【文章內容簡介】 。 25 LCD 顯示模塊 26 第 6 章 結論 28 參考文獻 29 致 謝 30 附 錄 31 附錄 A 外文資料 31 II 附錄 B 電路原理圖 48 附錄 C PCB布局圖 49 附錄 D 源 程序 50 1 第 1 章 緒 論 射頻卡門鎖 研究背景 鎖具經過漫長的發(fā)展 ， 隨著近代電子科學技術的進步 ， 這個有著幾千年歷史的古董終于駕著新技術的帆船 ， 承載著傳統(tǒng)鎖具的功用與現(xiàn)代電子的實用而跨入現(xiàn)代人們生活的科學便利化時代。 門鎖因制鎖技術與應用不同， 分為機械鎖和電子鎖兩大類。傳統(tǒng)的機械鎖以其價格低廉和使用的 方便性成為普通大眾首選鎖具，但是由于傳統(tǒng)機械鎖是用鑰匙開啟，所以鎖體必須要有鎖孔，而自從有鎖以來，歷代梁上君子都能運用一定的工具和技巧，輕易打開鎖具，尤其是當今世界，各種先進的開鎖工具層出不窮，開鎖技術也更出神入化，傳統(tǒng)的機械鎖在社會發(fā)展過程中已經不能更好的保護使用者的安全了。 電子 鎖在安全技術防范領域 具有防盜報警功能 ， 克服了機械式密碼鎖密碼量少、 安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術上還是在性能上都大大提高一步。 在電子鎖上， 鎖的表面一般都是密 封的，防暴力破壞的能力強，也防止非法把異物插入鎖內導致不同程度的破壞 。 在鎖具的發(fā)展過程中電子鎖優(yōu)點顯而易見，能很好的補充傳統(tǒng)機械鎖的不足之處，已經迅速占據(jù)鎖具市場，進而取代機械鎖成為主導門禁產品。 隨著我國對外開放的不斷深入，高檔建筑發(fā)展很快，高檔鎖具市場的前景樂觀。我國鎖具行業(yè)對鎖具高新技術的投入正逐年增大，高檔鎖的市場需求也逐年增加。在安防工程中，門禁系統(tǒng)的鎖具產品是關系到整個系統(tǒng)安全性的重要設備，所以鎖具產品的優(yōu)劣也關系了整個安防工程的質量和驗收。 電子鎖正是當下電子產品與家居產品在技術方面結合后產生的一種鎖具行業(yè)劃時代的科技成果。電子門鎖是電子元件和機械結構相結合的一 種新穎門鎖。集合了計算機技術、智能卡技術、精密電磁技術，是當今世界上最先進的門鎖之一，在使用的方便性、防非法開啟、智能管理等方面是機械鎖無法比擬的。 電子門鎖 的控制部分使用電子電路，執(zhí)行部分使用電磁鐵和鎖體，與傳統(tǒng)的機械門鎖相比， 電子門鎖在當下優(yōu)點主要包括：電子門 鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，不用金屬鑰匙，安 全可靠，使用方便。當然相比之下其缺點也是顯而易見的，缺點主要有以下幾個方面 ： 鎖定時可能存在被打開 ， 解鎖時又可能存在不能被打開，用指紋或臉部掃描等人體器官等技術，嚴重存在危害使用者人身安全隱 患，密碼單一，密碼鑰匙之間可以說無兼容，密碼更換復雜，電子產品抗干擾性能差，容易 2 受強冷熱、強電磁、強靜電和濕度等影響 。 本設計即是設計一種基于射頻卡的電子門鎖，可很好的滿足門鎖的安全性和穩(wěn)定性。 電子 門鎖的 發(fā)展 市場上常見的 電子門鎖 主要是 磁卡 、 接觸式 IC 卡、射頻卡電子門鎖。 磁卡 門 鎖是使用類似于我們銀行卡、信用卡一類的卡，在卡上有條黑色的磁帶 作為儲存 “ 電子鑰匙 ” 的載體，但 由于磁帶會在與其他帶磁性的物體放在一起時會存在消磁的情況，導致 “ 電子鑰匙 ” 消失或減弱而不能正常使用 開 門 ，帶來極大的不便 。 IC 卡 門 鎖是使用 IC 卡 作 為儲存 “ 電子鑰匙 ” 的載體，最多用于儲值公共電話卡，這個技術對于現(xiàn)在是很成熟的，比磁卡要 強， 能永久的記錄 “ 電子鑰匙 ” ，直到芯片損壞為止。由于 IC 卡是接觸式感應，在長期的使用和讀取器的摩擦，會出現(xiàn) IC 卡金手指損壞，導致不能使用，而且在一般家庭也能難維護，所以一般都不用于家庭，多用于酒店和商務場所。 射頻 卡 門鎖 按芯片分為： RF5 MIFARE MIFARE0 等 射 頻 卡，由于是非接觸式，所以一般只要不是把卡折成兩半都能永久使用。 在 射頻卡 門 鎖上，鎖的表面一般都是密封的，防暴力破壞的能力強，也防止非法把異物插入鎖內導致 不同程度的破壞。再者 ，射頻 卡中有快速防沖突機制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，因此 ， 讀寫器可以同時處理多張 射頻卡 。這提高了應用的并行性，無形中提高了系統(tǒng)工作速度。 智能卡在 電子 門鎖中的應用也同樣經歷了三個階段。 綜合上述三個門鎖的優(yōu)缺點磁卡門鎖的傳統(tǒng)市場已逐漸消失，接觸式 IC 卡門鎖的使用已經相當普遍， 但是 與 射頻卡門鎖 相比仍有不足， 射頻卡門鎖目前全國的正處在上升期 。射頻卡讀卡方便快捷，鎖和卡的使用壽命長，完成“一卡通”系統(tǒng)的配套廠商眾多，射頻卡鎖肯定是電子門鎖的主流產品。 3 第 2 章 基于射頻卡 的 電子門鎖設計 要求 及 方案 設計要求 電源模塊主要負責將 DC12V 電源轉換成 DC5V 電源，使單片機、字符液晶LCD160繼電器以及射頻卡模塊能夠正常工作。 射頻卡模塊讀取射頻卡信息 ，將讀取的信息 通過串口傳送給單片機，單片機讀取射頻卡的信息并進行校驗，校驗成功后， 使 LCD1602 字符液晶顯示器 顯示射頻卡卡號，并且驅動繼電器動作。 