【正文】 工作順利，身體健康。 射頻卡技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，因?yàn)槠浞奖憧旖荩徊捎梦?理接觸的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；但是科技迅速發(fā)展，射頻技術(shù)在使用中也存在著其劣勢(shì)的地方。 對(duì)于系統(tǒng)的交互界面則選用 LCD 顯示器和鍵盤(pán)來(lái)進(jìn)行。在消費(fèi)過(guò)程結(jié)束之后，單片機(jī)與 PC數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通信，將數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)時(shí)更新。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 34 頁(yè) 共 44 頁(yè) 該芯片主要實(shí)現(xiàn)在單片機(jī)和傳輸工程中進(jìn)行電平的在轉(zhuǎn)換。 LED 數(shù)碼管的程序流程圖如圖 所示： 圖 顯示部分程序流程 鍵盤(pán)模塊 系統(tǒng)提供兩種放水的模式進(jìn)行選擇，一種方式不需要原先設(shè)置放水的值，只通過(guò)直接按動(dòng) KEY1 按鍵來(lái)控制放水的開(kāi)和關(guān)；另一種方式則是要求用戶(hù)提前設(shè)置好放水的值，系統(tǒng)自動(dòng)放水，知道放水量到達(dá)預(yù)設(shè)的值后停止放水，這種方式需要用到按鍵 KEY2到按鍵 KEY5。芯片內(nèi)部含有相應(yīng)的數(shù)字電路和模擬電路，能夠負(fù)責(zé)相應(yīng)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)的工作。如果用戶(hù)鍵入的值大于內(nèi)部的余額時(shí)，此時(shí)屬于邏輯上的錯(cuò)誤，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴報(bào)警，在顯示屏上顯示錯(cuò)誤信息：“ Er02”，并且將要求用戶(hù)重新鍵入水量的值，知道用戶(hù)鍵入的水量的值滿(mǎn)足小于余額的要求為止。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 25 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 RS485 通信電路 系統(tǒng)整體硬件電路圖見(jiàn)附錄 A。單片機(jī)與數(shù)據(jù)庫(kù)的通信采用 RS485 通信標(biāo)準(zhǔn)。處于經(jīng)濟(jì)方面的考慮以及整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行，供電方式采用將民用 220V交流電進(jìn)行處理變?yōu)橄到y(tǒng)芯片運(yùn)行所需的 5/12V 的直流電。 蜂鳴器與單片機(jī)的連接模式如圖 示： 圖 蜂鳴報(bào)警器 由于蜂鳴器工作時(shí)電流較大，一般的 TTL 電平無(wú)法對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 22 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 水量計(jì)量裝置 復(fù)位電路和蜂鳴報(bào)警器 單片機(jī)的復(fù)位電路作為單片機(jī)安全運(yùn)行時(shí)必不可缺的一部分，它能夠在單片機(jī)上電運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)將單片機(jī)恢復(fù)到初始化的初始設(shè)定值，進(jìn)而避免了單片機(jī)再運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的一些危險(xiǎn)和問(wèn)題，將系統(tǒng)及時(shí)快速地進(jìn)行復(fù)位操作。在水表的外側(cè)的以一定的角度固定兩個(gè)干簧管?？刂圃砗?jiǎn)單，安裝方便而且經(jīng)濟(jì)可靠，安全性也較高。 L9910 芯片在運(yùn)行過(guò)程中能夠完全兼容 TTL 電平和 CMOS 電平，具有很好的抗干擾能力。以達(dá)到節(jié)水和方便使用的目的。在本文中采用其動(dòng)態(tài)掃描顯示的模式，輸入輸出口控制較少。 顯示模塊 作為系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，要求顯示部分能夠在需要時(shí)能夠顯示系統(tǒng)要求的水量，系統(tǒng)錯(cuò)誤等信息。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 所示。時(shí)鐘信號(hào)分為外部時(shí)鐘信號(hào)和內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)。 