【正文】 在這次完成課程設(shè)計(jì)的過程中，我不 僅 拓展和加深了專業(yè)知識(shí)，且在其他各個(gè)方面都有提高。該模塊的功能是向 AT24C128 一個(gè)地址中寫入一個(gè)字符，然后再從該地址中讀出這個(gè)字符。主器件不需發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)但要產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)。頁寫操作的啟動(dòng)和字節(jié)寫一樣，不同在于傳送了一 字節(jié)數(shù)據(jù)后主器件允許繼續(xù)發(fā)送 63個(gè)字節(jié)。當(dāng)在連續(xù)模式向時(shí)鐘寄存器寫數(shù)據(jù)時(shí)，前 8 個(gè)寄存器必須按傳送 數(shù)據(jù)順序?qū)?。整個(gè)系統(tǒng)的電源可由電池提供。方便的并行接口可直接連接到任何 8 位微處理器，對讀卡器和終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。如果匹配，才允許進(jìn)一步的讀寫操作。 從操作流程上，可以把 Mifare1 卡的操作分為以下幾項(xiàng)： 復(fù)位請求：當(dāng)一張 Mifare1 卡處在讀寫器天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)，讀 寫器向卡發(fā)出 初始化 命令有效 接受命令 返回錯(cuò)誤的數(shù)據(jù) 返回正確的數(shù)據(jù) 執(zhí)行相應(yīng)命令 成功 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 32 REQUEST all(或 REQUEST std)命令。 4 發(fā)卡器應(yīng)答命令 應(yīng)答命令幀格式 應(yīng)答命令幀： STX DDD ETX BCC STX : 0 2 (HEX) , 命令幀開始 ETX : 0 3 (HEX) , 命令幀結(jié)束 DDD:發(fā)卡器狀態(tài)碼信息， ASCII 碼格式 BCC : STX?S??F?DDDETX,命令塊異或校驗(yàn)碼 (注： 為異或運(yùn)算符 ) 發(fā)卡器狀態(tài)碼描述 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 30 表 十六進(jìn)制碼 狀態(tài)描述 0x38,0x30,0x30 0x34,0x30,0x30 0x32,0x30,0x30 0x31,0x30,0x30 0x30,0x38,0x30 0x30,0x34,0x30 0x30,0x32,0x30 0x30,0x31,0x30 0x30,0x30,0x38 0x30,0x30,0x34 0x30,0x30,0x32 0x30,0x30,0x31 0x30,0x30,0x30 發(fā)卡器正在發(fā)卡 發(fā)卡器正在回收卡片 發(fā)卡器錯(cuò)誤（ Error) 發(fā)卡器回收倉卡片已裝滿 ———— ———— 發(fā)卡器堵卡 發(fā)卡倉卡量少 發(fā)卡倉卡空 卡已發(fā)至取卡位置，正等侯取卡 卡已發(fā)至讀卡位置，正等侯處理 預(yù)發(fā)卡未就緒 發(fā)卡器已準(zhǔn) 備好 讀寫模塊設(shè)計(jì) 本文采用 89C51 單片機(jī)、 MFRC500 以及外圍電路實(shí)現(xiàn)讀寫器的基本組成。 方式 3:9 位 UART，幀信息為 11 位，其中一位起始位 “0”、八位數(shù)據(jù)位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一個(gè)停止位 “1”。 PCON 中的 SMOD 用來控制波特率加倍。串行口的接收與否受制于允許接收位 REN 的狀態(tài)，當(dāng) REN 被軟件置 “1”后，允許接收器接收。 (2)PC 機(jī)先發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)判斷是否接收完數(shù)據(jù)。在此方式，輸入 Payout 信號(hào)且 VD 信號(hào)有效時(shí)，發(fā)卡器會(huì)將卡片發(fā)送至讀卡天線位置，并拉低 OUTOK 信號(hào)等待用戶讀卡。 （ 3） OUTOK 輸出方式設(shè)置。有以下幾種情況會(huì)導(dǎo)至發(fā)卡機(jī)復(fù)位： 司機(jī)按出卡鍵 卡機(jī)狀態(tài) 卡機(jī)報(bào)警 正常出卡 壞卡處理 卡機(jī)待機(jī) 卡口全壞 正常 寫卡失敗 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 23 ① 當(dāng)發(fā)卡機(jī)上電時(shí)會(huì)產(chǎn)生復(fù)位操作； ② 當(dāng)發(fā)卡機(jī)收到 RESET 信號(hào)或按下控制板上的RESET 按鍵時(shí)； ③ 當(dāng)發(fā)生預(yù)發(fā)卡 (失?。╁e(cuò)誤時(shí)，如果超過 100 秒發(fā)卡器會(huì)自動(dòng)復(fù)位； ④當(dāng)發(fā)生堵卡錯(cuò)誤時(shí)，如果超過 100 秒發(fā)卡器會(huì)自動(dòng)復(fù)位并將卡片收回；卡片回收主要是避免卡 片在使用過程中被丟失，最大程度地減少損失。對卡機(jī)撥卡方式的改進(jìn)不能從根本上消除由卡片在工況特殊情況下帶來的負(fù)面影響。 卡夾提升機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)。蜂鳴器的另一個(gè)作用是當(dāng)出現(xiàn)發(fā)卡失敗時(shí)會(huì)報(bào)警提示。需提醒的是輸出 端一般不要接過大容量電容，一般接幾十微法的就可以了。這樣既節(jié)省了硬件材料，也是電路變得簡單了許多。單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。