【正文】 C52。 Id讀卡模塊基于單片機(jī)的排隊(duì)提示系統(tǒng)，顧客要進(jìn)行排隊(duì)時(shí)必須先進(jìn)行取號(hào)。取號(hào)的設(shè)計(jì)方案有以下幾種。一種是用熱敏打印機(jī)，打印機(jī)用于用戶排隊(duì)先取號(hào)時(shí)憑條打印，使用熱敏式微型打印機(jī)比較適合，熱敏打印機(jī)具有打印速度快，打印頭很少出現(xiàn)機(jī)械損耗，噪音較小，并且不需要色帶等特點(diǎn)。不足之處是打印出來的字保存的期限十分的有限，特別是在曝光的情況下更容易分解。但是由于打印的是用戶憑條，時(shí)效性十分強(qiáng)的，用戶業(yè)務(wù)辦理完畢之后，該憑條即失效，所以普通的熱敏打印機(jī)完全可以滿足需求。但是由于打印機(jī)的軟件設(shè)計(jì)不好控制，所以打印出來的字條可能不符合要求[9]。近年來隨著射頻IC卡技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用日趨成熟和廣泛，采用射頻卡為密碼載體的射頻卡讀卡模塊，因獨(dú)具操作方便、安全性能高、使用人員無須了解復(fù)雜的射頻技術(shù)、通過標(biāo)準(zhǔn)輸出接口就可以將讀卡模塊嵌入到其應(yīng)用系統(tǒng)中、從而輕松實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用開發(fā)，因此，射頻讀卡模塊已在安防、進(jìn)出控制、身份識(shí)別、產(chǎn)品防偽等領(lǐng)域中占有了舉足輕重的地位。若是把射頻IC卡用于顧客的取號(hào)，雖然造價(jià)較高，但可以循環(huán)使用。綜上決定用射頻IC卡代替打印機(jī)模塊。 顯示單元模塊我們?cè)趹?yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)用到顯示器，顯示器有很多種分類，如：簡(jiǎn)稱LED數(shù)碼管顯示器，較高級(jí)的有LCD液晶顯示器（LCD1602等）和熒光顯示器等。下面主要對(duì)這幾種顯示器的比較。LED主要7個(gè)發(fā)光段組成的8字形，還另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，分別由字母a,b,c,d,e,f,g,d，p來表示這些段。當(dāng)這些段加上電壓后即可點(diǎn)亮，我們可以控制段的亮滅來顯示不同的數(shù)字。LED的驅(qū)動(dòng)可以分為動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)和靜態(tài)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)輪流顯示。但是由于本課題要顯示多個(gè)號(hào)碼數(shù)字，所以使用LED比較麻煩，不太符合。點(diǎn)陣式LCD顯示器，LCD還可以分為L(zhǎng)CD字段型顯示屏和LCD點(diǎn)陣型顯示屏。它的功耗十分低、有高的分辨，并且顯示圖形、文字、數(shù)字美觀靈活等特點(diǎn)。所以在很多系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。相比于LED， LCD的驅(qū)動(dòng)方式有很大的不同。LCD的驅(qū)動(dòng)方式一般采用交流電壓驅(qū)動(dòng)，直流電壓驅(qū)動(dòng)會(huì)使LCD液晶體產(chǎn)生電極老化和電解，這使得LCD的使用壽命大大降低。因?yàn)長(zhǎng)CD的兩端不能夠直接加恒電壓，所以它的驅(qū)動(dòng)具有一定的復(fù)雜性。但現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)整個(gè)液晶顯示的功能可以應(yīng)用專門驅(qū)動(dòng)I2C，購(gòu)買的LCD很多有提供現(xiàn)成的功能模塊。我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中，只要根據(jù)商家提供的資料就能夠?qū)崿F(xiàn)LCD顯示，這樣既系統(tǒng)的設(shè)計(jì)得到了簡(jiǎn)化，還大大的縮短開發(fā)系統(tǒng)的時(shí)間。排隊(duì)系統(tǒng)按實(shí)際情況和需求，決定定以LCD液晶顯示器做為本設(shè)計(jì)的顯示界面。 本章小結(jié)本章對(duì)基于單片機(jī)的智能排隊(duì)提示系統(tǒng)的主要模塊進(jìn)行的簡(jiǎn)略的介紹，闡述了該課題的大概框架。第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的整體電路圖如下圖 31 整體仿真圖 單片機(jī)的控制電路設(shè)計(jì) STC89C52的功能說明[14][18][10]STC89C52具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，有8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。其引腳圖如下：圖 32 STC89c52管腳圖管腳說明： VCC：供電電壓，運(yùn)行時(shí)加+5V。 VSS：接地。XTAL1：內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入和輸入到振蕩器的反向振蕩放大器。 XTAL2：輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器和來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性: 用外部振蕩器時(shí)XTAL2懸空，而XTAL1接收外振蕩器器信號(hào)。反向振蕩放大器的輸入和輸出分別為XTAL1和XTAL2。該反向放大器可以配置如石晶振蕩和陶瓷振蕩為片內(nèi)振蕩器。它對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬沒有嚴(yán)格的要求，當(dāng)然這必須保證脈沖的高低電平要求的寬度的前提下。