【正文】 開始 Y 系統(tǒng)自檢 元件運行是否 出現(xiàn)故障 N 是否需要預(yù) 先設(shè)置水量 Y 鍵盤鍵入所需水量 鍵入金額 余額？ Y 打開水控閥開始放水 并計算流量 看門狗電路和 復(fù)位電路處理 提示錯誤 Er01 Y Y N N 按 KEY1 鍵 提示錯誤 Er02 復(fù)位成功？ 是否有卡片靠 近 扣除金額，返回剩余 金額 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 27 頁 共 44 頁 圖 系統(tǒng)總流程圖 系統(tǒng)的工作流程主要是當檢測到有射頻卡靠近，處在系統(tǒng)的工作范圍之內(nèi)時，讀寫器啟動開始工作。放水結(jié)束后，需要單片機扣除相應(yīng)的水量值，并且將新的余額的值寫入射頻卡。芯片對于射頻卡的讀寫操作完成之后，能夠通過 8 位串行口將數(shù)據(jù)傳送到單片機，即整個讀寫器的控制中心等待下一步操作。同理在按鍵使用之前，要先等待單片機的啟動，等到單片機啟動之后，對鍵盤模塊進行初始化設(shè)置之后，就可以使用鍵盤模塊進行鍵入操作。在傳輸線內(nèi)部傳輸時，需要電平的類型為差分電平的方式，但是在單片機和 PC 端口處則需要電平為 TTL 電平，因此 MAX485 的任務(wù)就是將信號在這兩種不同的電平方式之間轉(zhuǎn)換。整個系統(tǒng)的運行過程結(jié)束。通過單片機能夠直接進行驅(qū)動和讀取相關(guān)的信息，系統(tǒng)的運行能夠更友好的進行。在現(xiàn)在各類卡遍地的時代，每個特定方面都需要一個單獨的射頻卡在日常生活中帶來了極大的不便。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 38 頁 共 44 頁 參 考 文 獻 1 林蔥， 蔡秀珊 .校園 一卡通系統(tǒng)的 設(shè)計與管理 .科 技廣場， Science ,07 2 趙國柱 .符合 iso/iec 180006 type c 標準的 rfid 讀寫器協(xié)議處理模塊設(shè)計，[學位論文 ],天津 :天津大學 ,20xx 3 Ba?ar 214。 最后，誠摯地感謝為評閱本文而付出辛勤勞動的各位老師。這是本次設(shè)計的一個遺憾和缺陷。在放水的過程中，通過脈沖式水表將水量轉(zhuǎn)化為脈沖信號發(fā)送給單片機進行處理。單片機運行結(jié)束后，控制水控閥來進行放水操作，并計量放水的總量。 單片機程序流程圖如圖 所示： 開始 單片機啟動， 單片機完成初始化操作 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 31 頁 共 44 頁 復(fù)位電路重啟 N 發(fā)出讀取指令到鍵盤模塊等待用戶鍵入預(yù)先設(shè)置放水量，發(fā)送寫入指令到顯示器顯示預(yù)設(shè)值 發(fā)送讀取指令到鍵盤電路，當接收到來自 KEY1的一個脈沖時，開始放水，接收Y N 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 32 頁 共 44 頁 圖 單片機程序流程圖 電磁水控閥，流量表的程序流程如圖 ： 開始 等待單片機啟動，等待其他程序運行，初始化操作 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 33 頁 共 44 頁 圖 電磁水控閥和流量表的程序流程 通信模塊 單片機與 PC 數(shù)據(jù)庫之間的通信采用 RS485 通信原則，主控的芯片為 MAX485 芯片。初始化，最后才能進行寫操作。芯片通過 TX1 管腳和 TX2 管腳射頻天線進行控制，射頻天線負責向射頻卡提供能量以及與射頻卡進行讀寫操作。后者在用戶鍵入水量時，系統(tǒng)需要對用戶鍵入的值與射頻卡內(nèi)部的余額進行對比操作。通信電路如圖 所示。 圖 系統(tǒng)電源電路 通信電路 單片機進行數(shù)據(jù)的處理之后，需要將消費信息發(fā)送給 PC 數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的同步和更新。第一種則為通過電池提供直流電，第二種則為將日常所采用的 220V 電壓經(jīng)過處理后為系統(tǒng)提供電壓。