【文章內(nèi)容簡介】 ，主要作用是幫助振蕩器起振，晶體的振蕩頻率范圍是 ～ 12MHz。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快。在通常應(yīng)用情況下， STC89C52 使用振蕩頻率為 6MHz 或 12MHz。在由多片單片機組 成的系統(tǒng)中，為了各單片機之間時鐘信號的同步，應(yīng)當(dāng)引入唯一的公用外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。這是，外部的脈沖信號時經(jīng)過XTAL2 引腳注入，其連接如圖 所示，由于 XTAL2 端邏輯電平不是 TTL的，故需要外接一個上拉電阻，外接信號應(yīng)為時鐘頻率低于 12MHz 的方波信號。 IC 卡原理及驅(qū)動電路設(shè)計 Mifare 射頻卡技術(shù)參數(shù) （ 1）容量為 8K 位（ bits） =1K 字節(jié)（ bytes） EEPROM （ 2）分為 16個扇區(qū)，每個扇區(qū)為 4塊，每塊 16 個字節(jié) ,以塊為存取單位 （ 3）每 個扇區(qū)有獨立的一組密碼及訪問控制 （ 4）每張卡有唯一序列號，為 32 位 （ 5）具有防沖突機制，支持多卡操作 （ 6）無電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯和通訊邏輯電路 （ 7）數(shù)據(jù)保存期為 10年，可改寫 10萬次，讀無限次 （ 8）工作溫度： 20℃ ~50℃ (濕度為 90%) （ 9）工作頻率： （ 10）通信速率： 106 KBPS （ 11）讀寫距離： 10 cm 以內(nèi)（與讀寫器有關(guān)） IC 卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹 M1 卡分為 16 個扇區(qū)，每個扇區(qū)由 4塊（塊 0、塊 塊 塊 3）組成，（我們也將 16 個扇區(qū)的 64 個塊按絕對地址編號為 0~63，存貯結(jié)構(gòu)如下圖所示： 8 圖 IC卡存儲結(jié)構(gòu)圖 （ 2）第 0扇區(qū)的塊 0（即絕對地址 0塊），它用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化，不可更改。 （ 3）每個扇區(qū)的塊 0、塊 塊 2 為數(shù)據(jù)塊，可用于存貯數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)塊可作兩種應(yīng)用： 用作一般的數(shù)據(jù)保存，可以進行讀、寫操作。 用作數(shù)據(jù)值，可以進行初始化值、加值、減值、讀值操作。 （ 4）每個扇區(qū)的塊 3為控制塊，包括了密 碼 A、存取控制、密碼 B。具體結(jié)構(gòu)如下： 密碼 A（ 6 字節(jié)） 存取控制（ 4 字節(jié)） 密碼 B（ 6 字節(jié)） （ 5）每個扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨立的，可以根據(jù)實際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。存取控制為 4 個字節(jié)，共 32 位，扇區(qū)中的每個塊（包括數(shù)據(jù)塊和控制塊）的存取條件是由密碼和存取控制共同決定的，在存取控制中每個塊都有相應(yīng)的三個控制位 ,定義如下： 扇區(qū) 0 塊 0 數(shù)據(jù)塊 0 塊 1 數(shù)據(jù)塊 1 塊 2 數(shù)據(jù)塊 2 塊 3 密碼 A 存取控制 密碼 B 控制塊 3 扇區(qū) 1 塊 0 數(shù)據(jù)塊 4 塊 1 數(shù)據(jù)塊 5 塊 2 數(shù)據(jù)塊 6 塊 3 密碼 A 存取控制 密碼 B 控制塊 7 ∶ ∶ ∶ 扇區(qū) 15 0 數(shù) 據(jù)塊 60 1 數(shù)據(jù)塊 61 2 數(shù)據(jù)塊 62 3 密碼 A 存取控制 密碼 B 控制塊 63 A0 A1 A2 A3 A4 A5 FF 07 80 69 B0 B1 B2 B3 B4 B5 9 塊 0： C10 C20 C30 塊 1： C11 C21 C31 塊 2： C12 C22 C32 塊 3： C13 C23 C33 三個控制位以正和反兩種形式存在于存取控制字節(jié)中，決定了該塊的訪問權(quán)限（如 進行減值操作必須驗證 KEY A，進行加值操作必須驗證 KEY B，等等）。