它的剩余輸入到內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)會(huì)通過個(gè)二分頻觸發(fā)器。P0口：8位,為一個(gè)漏級(jí)開路雙向I/O口，作為總線時(shí)每腳可驅(qū)動(dòng)8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，則為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ROM或RAM），作地址和數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用。在編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)程序進(jìn)行校驗(yàn)期間，P0輸出指令字節(jié)是，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口具有一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P1口緩沖器可以驅(qū)動(dòng)4TTL門電流。當(dāng)P1口被下拉為低電平時(shí)，輸出是電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。，應(yīng)有程序置1。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為8位雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。P2口緩沖器可接收，可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳將被拉高，作為輸入端。由于內(nèi)部上拉的緣故， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)使用片外部程序存儲(chǔ)器（ROM或RAM）或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出高八位的地址。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在編程和程序校驗(yàn)時(shí)接收高八位控制信號(hào)和地址信號(hào)。 P3口：P3口是8位帶內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，提供了各種替代功能，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。由于外部被拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳備選功能，分別為串行口、中斷、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器選通。 RXD（串行輸入口），輸入。 TXD（串行輸出口），輸入。 /INT0（外部中斷0），輸入。 /INT1（外部中斷1），輸入。 T0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入） T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部輸入） /WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通，低電平有效，輸出。 /RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通，低電平有效，輸出。RST：復(fù)位輸入，高電平有效。當(dāng)振蕩工作時(shí)時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)間，將器件復(fù)位。 ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)，輸出。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，低字節(jié)地址鎖存。在編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。ALE端以頻率為振蕩器頻率的1/6的不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)。因此它可用作對(duì)外部輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。但是每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將跳過一個(gè)，這使ALE的輸出在SFR8EH地址上置0。只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。加上因?yàn)橐_被稍微拉高，如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：片外程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng)PSEN有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送到P0口，即數(shù)據(jù)總線。可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL門電流。/EA/VPP：片外程序存儲(chǔ)器允許訪問信號(hào)，低電平有效。為低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電壓。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)[15]時(shí)鐘電路與單片機(jī)的連接圖：，電容為30pf　圖 33 時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘電路可使用內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘，外部時(shí)鐘方式是單片機(jī)內(nèi)部由一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為單片機(jī)的引腳XTAL1，輸出為XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。