MCU 采用單片機(jī)芯片，主要負(fù)責(zé)控制商店之后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，控制 MF RC530 模塊完成讀寫(xiě)操作，控制通信模塊來(lái)完成與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)交換，并且驅(qū)動(dòng)顯示模塊顯示相關(guān)的信息，控制報(bào)警裝置報(bào)警的各種操作，從而保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。天線(xiàn)電路的設(shè)計(jì)如圖 所示： 圖 射頻天線(xiàn)部分 天線(xiàn)線(xiàn)圈中的電流產(chǎn)生磁通量并與射頻卡中的線(xiàn)圈進(jìn)行能量提供和數(shù)據(jù)的讀取，天線(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行拾取操作。用于輸出來(lái)自芯片接受通道的帶有副載波的曼徹斯特碼或曼徹斯特碼流，亦可輸出來(lái)自芯片發(fā)送通道的串行數(shù)據(jù) NR1 碼或修正密碼流 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 14 頁(yè) 共 44 頁(yè) f） 其他引腳見(jiàn)表 表 其他引腳 引腳號(hào) 引腳名稱(chēng) 類(lèi)型 功能 31 RSTPD I Reset 和低功耗端。為讀或?qū)懼芷谶x通數(shù)據(jù)，低電平有效 9 NCS I 芯片片選端。單片機(jī)最終通過(guò) MFRC530通過(guò)并行接口發(fā)送獲得 [14]。輸入 5V 電壓，作為外圍天線(xiàn) TX1 和TX2 驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)電源正壓 8 TVSS 電源 驅(qū)動(dòng)外圍天線(xiàn)電源地 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 11 頁(yè) 共 44 頁(yè) 模擬電路部分供電電源見(jiàn)表 ： 表 芯片的模擬電路供電引腳 引腳號(hào) 引腳名稱(chēng) 類(lèi)型 功能 26 AVDD 電源 模擬電路部分驅(qū)動(dòng)電源正。在芯片內(nèi)部還包含有一個(gè)雙 FIFO 緩沖區(qū)并且還帶有一個(gè)可以自行配置的中斷輸出接口 [12]。并且控制水控閥對(duì)水的開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作 [11]。射頻模塊通過(guò)射頻天線(xiàn)部分與卡片進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)讀卡寫(xiě)卡的操作。本文設(shè)計(jì)的射頻卡讀取系統(tǒng)應(yīng)用于 ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)的射頻卡。 系統(tǒng)的運(yùn)行還基于對(duì)射頻卡的信息通信。系統(tǒng)采用的供電方式為將民用 220V 交流電進(jìn)行降壓整流逆變以及穩(wěn)壓操作之后，為系統(tǒng)提供 5V 或者 12V 直流電壓來(lái)為系統(tǒng)提供電能供應(yīng)。選擇單片機(jī)時(shí)要考慮到單片機(jī)的串口數(shù)量以及是否單 片 機(jī) 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 通信電路 RS485 LED顯示電路 水控閥 流量計(jì) 時(shí)鐘電路 電源電路 鍵盤(pán)電路 讀寫(xiě)器 看門(mén)狗電路 報(bào)警蜂鳴 數(shù)據(jù)交換 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 5 頁(yè) 共 44 頁(yè) 內(nèi)部集成一定量的存儲(chǔ)空間。單片機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和操作控制工作，并且能夠與 PC 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新和上傳。單片機(jī)接收到水量信號(hào)之后，通過(guò)預(yù)設(shè)的費(fèi)率將水量轉(zhuǎn)化為扣費(fèi)金額對(duì)余額進(jìn)行扣費(fèi)，并再次通過(guò)數(shù)碼管顯示新的余額信息。在被要求提供安全的、高質(zhì)量高效率以及 快速的響應(yīng)能力的血液銀行和輸血醫(yī)學(xué)行業(yè)，射頻卡識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用又進(jìn)一步的提高了整個(gè)行業(yè)運(yùn)作的安全性和效率。作為中非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻卡能夠通過(guò)磁耦合或者通過(guò)微波來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)能量和信號(hào)的傳輸。單片機(jī)對(duì)用戶(hù)卡內(nèi)部的信息進(jìn)行處理，來(lái)決定是否放水或者放水的總量。