若無法通過系統(tǒng)內(nèi)部來進行重啟復(fù)位，而需要通過外部的復(fù)位操作時，此時系統(tǒng)應(yīng)給出警報，即蜂鳴器蜂鳴報警，同時在顯示 LED 數(shù)碼管上提示錯誤 Er01；用戶需要自行鍵入所需的水量時，在輸入之后，系統(tǒng)會對用戶輸入的數(shù)值與卡內(nèi)的余額進行比較，若鍵入的金額比卡內(nèi)的余額多時，此時蜂鳴報警并且提示錯誤 Er02；用戶放水結(jié)束后，系統(tǒng)扣除卡內(nèi)相應(yīng)金額，若卡內(nèi)剩余的余額為零，此時系 統(tǒng)應(yīng)報警提示用戶充值，此時系統(tǒng)顯示 Er03，蜂鳴器斷續(xù)蜂鳴報警。流量傳感器如圖 所示。具體做法是將磁極固定在水表的計量轉(zhuǎn)盤上，當計量轉(zhuǎn)盤隨著水流轉(zhuǎn)動時，磁鐵也會跟著一起轉(zhuǎn)動。 電磁水控閥控制芯片 L9910 如圖 所示： 圖 L9910 芯片示意圖 系統(tǒng)的水控閥的示意圖如圖 所示： 通過將 L9910 的輸入端接單片機，便可以控制直流電磁閥的正反轉(zhuǎn)。目前水控閥有以下幾種形式：當采用電磁閥時，驅(qū)動電路比較簡單；使用球形閥時，需要考慮換向的問題，相應(yīng)的驅(qū)動電路就會相對來說比較復(fù)雜，可以采用單刀雙擲繼電器來實現(xiàn)對球形閥的驅(qū)動，但是由于繼電器的接點的使用年限問題，因此常常采用四只三極管來實現(xiàn)換向供電的球形閥驅(qū)動電路，由于分離式的四個三極管制作較為麻煩而且在運行過程中很容易出現(xiàn)觸點接觸不良的問題而且制作的成功率不夠高，因此本系統(tǒng)采用集成芯片 L9110，提高整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定 性。放水的總量通過扣除射頻卡中的錢的數(shù)量決定，即可以通過預(yù)先設(shè)置所需要的水量的錢數(shù)，在系統(tǒng)中設(shè)置好，系統(tǒng)將在水量到達所設(shè)置的值的時候自動停止放水。 在 LED 數(shù)碼管的顯示狀態(tài)又分為靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。單片機的中斷 0 引腳（ INT0 引腳）與 MFRC530 的 IRQ 中斷 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 18 頁 共 44 頁 請求口連接，通過給出相應(yīng)的中斷請求來對射頻模塊芯片進行控制，射頻模塊的數(shù)據(jù)接口（ D0D7）將讀取到的應(yīng)答器中的相關(guān)信息傳動給單片機數(shù)據(jù)端口 P0，來完成數(shù)據(jù)從射頻卡到單片機的傳輸。其中選擇 的晶振，使得單片機進行串口通信時，減小誤差，提高準確性。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 16 頁 共 44 頁 圖 STC12C5A60S2 最小系統(tǒng) 時鐘信號，時鐘作為單片機和其他的芯片內(nèi)部的各種微操作的時間基準信號。因此 MCU 在整個讀寫器系統(tǒng)中占有舉足輕重的作用，是射頻卡讀寫器中的核心控制部分。此外作為一個通信的媒介，需要天線部分應(yīng)當有足夠的帶寬 [15]。外接 石英晶體，也可以作為外部時鐘信號（ ）的輸入端 32 OSCOUT O 振蕩器輸出端 e） MIFARE 接口引腳介紹見表 ： 表 MIFARE 引腳 引腳號 引腳名稱 類型 功能 3 MFIN I MIFARE 接口輸入端可接受帶有副載波調(diào)制的曼徹斯特碼或者曼徹斯特碼串行數(shù)據(jù) 4 MFOUT O MIFARE 接口輸出端。選通來自芯片寄存器的讀數(shù)據(jù)，低電平有效 NDS I 數(shù)據(jù)選通端。在芯片內(nèi)部進行相應(yīng)的解調(diào)處理。他們的引腳分別是 外圍天線驅(qū)動電源見表 ： 表 芯片的外圍天線供電引腳 引腳號 引腳名稱 類型 功能 6 TVDD 電源 驅(qū)動外圍天線電源正。 MF RC530 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 示： 并行微處理器接口類型選擇 8bit 的并行接口，能夠兼容目前大部分的微處理器，為設(shè)計帶來了靈活性。系統(tǒng)的各部分 都受到單片機的控制，單片機控制 MFRC530與射頻卡進行數(shù)據(jù)交換，顯示部分顯示相關(guān)信息以及讀取用戶由鍵盤輸入的相關(guān)信息。 單片機與讀寫器的射頻模塊相連接，聽過讀寫器射頻模塊來進行相應(yīng)的讀、寫卡命 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 7 頁 共 44 頁 令并且與讀寫器進行數(shù)據(jù)交換。