【正文】 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。硬件電路由八部分構(gòu)成：微控制器 AT89C5讀卡器模塊 YHY502ATG、 LCD1602 顯示、串口通信MAX23按鍵電路、 AT24C04 存儲、報警電路、門控電路。讀卡器模塊 YHY502ATG 與微控制器 AT89C52 之間的通信是通過 I2C總線進行的，由于 AT89C52 單片機本身并沒有 I2C總線，所以將 YHY502ATG 模塊的串行時鐘線與數(shù)據(jù)線接到 AT89C52 的兩個 I/O 口，然后通過模擬 I2C 時序來完成 AT89C52 與YHY502ATG 之間的通信，為了防止出現(xiàn)三態(tài)，在 YHY502ATG 的串行時鐘線和數(shù)據(jù)線上分別上拉 10k 電阻。對于按鍵電路的設(shè)計是將 3*4 按鍵直接連接到 AT89C52 的 7位 I/O 口，采用線反轉(zhuǎn)法通過查詢方式進行工作 [8][9]。 （ 2） 讀卡器： YHY502ATG。 （ 6） 報警器： 1個蜂鳴器加一個 LED 紅燈。 AT89C52 提供以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash 交速存儲器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32個 I/O 口線 ， 3 個 16位定時 /計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 單片機的復(fù)位信號的處理采用按鍵復(fù)位的方法，單片機為高電平復(fù)位，當(dāng)按鍵按下時單片機的復(fù)位腳被拉高，從而使單片機復(fù)位。為了防止 I2C 總線出 現(xiàn)三態(tài)從而產(chǎn)生錯誤，所以在 YHY502ATG 的時鐘線和數(shù)據(jù)線上連接兩個 10k 的上拉電阻。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 串行 E2PROM 存儲電路原理圖 在本設(shè)計中，采用 AT24C04 作為存儲器件，用來存儲從讀卡器讀取過來的 RFID卡序列號。將 A0、A A2 均接低電平，表示只有一個 AT24C04 器件被總線尋址。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。 LCD1602顯示電路設(shè)計 液晶顯示器（ LCD），具有功耗小，體積小，重量輕，超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點，近年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀表和低功耗電子系統(tǒng)中，LCD 可分為段位式 LCD、字符式 LCD 和點陣式 LCD。 圖 顯示電路原理圖 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 單片機與上位機的數(shù)據(jù)通信是通過串行口進行通信的，由于上位機是 RS232 電平，單片機使用的是 COMS/TTL 電平，因此計算機與單片機接口必須進行 RS232 電平和 COMS/TTL 電平的轉(zhuǎn)換。而傳統(tǒng)的 COMS/TTL 電平，邏輯電平是以地為標準不對稱設(shè)置，其邏輯 0 電平規(guī)定小于 ，邏輯 1 電平規(guī)定大于 。 本設(shè)計中，通過單片機的 10引腳 （ RXD） 、 11引腳 （ TXD） 與電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 的 9引腳 （ R2OUT） 、 10 引腳 （ T2IN） 相連接， MAX232 的 7引腳 （ T2OUT） 、8引腳 （ R2IN） 與 9針 D型插座 2（ RXD） 引腳、 3（ TXD） 引腳相連， MAX232 的 5 引腳接地。當(dāng)給 0 時蜂鳴器響，當(dāng)給 1時蜂鳴器不響。與 LED 燈相連的 300Ω 電阻也是起保護 LED 燈的作用。當(dāng)給 16 引腳送 0時， LED（綠）燈亮，送 1 時， LED（綠）燈滅。在本設(shè)計中，密碼與讀卡器是或的關(guān)系，兩者選擇其一，若用戶未帶 RFID 卡也可通過輸入密碼進入。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 鍵盤電路原理圖 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 第 4 章 基于射頻識別的門禁系統(tǒng)軟件設(shè)計 第 節(jié) 系統(tǒng)軟件分析與設(shè)計 軟件設(shè)計方法有三種：（ 1）模塊化程序設(shè)計；（ 2）自頂向下逐步求精程序設(shè)計；（ 3）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計。由于系統(tǒng)可以清晰的分為幾個模塊， 因此本系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計方法。 