射頻卡（ RFID）能夠在數(shù)據(jù)載體和讀寫(xiě)器之間不接觸的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，而且射頻卡的制作比較簡(jiǎn)單，成本低廉，因此在生活中射頻卡得到了很大的應(yīng)用。從日常生活中的公交卡、地鐵卡到大學(xué)生的學(xué)生卡，借書(shū)卡，再到一些公司的門(mén)禁卡、用戶(hù)卡以及一些商店內(nèi)部通過(guò)射頻卡進(jìn)行商品的標(biāo)記以及價(jià)格的結(jié)算 [1]。在放水結(jié)束之后，單片機(jī)再控制讀寫(xiě)器將新的信息寫(xiě)入到射頻卡內(nèi)部，同時(shí)單片機(jī)將消費(fèi)情況與 PC 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通訊，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的數(shù)據(jù)能夠時(shí)時(shí)更新，對(duì)數(shù)據(jù)的采集和處理帶來(lái)了便利。一般的傳輸信息的方式產(chǎn)生的諸如機(jī)械磨損，在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械磨損以及易受到污染和潮濕環(huán)境的影響或者因?yàn)槭褂昧藱C(jī)械電氣接觸從而產(chǎn)生的靜電擊穿的問(wèn)題都由于射頻卡使用電磁耦合或者微波的方式實(shí)現(xiàn)能量和信號(hào)的無(wú)接觸傳輸而得到有效的解決，因此才用射頻卡作為身份識(shí)別、電子票證、電子錢(qián)包、物流等方面的重要替代技術(shù)而廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商品自動(dòng) 化和交通運(yùn)輸控制等領(lǐng)域。通過(guò)射頻卡標(biāo)簽，特種部隊(duì)能夠快速的建立血液的采集、加工配送以及輸血的通過(guò)，能過(guò)使得各個(gè)環(huán)節(jié)無(wú)縫連接且高精度的 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 3 頁(yè) 共 44 頁(yè) 運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)省了時(shí)間。當(dāng)卡片被拿走時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)關(guān)閉電磁閥，停止出水。 對(duì)于讀寫(xiě)部分的操作，系統(tǒng)通過(guò)控制射頻天線(xiàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)之后，單片機(jī)將數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示模塊，在顯示模塊上顯示相應(yīng)的信息，方便用戶(hù)進(jìn)行操作。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 6 頁(yè) 共 44 頁(yè) 3 硬件電路設(shè)計(jì) 基于射頻卡的水控器設(shè)計(jì)的硬件電路主要包括射頻卡讀寫(xiě)器，水控裝置，與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接電路以 及整個(gè)系統(tǒng)的供電單元。射頻卡通信依靠射頻卡 內(nèi)部的 IC 芯片和天線(xiàn)，又被稱(chēng)為電子標(biāo)簽 [8]。在 ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)下，分為 typeA 和 typeB 兩種通信接口。單片機(jī)要實(shí)現(xiàn)與顯示模塊，報(bào)警電路以及幾盤(pán)電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且單片機(jī)通過(guò) RS 485 通信電路與上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接。 射頻識(shí)別中心使用射頻卡專(zhuān)用的讀寫(xiě)處理芯片（ MF RC530）。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 9 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 MFRC530 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 MF RC530 引腳介紹 1) 引腳圖 MF RC530 芯片共有 32 個(gè)引腳。輸入 5V 電壓，作為振蕩器、模擬解調(diào)器和解碼器的供電電源 28 AVSS 電源 模擬電路部分電源地 數(shù)字電路部分供電電源見(jiàn)表 ： 表 芯片數(shù)字電路部分供電引腳 引腳號(hào) 引腳名稱(chēng) 類(lèi)型 功能 25 DVDD 電源 數(shù)字電路部分驅(qū)動(dòng)電源正。