【正文】 LE／ PROG 引腳輸入編程脈沖（負(fù)脈沖）。 （ 4） ．在高電壓編程方式時，將 EA—— ／ Vpp 端加上 +12V 編程電壓。 數(shù)據(jù)查詢 AT89C51 單片機(jī)用數(shù)據(jù)查詢方式來檢測一個寫周期是否結(jié) 束，在一個寫周期中，如需讀取最后寫入的那個字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（ ）是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。主控模塊的電路圖如圖 所示。 10V 電壓 (負(fù)邏輯 )。 MAX232 的電路連接如圖 所示。這種芯片通常為 8 腳 DIP 封裝，占用空間小，連線簡單，一般只需占用 CPU 的 2 一 3 條 I/O 口線，但是數(shù)據(jù)傳送慢。 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片 ， 內(nèi)含有一個實(shí)時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM 通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信 。 時鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達(dá) 31 個字節(jié)的字符組方式通信 。 它廣泛應(yīng)用于電話 、 傳真 、 便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域 。 根據(jù)顯示原理，在字符或者漢字的顯示時，把要顯示的字符或者漢字的位元資料以表的形式在程序中給出，采用查表的方式讀取它們 。良好的天線系統(tǒng)可以使通信距離達(dá)到最佳狀態(tài)。因此，對讀卡器天線的構(gòu)造就有三個基本要求：首先是使天線線圈的電流最大，用于產(chǎn)生最大的磁通量：其次是功率要匹配，以最大程度地利用產(chǎn)生磁通量的可用能量；最后是要有足夠的帶寬，以無失真地傳送用數(shù)據(jù)調(diào)制的載波信號 品質(zhì)因數(shù) Q 和諧振頻率是電感藕合式射頻識別系統(tǒng)讀卡器天線的特征值，蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 23 由于品質(zhì)因數(shù) Q 會影響天線讀寫距離，所以是天線設(shè)計(jì)中的一個重要參數(shù)，它可以通過電感線圈的電抗與電阻的比值計(jì) 算出來， 。此外，由于 Mifare 卡是無源非接觸式 IC 卡，其能量是通過天線感應(yīng)來的。天線的直徑必須介于 O． 5～ 1． 5mm 之間。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 24 (3)天線耦合電路圖 天線耦合電路圖如圖 所示： 圖 圖中電容 C2 C2 C2 C27(通稱 C2)的值是由天線的電感值決定的，并且需要根據(jù)天線的形狀進(jìn)行調(diào)整。 射頻模塊接口電路設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的部分就是讀卡器的射頻讀寫模塊，而該模塊的核心是 Philips 公司為 Mifare 卡設(shè)計(jì)的 MF RC500 專用讀卡芯。方便的并行接口可直接連接到任何 8 位微處理器這樣給讀卡器 /終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。 管腳說明 OSCOUT32ALE21RSTPD31VMID30RX29AVSS28AUX27AVDD26DVDD25A224A123A022D720D619D518D417OSCIN1IRQ2MFIN3MFOUT4TX15TVDD6TX27TVSS8NCS9NWR10NRD11DVSS12D013D114D215D316MFRC500U2 。表 MFRC500所支持的并口信號。 MF RC500 支持 ISO14443A 所有的層 。不同類型的卡和不同的使用環(huán)境都將影響讀卡器的性能表現(xiàn)，這就需要在確定了卡的類型之后，在實(shí)際的使用環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)，確定不同的 C2 值，使讀卡器具有最好的性能表現(xiàn)。本課題設(shè)計(jì)的讀卡器中，天線 采用 65mm 54mm，圈數(shù)為方形天線 ) (2)天線電感的計(jì)算 天線的電感必須介于 800nH 和 之間。 (1)天線大小和讀寫距離 由于 MF RC500 是低功耗設(shè)計(jì)，因此卡和天 線之間的耦合系數(shù)必須滿足一定的值，卡和天線之間的耦合系數(shù)不能低于 O． 3。與之相反，天線的傳輸帶寬與品質(zhì)因數(shù) Q 值成反比。在小功率、短距離的 RFID 系統(tǒng)中，需要一個通信可靠、價格低廉的天線系統(tǒng)， PCB 環(huán)型天線是比較常用的一種．本文主要討論用于由 NXP 公司的射頻芯片 RC500 所設(shè)計(jì)的讀卡器中使用的天線．由于該芯片要求的天線阻抗為 70 Q，工作于 l3． 56 MHz，因此在設(shè)計(jì)中，采用PCB 環(huán)形天線。 電路圖如 所示： 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 22 圖 液晶顯示電路圖 天線模塊設(shè)計(jì) 天線是一種轉(zhuǎn)能器。 