不同通信標準下的射頻卡具有不同的編碼方式和工作的距離。同時一個完善的射頻卡讀寫系統(tǒng)應(yīng)當具有其他的數(shù)據(jù)接口來進行后期的拓展，使得整個系統(tǒng)的應(yīng)用面更廣泛，后期的拓展成本更低。單片機進行比較操作之后再驅(qū)動 L9901 芯片來控制是否繼續(xù)放水； 另外，系統(tǒng)所采用的芯片和元件主要采用 5V 和 12V 電壓進行供電。天線和射頻卡建立電磁耦合之后，由天線部分拾取經(jīng)由射頻卡發(fā)射回來的信息，在射頻模塊 內(nèi)部進行解調(diào)操作之后通過串口傳送給單片機進行下一步操作； 單片機是整個系統(tǒng)的控制核心。 系統(tǒng)的目的是為了設(shè)計基于射頻卡的水控器，因此系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能就是讀取射頻卡內(nèi)部的信息，發(fā)送給單片機，由單片機進行處理，控制放水或者停止放水。如果滿足剩余金額大于單位扣費金額，則單片機會控制電磁閥門開啟，出水，同時，流量穿管器能夠?qū)⒘鹘?jīng)的水量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號發(fā)送給單片機。另外， RFID 識別系統(tǒng)還被用來識別和追蹤集裝箱的位置，從而來確定物品在整個倉庫的位置以及運輸?shù)穆肪€，使得整個貨倉的管理更加的效率，減少了人工查找的時間 [4]。目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活、管理以及生活的方方面面，各行各業(yè)。系統(tǒng)檢測到有射頻卡進入到工作范圍之后能夠自行讀取射頻卡內(nèi)部的信息，并將信息發(fā)送給單片機進行處理 [2]。各種各樣的數(shù)據(jù)載體以及數(shù)據(jù)的讀取方式相繼出現(xiàn)。射頻卡作為一種方便、經(jīng)濟、快捷的數(shù)據(jù)載體，有著其得天獨厚的優(yōu)點，由于不需要直接的接觸就能進行數(shù)據(jù)的傳送，利用射頻卡作為數(shù)據(jù)載體可以有效的防止電子觸電的老化以及腐蝕，能夠抵抗一定量的電磁干擾，因此能夠在一些特殊的場合得到應(yīng)用。并且系統(tǒng)能夠?qū)⑾嚓P(guān)的信息發(fā)送到系統(tǒng)的顯示模塊上，讓用戶對于目前的情況有一個直觀的了解，系統(tǒng)同時還具有蜂鳴報警的功能， 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 2 頁 共 44 頁 當使用過程中出現(xiàn)邏輯性的錯誤或者整個系統(tǒng)的運行出 現(xiàn)錯誤時，系統(tǒng)進行錯誤提醒和報警。在我國，射頻卡技術(shù)的最廣泛應(yīng)用是第二代居民身份證。全球的國際轉(zhuǎn)運和就在工作中， 的標準頻率被各國所認可，在全球得到推廣和使用 [5]。射頻卡的消費信息通過上 位機軟件發(fā)送指令來查詢。通過射頻天線建立與射頻卡的電磁耦合來實現(xiàn)對卡內(nèi)信息的讀去寫入操作 [6]。單片機對數(shù)據(jù)進行分析。 讀寫器的射頻模塊 讀寫器主要負責與電子便簽的雙向通信，同時接收來自與 PC 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的指令。射頻卡能夠通過諧振天線通過電感耦合或者電磁耦合原理與讀寫器進行數(shù)據(jù)通信。近耦合射頻卡的能量是通過讀寫器發(fā)送頻率為 的交變磁場來提供。整個讀寫器的示意圖如圖 所示： 圖 讀寫器設(shè)計圖 MF RC530 是 Philips 公司推出的一種非接觸式 IC 讀寫模塊。 MF RC530 完全支持ISO14443 所有層的通信方式，發(fā)送部分通過簡單的外圍電路添加便可實現(xiàn)直接驅(qū)動近距離操作，當射頻卡處在距離射頻天線 100mm 的范圍內(nèi)時，射頻天線能夠發(fā)送能量給射頻卡，并接收射頻卡反射回來的信號，通過內(nèi)部的模擬電路和數(shù)字電路進行調(diào)制解調(diào)操作。為了防止模擬電路、數(shù)字電路和整個芯片的運行中出現(xiàn)干擾，因此芯片采用了三路電源進行供電。 12 DVSS 電源 數(shù)字電路電源地 b） 射頻天線部分 非接觸式天線主要由四個引腳來進行驅(qū)動和接收，從而實現(xiàn)位信息的調(diào)制和解調(diào)以及送入芯片進行處理。另外 5個引腳用來對芯片的讀寫進行控制以及進行片選等。鎖存 AD0~AD5 至內(nèi)部地址存儲器 nAStrb