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 12 頁(yè) 共 44 頁(yè) c） 并行接口 并行接口共包括 16 個(gè)引腳，其中 8 個(gè)引腳為雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)， 3 個(gè)為地址線(xiàn)。用于選擇和激活芯片的微控制接口，低電平有效 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 13 頁(yè) 共 44 頁(yè) 續(xù)表 引腳號(hào) 引腳名稱(chēng) 類(lèi)型 功能 21 ALE I 地址鎖存控制。該引腳為高電平時(shí)，電路處于低功耗狀態(tài)，下跳變時(shí)芯片復(fù)位 27 AUX O 輔助輸出端。 MFRC530 通過(guò)引腳 RX 接入天線(xiàn)，因此天線(xiàn)將拾取的信號(hào)經(jīng)由 RX 引腳發(fā)送給芯片進(jìn)行下一步操作。 在選用單片機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率是否統(tǒng)一、單片機(jī)的運(yùn)算速度能否滿(mǎn)足需求、 單片機(jī)的處理能力、兼容性以及系的整體設(shè)計(jì)問(wèn)題，例如是否需要另外的存儲(chǔ)擴(kuò)展，單片機(jī)的借口是否足夠以及為后期拓展和維修提供方便。相對(duì)于外部 振蕩信號(hào)來(lái)說(shuō)，內(nèi)部的振蕩的信號(hào)會(huì)很容易發(fā)生偏移，在穩(wěn)定性方面要稍遜色一些，溫度的改變會(huì)使得頻率發(fā)生變化。 外部晶振電路如圖 所示： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 17 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 單片機(jī)外部晶振 STC12C5A60S2 特點(diǎn)： ? 指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 8051，但是運(yùn)算速度加快； ? 工作電壓為與 MF RC 相同。 本系統(tǒng)采用 LED 數(shù)碼管作為顯示部分的顯示元件。通過(guò)動(dòng)態(tài)控制 4 位 7 端 LED 數(shù)碼管，將其交替點(diǎn)亮，在任意時(shí)刻只連通一個(gè)二極管時(shí)期發(fā)光，利用人眼的視覺(jué)停留效果，就能夠顯示出 “連續(xù) ”的字符信息。系統(tǒng)中將最小 元作為使用水量的分度，即最少可以控制釋放 元的水量。芯片的 A/B 兩個(gè)輸出端直接連接到驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反向運(yùn)行。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 21 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 系統(tǒng)水控閥示意圖 流量計(jì)量模塊 系統(tǒng)需要對(duì)用戶(hù)用水的總量進(jìn)行計(jì)量，因此需要選用相應(yīng)傳感器來(lái)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)磁體隨著水表的計(jì)量轉(zhuǎn) 盤(pán)旋轉(zhuǎn)到干簧管所在的位置是，兩個(gè)干簧管受到磁體的座位垂釣?zāi)沁M(jìn)行吸合，以此發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)。為了保證單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，必須在電源電壓穩(wěn)定之后，在進(jìn)行一定的延時(shí)操作之后才可以撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)，防止由于外部干擾影響到系統(tǒng)的復(fù)位操作 [20]。需要對(duì)其額外增加一個(gè)電流增大的電路來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，一個(gè)引腳很難對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。整個(gè)供電部分需要的元器件 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 24 頁(yè) 共 44 頁(yè) 為電源變壓器，整流電路，濾波電路以及穩(wěn)壓電路構(gòu)成 [21]。在 RS485 是一個(gè)串行數(shù)據(jù)口通信的標(biāo)準(zhǔn)，具有經(jīng)濟(jì)、低噪聲、高速率、遠(yuǎn)距離以及易于控制等優(yōu)點(diǎn)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 26 頁(yè) 共 44 頁(yè) 4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的主要工作流程圖如圖 所示：