液晶顯示的原理 :每一個漢字在漢字庫中有確定的區(qū)和位編號 (用兩個字節(jié) )，這就是所 謂的區(qū)位碼。 DS1302 是由 DS1202 改進(jìn)而來 。 DS1302 與蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 21 單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信 。這種芯片的管腳多，與 CPU 的接口的連線多，而且體積大，但是并行接口方式數(shù)據(jù)傳送快。因?yàn)樾枰紤]系統(tǒng)掉電情況下的時間顯示以及良好的微機(jī)接口 。 MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5v 單電源供電。 MAX232是 MAXIM 公司生產(chǎn)的專用串行接口芯片，包括 2 路接收器和驅(qū)動器，我們只用其中一路收發(fā)器。 本次設(shè)計(jì)的主控模塊選取 AT89C51 的 PO 口作為地址和數(shù)據(jù)分時復(fù)用口，與 RC500 芯片的數(shù)據(jù)總線相連。 改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù) 1— 5 步驟，直到全部文件編程結(jié)束。 （ 2） ．在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 AT89C51 單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電 壓編 程方式，用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的名字節(jié)獲得該信息，見 表 ： 表 高低 電壓編程方式 VPP=12V VPP=5 芯片頂面標(biāo)識 AT89C51 xxxx yyww AT89C51 xxxx5 yyww 簽名字節(jié) (030H)=1EH (030H)=51H (032H)=FFH (030H)=1EH (030H)=51H (032H)=05H AT89C51的程序存儲器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)，要對整個芯片內(nèi)的 PEROM 程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必 須使用片擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容清除。此外，加密位只能通過整片擦除的方法清除。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 17 掉電模式 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。程序會首先響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨 RETI（中斷返回）指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式那條指令后面的一條指令。 在空閑工作模式狀態(tài)， CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。這兩種 方式是控 制專用寄 存器 PCON（ 即電源控 制寄存 器）中的 PD（ ）和 IDL（ ）位來實(shí)現(xiàn)的。采用外部時鐘的電路如圖 右圖所示。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG————— ）。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。對 P3 口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端 口。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 FIash 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 14 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。在 FIash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時，要求外接上拉電阻?？删幊檀? UART 通道 功能特性概述 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I／ O 口線，兩個 16 位定時／計(jì)數(shù)器，一個 5 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。全靜態(tài)操作： 0Hz－ 24MHz 主要性能參數(shù) 這里的中央主控制模塊采用 8 位單片機(jī)即可以達(dá)到要求。微控制器是讀卡器的主控模塊， Mifare 芯片是讀卡器的射頻模塊，天線模塊由天線耦合電路和天線組成，通信模塊由RS232 接口電路組成。 (3)根據(jù)射頻卡供電方式可分為有源卡系統(tǒng)及無源卡系統(tǒng) 。電子標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識別物體的表面。這兩類產(chǎn)品目前己廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，并已為人們所熟知。 