【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。 第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。主要特點(diǎn)：（1）符合所有的RS232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)； （2）只需要單一+5V電源供電； （3）片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能產(chǎn)生+10V和10V電壓V+、V；（4）功耗低，典型供電電流5mA； （5）內(nèi)部集成2個(gè)RS232C驅(qū)動(dòng)器； （6）高集成度，片外最低只需4個(gè)電容即可工作。 IC讀卡器的選擇 與傳統(tǒng)的接觸式IC卡、磁卡相比較，利用射頻識(shí)別技術(shù)(radio frequncy identification)開(kāi)發(fā)的非接觸式IC識(shí)別器，在系統(tǒng)壽命、防監(jiān)聽(tīng)、防解密等性能上具有很大的優(yōu)勢(shì)。利用MCU 89C5MF RC500、Mifare卡等構(gòu)建非接觸式IC讀寫(xiě)器，并在該讀寫(xiě)器基礎(chǔ)上能很容易地開(kāi)發(fā)出適用于各方面的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。本文是基于MF RC500的非接觸式IC卡讀寫(xiě)器。 一、MF RC500概述 MF 非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中的一員。該讀卡IC系列利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念。MF RC500支持ISO14443A所有的層。內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動(dòng)近操作距離的天線(xiàn)（可達(dá)100mm）。接收器部分提供一個(gè)堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于ISO14443A兼容的應(yīng)答器信號(hào)。 數(shù)字部分處理ISO14443A幀和錯(cuò)誤檢測(cè)（奇偶amp。CRC）。此外，它還支持快速CRYPTO1加密算法用于驗(yàn)證MIFARE系列產(chǎn)品。方便的并行接口可直接連接到任何8位微處理器，這樣給讀卡器/終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。二、MF RC500特性（1）高集成度模擬電路用于卡應(yīng)答的解調(diào)和解碼； （2）緩沖輸出驅(qū)動(dòng)器使用最少數(shù)目的外部元件連接到天線(xiàn)； （3）近距離操作（可達(dá)100mm）； （4）； （5）時(shí)鐘頻率監(jiān)視； （6）帶低功耗的硬件復(fù)位； （7）軟件實(shí)現(xiàn)掉電模式； （8）并行微處理器接口帶有內(nèi)部地址鎖存和IRQ線(xiàn)； （9）自動(dòng)檢測(cè)微處理器并行接口類(lèi)型； （10）易用的發(fā)送和接收FIFO緩沖區(qū)； （11）支持防沖突過(guò)程； （12）面向位和字節(jié)的幀； （13）唯一的序列號(hào)； （14）片內(nèi)時(shí)鐘電路； （15）支持MIFARE PRO和ISO14443A（透明模式且T =CL）； （16）支持MIFARE Clasic； （17）Crypto1以及可靠的內(nèi)部非易失性密匙存儲(chǔ)器； （18）支持MIRFARE有源天線(xiàn)； （19）適合于高安全性的終端。 三、應(yīng)用 MF RC500適用于各種基于ISO/IEC 14443A標(biāo)準(zhǔn)并且要求低成本、小尺寸、高性能以及單電源的非接觸式通信的應(yīng)用場(chǎng)合。公共交通終端；手持終端；板上單元；非接觸式PC終端；計(jì)量；非接觸式公用電話(huà)。 該器件為32腳SO封裝。器件使用了3個(gè)獨(dú)立的電源以實(shí)現(xiàn)在EMC特性和信號(hào)解耦方面達(dá)到最佳性能。MF RC500具有出色的RF性能并且模擬和數(shù)字部分可適應(yīng)不同的操作電壓。 圍繞智能停車(chē)場(chǎng)的研究與設(shè)計(jì)，本文重點(diǎn)應(yīng)用了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，RS232串行通信總線(xiàn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。這里就詳細(xì)介紹一下。嵌入式系統(tǒng)是由硬件和軟件構(gòu)成的面向產(chǎn)品、面向用戶(hù)和面向應(yīng)用專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它的優(yōu)勢(shì)在于它的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用都是與具體的實(shí)際需求應(yīng)用相結(jié)合生成的。它是將一直發(fā)展不斷取得成績(jī)的半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)、還有計(jì)算機(jī)技術(shù)以及各個(gè)行業(yè)所需的具體應(yīng)用相結(jié)合并不斷改進(jìn)創(chuàng)新后的產(chǎn)物。