下圖為 RS232接線原理圖： 圖 RS232 通訊接口接線圖 RS232 接口電路數(shù)據(jù)傳輸接口是數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布A(chǔ)，也是數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。 （ 3）單片機(jī)接收數(shù)據(jù)，然后通過內(nèi)部程序?qū)?shù)據(jù)處理。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 輸入計(jì)算機(jī) DP9 插頭 ； DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 MAX232 芯片是專門為電腦的 RS232山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 15 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路 ,使用 +5V 單電源供電。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行 同步通信 ，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的 時(shí)鐘信號(hào) 或 RAM 數(shù)據(jù)。由于提供給 MF RC500 的時(shí)鐘要作為同步系統(tǒng)的編碼器山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 12 和解碼器的時(shí)間基準(zhǔn)，因此頻率的穩(wěn)定性是正確執(zhí)行的一個(gè)重要因素，為了獲得最佳性能，時(shí)鐘抖動(dòng)應(yīng)該盡可能小。 VMID 作用是提供參考電壓。為使讀寫器達(dá)到最佳工作狀態(tài)，選用 MF RC500 芯片，對 RFID 讀寫器的天線及其匹配電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。集成了 編碼調(diào)制 和解調(diào)解碼的收發(fā)電路； 晶體的振蕩頻率的范圍在 ~12MHz 之間。在單片機(jī)不能自動(dòng)復(fù)位時(shí)，按動(dòng) S1 開關(guān)也可做到自動(dòng)復(fù)位。可編程串行通道； 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)； 除了以上的應(yīng)用 ,非接觸式 IC 卡還可應(yīng)用在電子錢包、無票旅行系統(tǒng)、身份證卡、零售系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、設(shè)備管理自動(dòng)化系統(tǒng)等。 公共汽車自動(dòng)售票系統(tǒng)。 非接觸式 IC 卡的應(yīng)用 正是由于非接觸式 IC 卡具有突出的特點(diǎn)及接觸式 IC 卡所無法比擬的優(yōu)越性 ,使得其在許多惡劣的環(huán)境和不適合接觸式 IC 卡應(yīng)用的條件下 ,有著極廣泛的應(yīng)用前景。與接觸式 IC 卡相比較 ,非接觸式 IC 卡具有以下優(yōu)點(diǎn) ： (1)可靠性高。另一部分則是指令和數(shù)據(jù)信號(hào)，指 揮芯片完成數(shù)據(jù)的讀取、修改、儲(chǔ)存等，并返回信號(hào)給讀寫器 ,完成一次讀寫操作。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 4 2 非接觸式 IC 卡的介紹 本課題的研究目的是設(shè)計(jì)一種以非接觸 IC 卡為收費(fèi)介質(zhì)的高速公路自動(dòng)發(fā)卡機(jī)，改變目前高速公路管理中管理系統(tǒng)成本過高、浪費(fèi)人力，可靠性差、技術(shù)落后的局面，以先進(jìn)的技術(shù)和較低的成本提高高速公路管理系統(tǒng)的整體水平和服務(wù)檔次，從而達(dá)到提高高速公路收費(fèi)效率和車輛行駛的暢通。本系統(tǒng)所使用的技術(shù)對其它使用非接觸 IC 卡為收費(fèi)介質(zhì)的其它交通收費(fèi)系統(tǒng)也有一定的借鑒意義。內(nèi)置 232 或 485 總線接口； (8)在加快高速公路入口通行能力的同時(shí)，可以將原入口的人員補(bǔ)充到新增出口，或者把主要精力放到閑置外場車流引導(dǎo)上，緩解通行壓力。 (2)自動(dòng)完成發(fā)卡全部工作，發(fā)卡機(jī)完成讀寫、計(jì)數(shù)、發(fā)出動(dòng)作，大幅度提高了效率，在減少相關(guān)配置人員的同時(shí)，也減少了卡的污損和丟失。 本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)按鍵自動(dòng)發(fā)卡，同時(shí)將實(shí)時(shí)信息寫入卡片并計(jì)入系統(tǒng)非易失性存儲(chǔ)器。 22 RS232 通訊模塊設(shè)計(jì) 20 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 II 指示燈設(shè)計(jì) 14 電平控制接口設(shè)計(jì) 5 3 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)模塊設(shè)計(jì) 1 高速公路自動(dòng)發(fā)卡系統(tǒng)的方案探究和硬件設(shè)計(jì)要求 1 高速公路自動(dòng)發(fā)卡技術(shù)的發(fā)展趨勢 2 本文的主要研究內(nèi)容和設(shè)計(jì)流程 4 收費(fèi)介質(zhì)的選擇－非接觸 IC 卡的優(yōu)勢 20 語音 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)可以在很大程度上緩解交通壓力，給高速公路工作人員收費(fèi)帶來很大的方便。 (3)降低管理成本，改善運(yùn)營環(huán)境，提高管理水平。 高速公路自動(dòng)發(fā)卡技術(shù)的發(fā)展趨勢 自動(dòng)發(fā)卡裝置是在高速公路快速發(fā)展需要的情況下應(yīng)運(yùn)而生，也是國家大力倡導(dǎo)的高速公路不停車收費(fèi)發(fā)展過程中的一段和以后全自動(dòng)收費(fèi)的一個(gè)重要組成部分 。內(nèi)置時(shí)鐘芯片； 在這樣的框架結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，本文的主要研究內(nèi)容是： (1)針對現(xiàn)有大部分高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的不足之處，闡述 一種以非接觸 IC 卡為收費(fèi)介質(zhì)的新型自動(dòng)發(fā)卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提出設(shè)計(jì)方法。 概述 RFID 技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合 (電感或電磁耦合 )傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。讀寫器則一般由單片機(jī)，專用智能模塊和天線組成，并配有與 PC 的通訊接口，打印口， I/O 口等，以便應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。非接觸式 IC 卡與讀寫器之間無機(jī)械接觸 ,避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障 ,既便于卡片的印刷 ,又提高了卡片的使用可靠性； (2)操作方便、快捷。以下就簡要介紹幾種典型應(yīng)用。世界各國一直在尋找一種能較好地完成公共汽車自動(dòng)售票的技術(shù)系統(tǒng) ,通常接觸卡收費(fèi)系統(tǒng)的缺點(diǎn)為 :(1)收費(fèi)速度太慢且因不能并行收費(fèi)而導(dǎo)致上下車堵塞 ,這不僅使公共汽車公司因減少運(yùn)營次數(shù)而蒙受不必要的損失 ,更使乘客怨聲載道 。非接觸式 IC 卡自從出現(xiàn)以來 ,就成為 IC 卡技術(shù)的重要發(fā)展方向。數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年； 低功耗的閑置和掉電模式； 2 振蕩電路 單片機(jī)各功能不見得運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，有 條不紊地工作的。晶體的頻率越高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快，但反過來運(yùn)行速度快，對存儲(chǔ)器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高，即要求線間的寄生電容要小；晶體和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。天線驅(qū)動(dòng)電路僅需很少的外圍元件 ,有效距離可達(dá) 10cm； 1 天線部分 非接觸式天線使用 4 個(gè)管 腳： TX1, TX2， WMID， RX。下面為天線接線原理圖： 天線接線原理圖 基于 MF RC500 的讀寫器主要由 MF RC500、微處理器、天線及 相應(yīng)的外圍連接電路組成。振蕩電路原理圖如下： 圖 RC500 震蕩電路原理圖 存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選擇了 AT24C128 存儲(chǔ)芯片， AT24C128 是一種不具備加密功能的芯片，AT24C 為系列號(hào)，數(shù)字部分為 K 位容量， AT24C128 為 128K。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器 。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：第一部分是電荷泵電路。第三部分是供電。 （ 4）單片機(jī)發(fā)送 TTL/CMOS 電平數(shù)據(jù)。單片機(jī)本身的數(shù)據(jù)傳輸接口主要為 8 位或 16 位并行數(shù)據(jù)接口、全雙 工串行通信接口，但電子技術(shù)的迅速發(fā)展使得許多新的數(shù)據(jù)傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn)，大多數(shù)的單片機(jī)并沒有在硬件中集成這些新的數(shù)據(jù)傳輸接口。 在本次設(shè)計(jì)中，以單片機(jī)為核心的電路板是通過 RS232 與發(fā)卡機(jī)機(jī)器通訊連接的，來控制發(fā)卡機(jī)的動(dòng)作。 電平控制接口設(shè)計(jì) 電平接口的定義 表 電平控制接口定義表 編號(hào) 信 號(hào) 定 義 描 述 1 24V― （ 24 V負(fù)極） 發(fā)卡器工作電源負(fù)極 2 24V+（ 24V正極） 發(fā)卡器工作電源正極 3 0V（輸入輸出信號(hào)地） 與發(fā)卡器工作電源負(fù)極相連 4 PayOut（出卡信號(hào)） 輸入，低電平（不少于 200 毫秒）有效 5 Reset（復(fù)位輸入） 輸入，低 電平（不少于 200 毫秒）有效 6 0V（輸入輸出信號(hào)地） 與發(fā)卡器工作電源負(fù)極相連 7 VD (地感輸入 ) 輸入，低電平（不少于 200 毫秒）有效，可用作使 能信號(hào) 8 CallBack（回收卡片） 輸入，低電平（不少于 200 毫秒）有效 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 18