自 動 識 別 技 術(shù)蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 10 (AutomatciEuqipmdIifiaction，簡稱 AEI)是目前國際上發(fā)展很快的一項(xiàng)新技術(shù)。 非接觸式 IC 卡的技術(shù)基礎(chǔ) 射頻識別技術(shù)是非接觸式智能卡系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是在射頻技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上于 20 世紀(jì) 80 年代中期問世的。每個扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨(dú)立的，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。 數(shù)據(jù)加密單元 :該單元完成對數(shù)據(jù)的加密處理及密碼保護(hù)。 RAM 和 ROM 單元 :RAM 主要配合控制及算術(shù)運(yùn)算單元，將運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行A 環(huán) RB B 環(huán) TOKEN AB 非接觸式 讀卡器 C環(huán) E 環(huán) D 環(huán) TOKEN BA Mifare 卡片 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 8 暫時存儲，如果某些數(shù)據(jù)需要存儲到 EEPROM，則由控制及算術(shù)運(yùn)算單元取出送到 EEPROM 存儲器中 。上述的敘述已經(jīng)可以充分地說明了 Miarfe 卡片的高度安全性，保密性，及卡片的應(yīng)用場合多樣性，一卡多用。如果上述的每一個環(huán)都為“真”，都能正確通過驗(yàn)證，則整個的認(rèn)證過程將成功，讀卡器將能對剛剛認(rèn)證通過的卡片上的這個扇區(qū)進(jìn)行下一步的操作。B 環(huán)表示由讀卡器收到 RB 后向卡片發(fā)送一個令牌數(shù)據(jù) TOKENAB，其中包含了讀卡器發(fā)出的一個隨機(jī)數(shù)據(jù) RA。因此每個扇區(qū)可獨(dú)立地應(yīng)用于一個應(yīng)用場合。被射頻接口電路 數(shù)字電路部分 Clock Data d 波形轉(zhuǎn)換 選擇模塊 整流 電壓調(diào)節(jié) EEPROM 數(shù)據(jù)加密單 ROM 認(rèn)證模塊 RAM 接口 ATR 請求模塊 存儲器 調(diào)制解調(diào) 控制算術(shù)單元 控制算術(shù)單元 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 7 選中的卡片將存儲在卡片上的卡片的容量傳送給讀卡器。由于每一張卡片都有其唯一的序列號，因此讀卡器根據(jù)卡片的序列號來識別已選的卡片，讀卡器中 MFRCSOO 芯片的 AntiColisoin 防重疊功能配合卡片上的防重疊功能模塊，由程序員來控制讀卡器，根據(jù)卡片的序列號來選定一張卡片。 數(shù)字電路部分 ,ATR 請求模塊 :當(dāng)一張卡片處在讀卡器天線的工作范圍之內(nèi)時，程序員控制讀卡器向卡片發(fā)出 REQUEST ALL(或 REQUEST STD)命令后，卡片的 ATR 模塊將啟動，將卡片中的卡片類型號共 2 個字節(jié)傳送給讀卡器 ，建立卡片與讀卡器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。 EEPROM 存儲器及其接口電路 :該單元主要用于存儲數(shù)據(jù)。同時，由于讀卡器可以置于障礙物的后面而不影響它與卡的通訊，可以防止在接觸式 IC 卡的使用中對讀卡器進(jìn)行惡意破壞現(xiàn)象的出現(xiàn)。同時，由于卡與讀卡器進(jìn)行通訊時的載波頻率較高，卡內(nèi)芯片可以工作在較高的系統(tǒng)時鐘下，使二者的通信速率很高。按照卡與外界數(shù)據(jù)傳送的方式來分， IC 卡分為接觸式IC 卡和非接觸式 IC 卡，當(dāng)前廣泛使用的是接觸式 IC 卡，但是非接觸式 IC 卡是將來 IC 卡發(fā)展的方向。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 5 非接觸式 IC 卡 （ 1）非接觸式 CI 卡的分類 IC 卡可以根據(jù)卡中所鑲嵌的集成電路的不同可以分成三類。 讀卡器 門禁系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是讀卡器，它由微處理器、外圍擴(kuò)展器件、讀寫芯片、射頻天線、串行通信接口等幾部分組成。另一 種是讀卡器獨(dú)立工作，內(nèi)部用較大的存儲器存放讀卡數(shù)據(jù)，采用采集器采集讀卡器中的數(shù)據(jù)，再傳送到PC 管理機(jī)上。 (l)讀卡器 :是門禁系統(tǒng)的主要設(shè)備，直接與 PC 機(jī)通過 RS 一 232 串行口相連，只要有非 接觸式 IC 卡進(jìn)入讀卡器天線射頻能量范圍，讀卡器便通過射頻信號與IC 卡通信，認(rèn)證密碼，讀取卡中的數(shù)據(jù)，并將其存入計(jì)算機(jī)中。如 2021 年 12 月份在上海推出的社會保障卡，存儲了持卡者的指紋、姓名、身份證號碼、照片、工作單位、婚姻狀況等信息，真正做到了個人信息電子化。 隨著國 內(nèi)廠商硬件技術(shù)