本射頻識別系統(tǒng)的控制元件較多，程序代碼較多，尤其對 MF RC500 的控制程序，有 4K 之多。 數(shù)據(jù)采集模塊：讀卡器 YHY502ATG 通過天線讀取 RFID 卡的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 送出去。 報警模塊： AT89C52 接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)與 AT24C04 里存儲的數(shù)據(jù)進行對比，若不相同則報警。主要是完成下位單片機送來的數(shù)據(jù)的處理、轉(zhuǎn)發(fā)以及對整個下位機進行控制等。 密碼子程序核心程序代碼如下所示： P1=0x0f。n++) if(input[n]!=password[n]) break。 //第一行數(shù)據(jù)指針地址 for(s=0。 BUZ=0。 WriteLcdCom(0x01)。(P1==0xbd)) { WriteLcdCom(0x01)。s++) WriteLcdDat(str4[s])。s++) { BUZ=0。 } LEDR=1。 uchar cstatus。 // 讀取卡號并存入到 cP if((cstatus==SUCCESS)amp。cp[2],4)。 顯示程序核心程序代碼如下所示： void LcdShowError() { WriteLcdCom(0x38)。 //第一行數(shù)據(jù)指針地址 for(k=0。 } WriteLcdCom(0xc0)。 delay(20)。 //切換到寫命令 P0=c。a20。 //切換到寫數(shù)據(jù) P0=d。a20。 write_byte(1,0xda)。 write_byte(5,0xee)。 write_byte(9,0xc8)。 write_byte(13,0x04)。 bit ack_bit。 0x80)。 SCL1 = 0。 SCL1 = 1。 return ack_bit。 shout(write_data)。 Keil 提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ UVision）將這些部分組合在一起，本文中調(diào)試用的是 Keil UVision2 版本。 delay_10ms(1)。 shout(OP_WRITE)。 ack_bit = SDA1。 } SDA1 = 1。 SCL1 = 1。 i 8。write_byte(15,0xb6)。write_byte(11,0xb8)。 write_byte(7,0xb6)。 write_byte(3,0xb6)。} 本設(shè)計中數(shù)據(jù)的存儲芯片選用的是 AT24C04，該芯片是串行的 E2PROM，支持 I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。 LCDE=0。} void WriteLcdDat(unsigned char d) { LCDRW =00。 LCDE=0。 } void WriteLcdCom(unsigned char c) { LCDRW =00。k16。k++) {WriteLcdDat(str3[k])。 //開顯示，無光標，光標不閃爍 WriteLcdCom(0x06)。}}//將讀取到的卡序列號與 E2PROM 里存儲的進行比較 return cstatus。(cp[1]==CARD_SN)) {memcpy(amp。 switch(cmd) {case 0x20: // 尋卡，防沖突，選擇卡返回卡系列號 (4 bytes) cstatus =IicSendHY502(g_cReceBuf)。下位機根據(jù)接收 SBUF 的值做相應(yīng)的處理。 BUZ=1。 for(s=0。 //第一行數(shù)據(jù)指針地址 for(s=0。 } else if((n10)amp。 LEDG=1。s++) WriteLcdDat(str2[s])。 WriteLcdCom(0x01)。 for(n=0。這些程序全部固化到 AT89C52 存儲器中 [14][15]。 圖 軟件結(jié)構(gòu)框圖 第 節(jié) 系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計 設(shè)備上的軟件分為上位機程序和下位機程序兩部分。 顯示模塊： AT89C52 接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)與 AT24C04 里存儲的數(shù)據(jù)進行 對比，若兩者完全相同，則液晶顯示正確的信息；若不相同，則液晶顯示錯誤的信息。 在本系統(tǒng)中，軟件的設(shè)計主要包括：數(shù)據(jù)采集模塊、存儲模塊、顯示模塊、門控模塊、報警模塊、鍵盤模塊和上位機軟件的設(shè)計幾個方面。 C 語言程序具有程序庫支持豐富、結(jié)構(gòu)化好、查錯容易、移植性高等優(yōu)點而獲得廣泛應(yīng)用。自頂向下逐步求精程序設(shè)計要求從系統(tǒng)一級的主干程序開始，集中力量解決全局問題，然后層層細化逐步求精，最終完成一個復(fù)雜程序的設(shè)計。為了減少I/O 口的占用，采用矩陣式鍵盤設(shè)計。門控電路原理圖如圖 所示。