要求設計出該系統(tǒng)的硬件電路和軟件部分， 并 做 出實物 。 設計方案 設計方案主要包括硬件和軟件兩部分。其中 硬件 系統(tǒng)主要由單片機、繼電器、射頻卡模塊、顯示幾部分組成。系統(tǒng)框圖如圖 21 所示 。 圖 21 系統(tǒng)框圖 硬件部分 ： 電源電壓選擇 DC12V，電源模塊需要將 DC12V 電源轉化成 DC5V 電源， 選用 STC12C5204AD 型單片機作為主控制芯片， 負責與射頻模塊傳輸數(shù)據(jù) ，控制門鎖控制電路。為了降低成本用繼電器代替電控鎖來模擬開鎖和關鎖狀態(tài)，繼電器型號選擇 DC5V 型產品。 射頻卡模塊采用 WM17TD 射頻模塊，在接收模塊上連接天線，天 線型號采用 M1ANT202 天線板。 顯示模塊采用 LCD1602 字符液晶顯示，主要對射頻卡的卡號進行顯示 ，顯示門鎖狀態(tài) 。 射頻卡 DC12V 顯示模塊 單片機 射頻 卡 模塊 電源模塊 門鎖驅動 4 軟件部分 ： 使用 Keil C 軟件編程 ，實現(xiàn)功能主要分為三部分：顯示部分、繼電器驅動部分和射頻模塊。刷卡 后 ， 天線把信息傳送給射頻模塊， 單片機 通過串口 對射頻 模塊讀取的信息 進行校驗 ，校驗成功后上傳卡號并且對卡進行讀寫， 同時單片機對繼電器進行驅動，使繼電器進行 動作 ，單片機把上傳的卡號 通過 LCD1602 字符液晶顯示器 進行顯示。 5 第 3 章 系統(tǒng) 主要元器件 介紹 單片機 介紹 系統(tǒng)采用 STC12C5204AD 系列單片機。單片機內部包含中央處理器 (CPU)，程序存儲器 (Flash)，數(shù)據(jù)存儲器 (SRAM)，定時 /計數(shù)器， UART 串口， I/O 接口，高速 A/D轉換， PCA，看門狗及片內 R/C 振蕩器和外部晶體振蕩電路模塊。是高速 /低功耗 /超強抗干擾的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051， 但速度快 812 倍。STC12C5204AD 系列單片機幾乎包含數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng) [1]。 主要特性如下： (1)增強型 8051 CPU， 1T，單時鐘 /機器周期，指令代碼完全兼容 傳統(tǒng) 8051。 (2)工作電壓： 。 (3)工作頻率范圍： 0 35MHz，相當于普通 8051 的 0～ 420MHz。 (4)用戶應用程序空間 8K 字節(jié) 。 (5)片上集成 256 字節(jié) RAM。 (6)通用 I/O 口 (27/23/15/13/11 個 )，復位后為：準雙向口 /弱上拉 (普通 8051 傳統(tǒng)I/O 口 )。 可設置成四種模式：準雙向口 /弱上拉，推挽 /強上拉，僅為輸入 /高阻，開漏。每個 I/O 口驅動能力均可達到 20mA，但整個芯片最大不要超過 55mA。 (7)ISP(在系統(tǒng)可編程 )/IAP9(在應用可編 程 )，無需專用編程器，無需專用仿真器。可通過串口 ()直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 。 (8)有 EEPROM 功能 。 (9)看門狗 。 (10)內部集成 MAX810 專用復位電路 (外部晶體 20M 以下時，復位腳可直接 1K電阻到地 )。 (11)內置一個掉電檢測電路，在 口有一個低壓門檻比較器。 5V 單片機為，誤差為 +/5%, ，誤差為 +/3%。 (12)時鐘源：外部高精度晶體 /時鐘，內部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到 +/10%以內 )用戶在下載用戶程序時 ，可選擇是使用內部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時鐘。常溫下內部 R/C 振蕩器頻率為： 11MHz～ 。 (13)共 4 個 16 位定時器 ， 兩個與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時器 /計數(shù)器 ， 16 位定時器 6 T0 和 T1 再加上 2 路 PCA 模塊可再實現(xiàn) 2 個 16 位定時器 。 (14)2 個時鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在。 (15)外部中斷 I/O 口 6 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒， INT0/,INT1/, T0/, T1/, RxD/, PCA0/, PCA1/。 (16)PWM(2 路 )/PCA(可編程計數(shù)器陣列 2 路 )。 也可用來當 2 路 D/A 使用 。 也可用來再實現(xiàn) 2 個定時器 。 也可用來再實現(xiàn) 2 個外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時支持 )。 (17)A/D 轉換 , 8 位精度 ADC，共 8 路，轉換速度可達 300K/S(每秒鐘 30