【正文】 讀寫器的射頻模塊，主要用來控制射頻天線來進(jìn)行對射頻卡芯片的采集 和寫入。 流量表采用的脈沖式水表，能夠?qū)⑺鬓D(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號并將脈沖信號直接發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行處理。 放水通過電磁閥進(jìn)行控制，由受到單片機(jī)控制的 L9910 芯片來控制同步電機(jī)進(jìn)行放水或者關(guān)水操作。 感謝我的父母在學(xué)習(xí)期間給我無微不至的關(guān)懷和支持，是他們的親情使我具有了不斷學(xué)習(xí)的動力；感謝我的母校四年來給予我的教育和培養(yǎng)，為我以后的工作和生活打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)；感謝我的老師們，是你們教我知識，教我做人做事；感謝我的同學(xué)朋友，給我?guī)椭o我快樂；感謝所有關(guān)心、幫助的我人！ 人生最美好的四年就要宣告結(jié)束，馬上就要開始一段新的征程，我一定會秉承“敢為人先”的精神，努力工作，積極生 活，刻苦學(xué)習(xí)，做一個對社會有用的人。NFC 技術(shù)的廣泛發(fā)展，能夠全面模擬射頻卡，并且現(xiàn)在帶有 NFC 功能的移動終端越來越多，在未來，也許我們就再也看不到各種各樣的射頻卡而是被 NFC 技術(shù)所代替。 射頻模塊采用 MFRC530 芯片，芯片主要實(shí)現(xiàn)驅(qū)動射頻天線對射頻卡內(nèi)部的信息進(jìn)行采集以及并進(jìn)行處理，內(nèi)部集成有相應(yīng)的數(shù)字電路和模擬電路，能夠?qū)⑿盘栠M(jìn)行解調(diào)并且通過串口發(fā)送給單片機(jī)；射頻天線為 LC 振蕩電路，通過與射頻卡建立電磁耦合來實(shí)現(xiàn)對射頻卡內(nèi)容的讀取和寫入。 鍵盤模塊工作的程序流程圖如圖 所示： 開始 單片機(jī)啟動， LED 顯示模塊進(jìn)行初始化操作 等待單片機(jī)發(fā)出寫指令 單片機(jī)發(fā)出寫指令，顯示模塊進(jìn)行內(nèi)容顯示 結(jié)束 單片機(jī)啟動，鍵盤輸入模塊進(jìn)行初始化操作 開始 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 30 頁 共 44 頁 圖 鍵盤模塊程序流程 單片機(jī)、電磁水控閥和流量表 在整個系統(tǒng)中，單片機(jī)起到主要的控制作用，能夠控制其他的芯片諸如射頻模塊，顯示模塊等進(jìn)行工作。當(dāng)系統(tǒng)與 PC 數(shù)據(jù)庫處于連接狀態(tài)時，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳至 PC 數(shù) 據(jù)庫處，將整個數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的信息更行更新。傳輸數(shù)據(jù)時，采用平衡雙絞線進(jìn)行傳輸，因此要求傳輸中的電平信號為差分電平信號。因此在對蜂鳴器進(jìn)行供電時，設(shè)計了一個三極管進(jìn)行電流的放大，同時搭配了一個上拉電阻共同工作。每轉(zhuǎn)動一圈水表的計量盤，就會發(fā)出一個脈沖信號。同時安全性能很高 [18]。將相應(yīng)管腳連接到單片機(jī)上，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。同為 5V； ? 工作頻率為 0~35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0~420MHz； ? 片內(nèi)集成用戶應(yīng)用程序存儲空間； ? 片內(nèi)集成 1280 字節(jié) RAM； ? 具有通用的 I/O 口。另外，由于涉及到需要將讀卡器讀取的信息發(fā)送到數(shù)據(jù)庫中并且與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，因此還需要考慮到系統(tǒng)的通信速度以及通信方法?？梢宰鳛樵O(shè)計和測試只用 MFRC530 與單片機(jī)的連接通過 8 位串行口直接相連，通過 TX1 和 TX2 引腳驅(qū)動天線獲得射頻卡內(nèi)部信息。另外 5個引腳用來對芯片的讀寫進(jìn)行控制以及進(jìn)行片選等。為了防止模擬電路、數(shù)字電路和整個芯片的運(yùn)行中出現(xiàn)干擾，因此芯片采用了三路電源進(jìn)行供電。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。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(jìn)行數(shù)據(jù)通信。單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。射頻卡的消費(fèi)信息通過上 位機(jī)軟件發(fā)送指令來查詢。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。射頻卡作為一種方便、經(jīng)濟(jì)、快捷的數(shù)據(jù)載體，有著其得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)，由于不需要直接的接觸就能進(jìn)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。系統(tǒng)檢測到有射頻卡進(jìn)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(jī)進(jìn)行處理 [2]。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(yùn)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]。 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(shí)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(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行處理，控制放水或者停止放水。單片機(jī)進(jìn)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(jìn)行供電。不同通信標(biāo)準(zhǔn)下的射頻卡具有不同的編碼方式和工作的距離。系統(tǒng)的各部分 都受到單片機(jī)的控制，單片機(jī)控制 MFRC530與射頻卡進(jìn)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。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。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。此外作為一個通信的媒介，需要天線部分應(yīng)當(dāng)有足夠的帶寬 [15]。 