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 報警電路原理圖 本設(shè)計的門控電路用 LED（綠）燈模擬，當(dāng)進入到讀卡器讀卡范圍的 RFID 卡為有效卡時， LED（綠）燈亮，且 LCD 液晶顯示正確信息；當(dāng) RFID 卡為非法卡時，報警并且 LCD 液晶顯示錯誤信息。當(dāng)給 17引腳送 0 時， LED（紅）燈亮，送 1時 LED（紅）燈滅。 在本設(shè)計中，需要用到報警電路，當(dāng)出現(xiàn)非法卡或輸入的密碼不正確時，就會進行報警。 進行電平轉(zhuǎn)換最典型的芯片就是 MAXIM 的 MAX232 芯片，其內(nèi)部電荷泵電路先將+5V 提升到 +10V，然后再用電壓反轉(zhuǎn)電路將 +10V 變成 10V，這樣就得到了 RS232 所需的 177。它原 是基于公用電話網(wǎng)的一種串行通信標準，推薦電纜的最長長度為 15m。本次設(shè)計主要是用于顯示正確及錯誤信息，因此從性價比上考慮，選擇了字符式 LCD 顯示器 1602，該顯示器的顯示容量是 162 個字符。 由于 AT24C04 也是通過 I2C 總線進行數(shù)據(jù)的傳輸， 因此需要一個器件地址， AT24C04 器件地址的高四位為固定的 1010，低三位由 A0、 A1 和 A2 預(yù)置，最后一位由讀 /寫信號得到， 1 為讀， 0為寫。 AT24C04 支持 I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議， I2C 總線協(xié)議規(guī)定，任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。在 SCL、 SDA 引腳上分別接上 的上拉電阻，以防止出現(xiàn)三態(tài)。 E2PROM存儲電路設(shè)計 在本設(shè)計中采用 AT24C04 作為存儲設(shè)備， AT24C04 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的 4k 位串 行 CMOS E2PROM，內(nèi)部含有 512 個 8位字節(jié)，先進的 CMOS 技術(shù)實質(zhì)上減少了器件的功耗， AT24C04 有一個 16 字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過 I2C 總線接口進行操作，有一個專門的寫保護功能。在本設(shè)計系統(tǒng)中將 YHY502ATG 的串行數(shù)據(jù)線 （ SCL）和串行時鐘 線（ SDA）接到 AT89C52 的 P27 和 P26 引腳上，用來相互之間傳輸數(shù)據(jù)。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù) 器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 本設(shè)計應(yīng)用 ATMEL 公司的 AT89C52 單片機。 （ 4） LCD 液晶： ZL1602C2。 圖 電路模塊 經(jīng)過對市場的調(diào)研，考慮性能 /價格比的前提下，在本次設(shè)計中我選擇最容易實現(xiàn)產(chǎn)品指標的元件。 AT24C04 與 AT89C52 之間的通信也是通過模擬 I2C 時序進行，同時為了防止出現(xiàn)三態(tài)，在時鐘線與數(shù)據(jù)線上分別連接 的上拉電阻 。上位機與下位機之間的連接主要是通過串口進行通信，采用 MAX232 芯片并將芯片的輸入和輸出管腳連接到 AT89C52 的 I/O 口，在 MAX232 的引腳上連接 10181。 （ 7） 報警機制模塊 當(dāng)出現(xiàn)非法卡或輸入的密碼不正確時產(chǎn)生報警。 （ 3） 數(shù)據(jù)存儲模塊 用來存儲數(shù)據(jù)。 ② 系統(tǒng)運行后的管理和維護費用少。系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)真正做到 開店即可工作的程度。 （ 4） 系統(tǒng)的安全性 門禁系統(tǒng)中的所有設(shè)備及配件在性能安全可靠運轉(zhuǎn)的同時，還應(yīng)符合中國 或國際有關(guān)的安 全標準，并可在非理想環(huán)境下有效工作。如果片面追求系統(tǒng)的超前性，勢必造成投資過大，離實際需求偏離太遠。 門禁系統(tǒng)作為一項先進的高科技技術(shù)防范手段，在早期，一些經(jīng)濟發(fā)達的國家就已經(jīng)應(yīng)用于科研、工業(yè)、博物館、酒館、商場、醫(yī)療監(jiān)護、銀行、監(jiān)獄等，特別是由于系統(tǒng)本身具有隱蔽性、及時性等特點，在許多領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號，指揮芯片完成數(shù)據(jù)、修改、存儲等，并返回給讀寫器。 接觸式卡的存儲器結(jié)構(gòu)特點使它一卡多用，能運用于不同系統(tǒng)，用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)定不同的密碼和訪問條件。 ④ 可以適合于多種應(yīng)用 非接觸式