三個控制位在存取控制字節(jié)中的位置，以塊 0 為例： 對塊 0 的控制： bit 7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié) 6 C20_b C10_b 字節(jié) 7 C10 C30_b 字節(jié) 8 C30 C20 字節(jié) 9 存取控制（ 4 字節(jié)，其中字節(jié) 9 為備用字節(jié)）結(jié)構(gòu)如下所示： bit 7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié) 6 C23_b C22_b C21_b C20_b C13_b C12_b C11_b C10_b 字節(jié) 7 C13 C12 C11 C10 C33_b C32_b C31_b C30_b 字節(jié) 8 C33 C32 C31 C30 C23 C22 C21 C20 字節(jié) 9 IC 卡讀寫過程 非接觸式 IC 卡的讀寫過程：通常由非接觸式 IC卡與讀寫器之間通過無線電波來完成讀寫操作。非接觸型 IC卡本身是無源體， 當(dāng)讀寫器對卡進行讀寫操作時， 讀寫器發(fā)出的信號由兩部分疊加組成：一部分是電源信號，該信號由卡接收后， 與其本身的 L/C 產(chǎn)生諧振， 產(chǎn)生一個瞬間能量來供給芯片工作。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號，指揮芯片完成數(shù)據(jù)、 修改、存儲等， 并返回給讀寫器。由非接觸式 IC 卡所形成的讀寫系統(tǒng)， 無論是硬件結(jié)構(gòu)， 還是操作過程都得到了很大的簡化，同時借助于先進的管理軟件，可脫機的操作方式， 都使數(shù)據(jù)讀寫過程更為簡單。 10 單片機與 IC 卡讀卡模塊接口電路設(shè)計 本系統(tǒng)單片機和 IC卡讀卡器模塊通過 5個 IO口相連，驅(qū)動程序通過 SPI 總線模式實現(xiàn) IC卡的讀寫操作。 IC 卡讀卡器與單片機接口電路如下圖， 圖 圖中編號 18 為射頻刷卡模 塊的引腳圖，分別是 RST、 CS SI SCK SO 接口，模塊插接到這個底座上，就會對應(yīng)和單片機的 P P11 P12 P13 P14 相接。 鍵盤電路設(shè)計 鍵盤識別原理 在 鍵盤 中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成 矩陣 形式，如圖 1所示。在 矩陣 式 鍵盤 中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于 鍵盤 多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯。 矩陣鍵盤的掃描通常采用：行掃描法。行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，介紹過程如下。 （ 1）判斷 鍵盤 中有無鍵按下 將全部行線置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則 表示 鍵盤 中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的 4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則 鍵盤 中無鍵按下。 （ 2）判斷閉合鍵所在的位置 在確認有 鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 11 鍵盤電路及鍵盤按鍵設(shè)計 本系統(tǒng)中 4X4 矩陣鍵盤通過 8 個 IO 口與單片機相接，電路中我們用到了 P1口。每個按鍵通過程序識別唯一的編號，然后在程序中對按鍵的鍵值進行在定義，讓按鍵具備新的功能。矩陣鍵盤電路及按鍵定義表如下： 圖 鍵盤電路圖 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時，所有的輸入端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。 電子鎖門禁繼電器驅(qū)動電路設(shè)計 繼電器介紹 繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測、通訊、自動控制、 機電一體化 及電力電子設(shè)備中，是最重要的 控制元件 之一。 繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如 電流 、電壓、功率、 阻抗 、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機構(gòu)（輸入部分）；有能對被控電路實現(xiàn) “ 通 ” 、“ 斷 ” 控制的執(zhí)行機構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 確認 退出 設(shè)置 + 密碼清除 12 有對輸入量進行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進行驅(qū)動的中 間機構(gòu)。 繼 電器 驅(qū)動電路設(shè)計 本系統(tǒng)設(shè)計的電子鎖門禁系統(tǒng)，采用了一只 PNP 三極管 S8550 來驅(qū)動電路，其目的是增大驅(qū)動電流，因為繼電器線圈驅(qū)動需要較大的電流才能啟動，而單片機IO輸出的電流非常微弱，達不到驅(qū)動的要求。 當(dāng)單片機 IO 口輸出低電平時 S8550 三極管導(dǎo)通，繼電器線圈產(chǎn)生電磁感應(yīng)將開關(guān)吸合，就接通了電子鎖電源，電子鎖就可以開了。當(dāng) IO 口給高電平時，線圈沒有電流，繼電器斷開。 圖 繼電器驅(qū)動電路圖 LCD1602 液晶顯示電路設(shè)計 LCD1602 液晶 介紹 字符型液晶顯示是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，本設(shè)計采用的是 LCD1602 型液晶顯示器，其外形尺寸為 80 36 14，單 5V 供電，由左到右共 16個引腳，其實物如圖 602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160個不同的點陣字符圖形，如圖 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H中的點陣字符圖形顯示出來， 我們就能看到字母“ A” 。 單片機與 LCD1602 液晶接口電路介紹 LCD1602 液晶顯示模塊可以和單片機 STC89C52 直接接口， DB0~DB7 與單片 13 機的 ~ 連接以便數(shù)據(jù)的傳送與接收， 4 管腳、 5 管腳、 6 管腳分別與STC89C51 單片機的 口、 口、 口連接，電路如下圖所示： 圖 液晶接口電路圖 14 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)總程序設(shè)計 系統(tǒng)上電后首先進行初始化，完成液晶、 鍵盤等初始化任務(wù)。然后進入死循環(huán)，單片機控制 IC 卡模塊時時掃描 判斷是否有 IC 靠近，當(dāng)靠近時，啟動 IC卡讀取程序，識別 IC 卡卡片信息后，與 AT24C02 芯片內(nèi)存儲的 IC卡數(shù)據(jù)庫信息進行比對，如果校驗成功則控制門禁開，反之則不開門禁。整個過程 LCD1602 液晶顯示操作過程及數(shù)據(jù)信息。 系統(tǒng)主流程圖如下。 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 IC 卡讀寫子程序設(shè)計 IC 卡讀寫卡的過程一般包含如下幾個步驟： （ 1）復(fù)位應(yīng)答（ Answer to request） 射頻卡的通訊協(xié)議 和通訊波特率是定義好的，當(dāng)有卡片進入讀寫器的操作范圍時，讀寫器以特定的協(xié)議與它通訊，從而確定該卡是否為 M1 射頻卡，即驗證卡 15 片的卡型。 （ 2）防沖突機制 (Anticollision Loop) 當(dāng)有多張卡進入讀寫器操作范圍時，防沖突機制會從其中選擇一張進行操作，未選中的則處于空閑模式等待下一次選卡，該過程會返回被選卡的序列號。 （ 3）選擇卡片 (Select Tag) 選擇被選中的卡的序列號，并同時返回卡的容量代碼。 （ 4）三次互相確認 (3 Pass Authentication) 選 定要處理的卡片之后，讀寫器就確定要訪問的扇區(qū)號，并對該扇區(qū)密碼進行密碼校驗，在三次相互認證之后就可以通過加密流進行通訊。（在選擇另一扇區(qū)時，則必須進行另一扇區(qū)密碼校驗。） IC 卡讀寫流程圖如下圖： IC卡讀寫操作流程圖 鍵盤掃描程序的設(shè)計 每個按鍵有它的行值和列值口，行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和 CPU 通信。鍵盤處理程序的任務(wù)是：確定有無鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中，一個 輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地，另一個并 16 行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。 圖 矩陣鍵盤子程序流程圖 17 LCD160