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(jī)和其他的芯片內(nèi)部的各種微操作的時間基準(zhǔn)信號。單片機(jī)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(jìn)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(jī)數(shù)據(jù)端口 P0，來完成數(shù)據(jù)從射頻卡到單片機(jī)的傳輸。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(dá)所設(shè)置的值的時候自動停止放水。 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(jī)，便可以控制直流電磁閥的正反轉(zhuǎn)。流量傳感器如圖 所示。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。通信電路如圖 所示。芯片通過 TX1 管腳和 TX2 管腳射頻天線進(jìn)行控制，射頻天線負(fù)責(zé)向射頻卡提供能量以及與射頻卡進(jìn)行讀寫操作。 單片機(jī)程序流程圖如圖 所示： 開始 單片機(jī)啟動， 單片機(jī)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(dāng)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(jī)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(jī)啟動，等待其他程序運(yùn)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(jī)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。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(jī)進(jìn)行處理。 最后，誠摯地感謝為評閱本文而付出辛勤勞動的各位老師。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(dú)的射頻卡在日常生活中帶來了極大的不便。整個系統(tǒng)的運(yùn)行過程結(jié)束。同理在按鍵使用之前，要先等待單片機(jī)的啟動，等到單片機(jī)啟動之后，對鍵盤模塊進(jìn)行初始化設(shè)置之后，就可以使用鍵盤模塊進(jìn)行鍵入操作。放水結(jié)束后，需要單片機(jī)扣除相應(yīng)的水量值，并且將新的余額的值寫入射頻卡。在 RS485 是一個串行數(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)。需要對其額外增加一個電流增大的電路來進(jìn)行驅(qū)動，一個引腳很難對其進(jìn)行驅(qū)動。當(dāng)磁體隨著水表的計量轉(zhuǎn) 盤旋轉(zhuǎn)到干簧管所在的位置是，兩個干簧管受到磁體的座位垂釣?zāi)沁M(jìn)行吸合，以此發(fā)出一個脈沖信號。芯片的 A/B 兩個輸出端直接連接到驅(qū)動電機(jī)控制驅(qū)動電機(jī)的正反向運(yùn)行。通過動態(tài)控制 4 位 7 端 LED 數(shù)碼管，將其交替點(diǎn)亮，在任意時刻只連通一個二極管時期發(fā)光，利用人眼的視覺停留效果，就能夠顯示出 “連續(xù) ”的字符信息。 外部晶振電路如圖 所示： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 17 頁 共 44 頁 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。 在選用單片機(jī)時，應(yīng)當(dāng)考慮到系統(tǒng)的時鐘頻率是否統(tǒng)一、單片機(jī)的運(yùn)算速度能否滿足需求、 單片機(jī)的處理能力、兼容性以及系的整體設(shè)計問題，例如是否需要另外的存儲擴(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。該引腳為高電平時，電路處于低功耗狀態(tài)，下跳變時芯片復(fù)位 27 AUX O 輔助輸出端。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 12 頁 共 44 頁 c） 并行接口 并行接口共包括 16 個引腳，其中 8 個引腳為雙向數(shù)據(jù)總線， 3 個為地址線。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 9 頁 共 44 頁 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 個引腳。單片機(jī)要實(shí)現(xiàn)與顯示模塊，報警電路以及幾盤電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且單片機(jī)通過 RS 485 通信電路與上位機(jī)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接。射頻卡通信依靠射頻卡 內(nèi)部的 IC 芯片和天線，又被稱為電子標(biāo)簽 [8]。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，方便用戶進(jìn)行操作。當(dāng)卡片被拿走時，單片機(jī)自動關(guān)閉電磁閥，停止出水。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)境的影響或者因為使用了機(jī)械電氣接觸從而產(chǎn)生的靜電擊穿的問題都由于射頻卡使用電磁耦合或者微波的方式實(shí)現(xiàn)能量和信號的無接觸傳輸而得到有效的解決，因此才用射頻卡作為身份識別、電子票證、電子錢包、物流等方面的重要替代技術(shù)而廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商品自動 化和交通運(yùn)輸控制等領(lǐng)域。從日常生活中的公交卡、地鐵卡到大學(xué)生的學(xué)生卡，借書卡，再到一些公司的門禁卡、用戶卡以及一些商店內(nèi)部通過射頻卡進(jìn)行商品的標(biāo)記以及價格的結(jié)算 [1]。單片機(jī)對用戶卡內(nèi)部的信息進(jìn)行處理，來決定是否放水或者放水的總量。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)，射頻卡識別技術(shù)的應(yīng)用又進(jìn)一步的提高了整個行業(yè)運(yùn)作的安全性和效率。單片機(jī)負(fù)責(zé)整個系統(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)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)更新和上傳。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