晶振的取值范圍一般為0至24MHz，常用的晶振頻率有6MHz、12 MHz、 MHz、24 MHz等。一些新型的單片機(jī)還可以選擇更高的頻率。外接電容的作用是對(duì)振蕩器進(jìn)行頻率微調(diào)，使振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率一致，同時(shí)起到穩(wěn)定頻率的作用，一般選用20至30pF的瓷片電容。 外部時(shí)鐘方式則是在單片機(jī)XTAL1引腳上外接一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)源，它一般適用于多片單片機(jī)同時(shí)工作的情況，使用同一時(shí)鐘信號(hào)可以保證單片機(jī)的工作同步。單片機(jī)復(fù)位是使CPU和其他部件都恢復(fù)到原始的狀態(tài)，只有通過復(fù)位后開始初始工作才可有序的執(zhí)行程序而不出錯(cuò)。它是使單片機(jī)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的主要內(nèi)部因素之一，所以對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)是非常必要的。復(fù)位電路分為按鍵手動(dòng)復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位，本課題使用的是前者。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。對(duì)復(fù)位電路的基本要求是：上電時(shí)使單片機(jī)可靠復(fù)位，在斷電時(shí)能防止程序亂飛導(dǎo)致數(shù)據(jù)被修改。另外，由于各種因素的干擾影響，單片機(jī)系統(tǒng)在工作時(shí)，一般會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)不能夠正常運(yùn)行，這需要充分利用單片機(jī)本身的看門狗定時(shí)器，能夠較好的解決這一現(xiàn)象[11]。按鍵復(fù)位電路中，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，電路同上電復(fù)位電路。如在單片機(jī)運(yùn)行過程中，按下復(fù)位鍵，已經(jīng)充好電的電容會(huì)快速通過200Ω電阻的回路放電，從而使得RST引腳上的電位快速變?yōu)楦唠娖?，此高電平?huì)維持到按鍵釋放，從而滿足單片機(jī)復(fù)位的條件實(shí)現(xiàn)按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用的是手動(dòng)的按鍵復(fù)位。其電路圖如下：圖 34 按鍵復(fù)位電路總的單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如下：圖 35 單片機(jī)最小系統(tǒng) LCD1602顯示電路點(diǎn)陣字符型液晶顯示器是用來顯示字母、文字、數(shù)字、特殊符號(hào)等的顯示器，因其具有重量輕、小體積、低功耗的特點(diǎn)，所以得到廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器LCD1602能夠顯示16*02即32個(gè)字符，具有的特性有：接+5V電壓，對(duì)比度可調(diào)；內(nèi)含有復(fù)位電路；具有清屏、字符閃爍、光標(biāo)移位等多種功能；具有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器；有160個(gè)5乘7的點(diǎn)陣的字型和字符發(fā)生器，另外8個(gè)可由用戶自定義。主要的技術(shù)參數(shù)如下:表 31 LCD1602主要技術(shù)參數(shù)表名稱說明顯示字符數(shù)32個(gè)字符工作的電壓范圍5V左右工作的電流范圍字符大小圖 36 LCD1602液晶顯示電路圖表 32 LCD1602引腳功能表引腳號(hào)符號(hào)狀態(tài)功能引腳號(hào)符號(hào)狀態(tài)功能1Vss電源地9DB2三態(tài)數(shù)據(jù)總線2Vdd5v邏輯電源10DB3三態(tài)數(shù)據(jù)總線3Vo液晶驅(qū)動(dòng)電源11DB4三態(tài)數(shù)據(jù)總線4RS輸入寄存器選擇12DB5三態(tài)數(shù)據(jù)總線5RW輸入讀寫操作選擇13DB6三態(tài)數(shù)據(jù)總線6E輸入使能信號(hào)14DB7三態(tài)數(shù)據(jù)總線7DB0三態(tài)數(shù)據(jù)總線15E1背光電源線8DB1三態(tài)數(shù)據(jù)總線16E2背光電源線 125Khz射頻IC卡通用讀卡模塊[12]近年來隨著射頻IC卡技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用日趨成熟和廣泛，采用射頻卡為密碼載體的射頻卡讀卡模塊，因獨(dú)具操作方便、安全性能高、使用人員無須了解復(fù)雜的射頻技術(shù)、通過標(biāo)準(zhǔn)輸出接口就可以將讀卡模塊嵌入到其應(yīng)用系統(tǒng)中、從而輕松實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用開發(fā)。KD01R模塊屬于通用型射頻讀卡傳感器，它還可以叫讀卡器模塊，讀卡頭，讀卡譯碼模塊，讀卡感應(yīng)器，讀卡機(jī)模塊等等。其主要功能是：讀卡，并將卡號(hào)輸出給其它控制設(shè)備其性能特點(diǎn)為可讀取EM只讀感應(yīng)體（幣型、鑰匙型、卡片型）、干擾體存在的條件下讀卡距離60～90mm，讀卡速度≤、仿DIP40 IC引腳，特別方便嵌入到目標(biāo)線路板中等。表 33 射頻模塊引腳說明表 腳號(hào)名 稱說 明腳號(hào)名 稱說 明1GND電源地40ANT1天線輸入2VCC+5V電源30ANT2天線輸入17