濟(jì)又安全。 出入口門禁安全管理系統(tǒng)是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集微機(jī)自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，它涉及電子 、 機(jī)械 、 光學(xué) 、 計算機(jī)技術(shù) 、 通訊技術(shù) 、 生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。它是解決重要部門出入口實現(xiàn)安全防范管理的有效措施。適用各種機(jī)要部門，如銀行、賓館、機(jī)房、軍械庫、機(jī)要室 、辦公間、智能化小區(qū)、工廠等。在數(shù)字技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天門禁技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。門禁系統(tǒng)早已超越了單純的門道及鑰匙管理，它已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一套完整的出入管理系統(tǒng)。它在工作環(huán)境安全、人事考勤管理等行政管理工作中發(fā)揮著巨大的作用。 門禁系統(tǒng)中讀卡器 [2]是最外圍設(shè)備，擔(dān)負(fù)著讀取卡片 信息、人機(jī)界面交互、數(shù)據(jù)校驗上傳等一系列功能，其重要性不言而喻。 讀卡器要具有 安全性 、 穩(wěn)定性 、 外型美觀及環(huán)境和諧 、 人機(jī)界面友好 、 安裝調(diào)試的經(jīng)濟(jì)與便捷 、 節(jié)能環(huán)保設(shè)計 的特點。 英格索蘭的 SXG 系列 CPU 智能卡讀卡器 具有這些特點， 采用多 技術(shù)，支持 125KHz 低頻卡和 高頻卡；閱讀距離遠(yuǎn)： (125K)； (ISO15693)； 兼容非接觸CPU 智能卡等多種格式： HID Proximity； Infineon myd 安全扇區(qū) ； HID iClass、 Infineon myd、 Philips ICode、 DESFire、 MIFARE 序列號 ； DESFire、 MIFARE 扇區(qū)，復(fù)旦微電子 FM1208 CPU 卡安全文件；具有防拆保護(hù)， 3 態(tài) LED（紅、綠、琥珀）可視化指示燈及聲音反饋，顯示工作狀態(tài)及動作信息；廣泛使用于銀 行、辦公樓、建筑工地、交通、電力、軍隊、學(xué)校、醫(yī)院等門禁應(yīng)用場合。 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計 2 主要任務(wù) 本文設(shè)計的 測試儀 可檢測英格索蘭的 SXG6701K、 SXG650 SXG550SXG450 SXG400 SXG5001 型號的讀卡器， 利用 STM32F107VCT6[3]進(jìn)行控制，LED 顯示測試結(jié)果，可廣泛應(yīng)用于英格索蘭的 SXG 系列 CPU 智能卡讀卡器的生產(chǎn)工廠，自動化工作，可減少員工的工作量。因而，此設(shè)計具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實意義和實用價值。 主要技術(shù)指標(biāo) （ 1） 工作溫度范圍 : 20176。C 到 +80176。C； （ 2） 測試設(shè)備支持 SXG6701K， 6501， 5501， 4501， 4001， 5001； （ 3） 不工作時進(jìn)入停止模式 [4]，節(jié)省能耗 ； （ 4） 支持韋根 26 位 、 34 位（帶校驗）， 以及 4 位（不帶校驗 ） ； （ 5） 鍵盤測試時，能夠自動運行 。 門禁讀卡器功能測試儀 的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 門禁讀卡器是門禁系統(tǒng)的重要組成部分，是門禁系統(tǒng)信號輸入的關(guān)鍵設(shè)備， 其安全性和可靠性是不言而喻的。 門禁讀卡器的讀卡技術(shù)多種多樣， 種類又很多。目前門禁讀卡器功能測試儀 主要 是 針對 各公司的產(chǎn)品進(jìn)行制造的，種類單一， 兼容性不強(qiáng)，這樣 導(dǎo)致讀卡器生產(chǎn)商要采購多種測試儀 才能 滿足檢測需要，增加了成本。 有些測試儀為了節(jié)省成本，使用 簡單功能 的微處理器， 沒有低功耗模式，耗電量大 。也有些 測試儀 界面不夠友好，使用者需要學(xué)習(xí)一段時間 才能操作 ，降低了 生產(chǎn)商的生產(chǎn)效率。為了改善以上的不足，未來 的 門禁讀卡器功能測試儀將朝著多功能化發(fā)展 ，將支持目前市面上主流的讀卡技術(shù) 校驗，能夠自動運行，支持 更多型號的讀卡器，具備鍵盤測試， 外型美觀及環(huán)境和諧 ， 人機(jī)界面友好 ，可使使用者快速掌握使用方法。 節(jié)能環(huán)保也 將是今后讀卡器 功能測試儀 發(fā)展的重要趨勢 ， 不工作時處于休眠狀態(tài)，降低功耗 。以后的門禁讀卡器測試儀也將更加的安全和穩(wěn)定。 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計 3 2 設(shè)計方案論證 控制器芯片的選擇方案和論證 方案一 : 采用 89C51 芯片作為硬件核心，采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲空間 ,能于 3V 的超低壓工作 ,而且與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容 ,但是運用于電路設(shè)計中時由于不具備 ISP 在線編程技術(shù) [5], 當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。 方案二 : 采用 STM32F107VCT6，片內(nèi) 具有 64KB 的 RAM 和 256KB 的 ROM，存儲空間大不需要外擴(kuò)存儲芯片 ； 工作溫度范圍 :40176。C 到 +85176。C， 滿足工業(yè)現(xiàn)場； 支持的接口類型多，包括 USB、 USART、 SPI、 I2C、 CAN[6]， 便于以后升級； 電源電壓最大，最小 2V； 支持 JTAG[7]，具有在線調(diào)試功能 ； 具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。 所以選擇采用 STM32F107VCT6 作為主控制芯片。 顯示模塊選擇方案和論證 方案一： 采用 LED 液晶顯示屏 ,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大 ,可顯示大量文字 ,圖形 ,顯示多樣 ,清晰可見 ,但是價格昂貴 ,需要的接口線多 ,所以在此設(shè)計中不采用 LED 液晶顯示屏 。 方案二： 采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合 ,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費 ,且價格也相對較高 ,所以也不用此種作為顯示 。 方案三： 采用米字型 LED 顯示 ，米字型 LED 價格適中 ， 單個 就可以顯示 所有的數(shù)字和英門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計 4 文 字符，接線方法簡單。 所以采用了 米字型 LED 作為顯示。 下載方式的選擇方案和論證 方案一： 通過串口下載程序， 首先要將 STM32F107VCT6 的啟動模式 [8] 設(shè)置為SystemBoot，而默認(rèn)的啟動模式是 UserBoot， 在 SystemBoot 模式下， STM32 在復(fù)位后不會執(zhí)行用戶代碼，而是等待 串口更新程序。程序運行時，需要將啟動模式設(shè)置為UserBoot 模式 ，復(fù)位芯片。 方案二： 通過 USB 接口下載程序，首先要將 STM32F107VCT6 的啟動模式設(shè)置為SystemBoot，而默認(rèn)的啟動模式是 UserBoot。程序下載成功后，需要將啟動模式設(shè)置為 UserBoot 模式，復(fù)位芯片即可看到程序運行 的現(xiàn)象。 方案三： 通過 JLINK 下載程序， 不需要改變啟動模式， JLINK 仿真器支持的處理器多，與主流的開發(fā)環(huán)境 完美結(jié)合。通過 JLINK 仿真器，可以方便地 下載和在線調(diào)試代碼。 所以采用 JLINK 下載程序 。 電路設(shè)計最終方案確定 綜上各方案所述 ,對此次作品的方案選定 ：以 STM32F107VCT6 為主控制器，通過 JLINK 仿真器下載 和調(diào)試 程序， LED 指示燈顯示測試結(jié)果，米字型 LED 顯示鍵盤測試結(jié)果 。 主電路采用 STM32F107VCT6 作為主芯片，包括復(fù)位電路、開始按鍵電路、電源模塊、 JTAG 下 載電路、 LED 工作指示燈電路、米字型 LED 顯示電路、韋根通信電路、電機(jī)控制電路和按鍵測試電路。 電路設(shè)計 框圖如圖 24 所示： 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計 5 圖 24 電路設(shè)計框圖 STM32F107VCT6 復(fù)位電路 開始按 鍵電路 電源模塊 LED 工作指 示燈電路 米字型 LED 顯示電路 韋根通信電路 JTAG 下載電路 按鍵測試 電機(jī)控制 電路 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計 6 3 硬件設(shè)計 電源設(shè)計 在這里因設(shè)計分工和側(cè)重點不同 ， 電源模塊先采用通用的 電源將 220V 的交流電轉(zhuǎn) 換成 12V 的 直流電 ， 然后 12V 的電源 一方面給 英格索蘭的 SXG 系列 CPU 智能卡讀卡器 供電，一方面給 本設(shè)計的測試電路供電 。上電后，電源工作指示燈 LED5 亮 ，然后 經(jīng)過 C C5 電容濾波輸入到 LM1117， 通過 電壓調(diào)節(jié)器 LM1117 調(diào)節(jié)后輸出 的電壓，再經(jīng)過 C C7 電容濾波 ，最后輸出穩(wěn)定的 電壓。 如圖 31 所示： C410 0n FC710 0n F+ C510 uF+ C610 uF+ 1 2V + 3 . 3V12J1P o w e r I n12C N 1P C B A P ow e r+ 1 2VG N DL E D 5L E DR 2 32KV i n3GND1V o ut2U2L M 11 1 7D540 04+ 1 2V 圖 31 電源設(shè)計 晶振 電路 單片機(jī)必須在時鐘的驅(qū)動下才能進(jìn)行工作 ， STM32F107VCT6 內(nèi)部含有一個8MHz 的 RC 振蕩器 ， 但精度較差 ， 通常使用外部高速時鐘信號。 外部 25MHz 的高速時鐘 首先經(jīng)過 時鐘配置寄存器 2 的 PREDIV2 分頻因子 進(jìn)行 5 分頻，然后經(jīng)過 PLL2倍頻因子 8 倍頻后，再經(jīng)過 PREDIV1 分頻因子 5 分頻后得到 8MHz 的時鐘 ， 然后經(jīng)過 時鐘配置寄存器的 PLL 倍頻系數(shù) 9 倍頻后，輸出精確的 72MHz 時鐘。 如圖 32 所示： 門禁讀卡器功能測試儀設(shè)計 7 圖 32 晶振電路 復(fù)位電路 在系統(tǒng)運行的過程中，有時可能對系統(tǒng)需要進(jìn)行復(fù)位，為 了避免對硬件系統(tǒng)經(jīng)常加電和斷電造成的損害，設(shè)計了手動的復(fù)位電路， 如圖 33 所示。這種電路的設(shè)計，在系統(tǒng)的運行過程中需要復(fù)位時，只需使開關(guān)閉合，在 NRST 端就會出現(xiàn)一定時間的低 電平信號，從而使 STM32F107VCT6 單片機(jī)實現(xiàn)復(fù)位。 圖 33 復(fù)位電路 開始按鍵電路 系 統(tǒng)啟動時先進(jìn)行自檢，然后進(jìn)入停止模式 ，節(jié)省能耗 。 需要 工作時，按下開始按鍵產(chǎn)生中斷 ，喚醒系統(tǒng)，系統(tǒng)進(jìn)入正常工