因此它是一個(gè)集技術(shù)、資金一體并不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)大體可分為以下幾個(gè)部分：用戶(hù)應(yīng)用程序、嵌入式微處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、外圍硬件設(shè)備。縱觀嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了以下四個(gè)歷史階段：第一階段是單一的可編程控制器系統(tǒng)，其代表是最簡(jiǎn)單的8位單片機(jī)。第二階段是引入了簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)概念，基于嵌入式CPU的嵌入式系統(tǒng)。第三階段是發(fā)展了嵌入式操作系統(tǒng)。第四階段是嵌入式片上系統(tǒng)和以網(wǎng)絡(luò)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)具有以下幾個(gè)重要特征：(1) 高實(shí)時(shí)性；(2) 系統(tǒng)內(nèi)核??；(3) 性能穩(wěn)定；(4) 專(zhuān)用性強(qiáng)；(5) 開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境需求。 RS232總線(xiàn)簡(jiǎn)介 目前RS232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS232被定義為一種在低速率串行通信中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地。RS232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫(xiě)，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS232C總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線(xiàn)，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線(xiàn)就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線(xiàn)、一條接收線(xiàn)及一條地線(xiàn)。RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、7100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20m以?xún)?nèi)的通信。RS232的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。后來(lái)IBM的PC機(jī)將RS232簡(jiǎn)化成了DB9連接器，從而成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。而工業(yè)控制的RS232口一般只使用RXD、TXD、GND三條線(xiàn)。RS232接口的電氣特性在RS232C中任何一條信號(hào)線(xiàn)的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏輯“1”為3到15V；邏輯“0”為+3到+15V。 本章小結(jié)本章主要根據(jù)智能停車(chē)場(chǎng)的系統(tǒng)特點(diǎn)以及任務(wù)要求，提出了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，后續(xù)的章節(jié)內(nèi)容由此展開(kāi)。介紹了各器件的選擇，包括：AW60最小系統(tǒng)、點(diǎn)陣字符型LCD、電平轉(zhuǎn)換電路和IC卡讀寫(xiě)器，重點(diǎn)闡述了各器件的特性和引腳功能，最后介紹了本文所涉及到的相關(guān)技術(shù)。第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本文主控電路主要由AW60最小系統(tǒng)構(gòu)成。主要完成整個(gè)電路的控制，包括IC卡讀寫(xiě)器、LCD液晶顯示、LED數(shù)碼管顯示等。MCU的硬件最小系統(tǒng)是指可以使內(nèi)部程序運(yùn)行的所必需的外圍電路，也可以包括寫(xiě)入器接口電路。MCU的硬件最小系統(tǒng)由電源、晶振及復(fù)位等電路組成。如圖31所示。圖 31 AW60外圍電路（1）電源電路①主要電源供電電路VDD和VSS是MCU主要電源供應(yīng)引腳，該電源給所有I/O緩沖電路和一個(gè)內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器供電。外接濾波電容是為了抑制高頻噪聲。如圖32所示。圖32 主要電源供電電路②AD模塊電源供電電路VDDAD和VSSAD是MCU的模擬電源引腳，這個(gè)電源給ADC模塊供電。，靠近模擬電源引腳，用于抑制高頻噪聲。如圖33所示。圖33 AD模塊電源供電電路（2）晶振電路晶振電路是由晶振和振蕩器組成。晶振采用4MHz，電阻R1和電容CC4組成振蕩器，用來(lái)提供8MHz的頻率。這個(gè)頻率源是用來(lái)在上電復(fù)位啟動(dòng)和使能作為時(shí)鐘源，以避免需要一個(gè)長(zhǎng)期的晶振啟動(dòng)延時(shí)。如圖34所示。圖34 晶振電路圖（3）復(fù)位電路 是一個(gè)專(zhuān)門(mén)引腳，里面有一個(gè)上拉裝置。復(fù)位電路原理：正常工作時(shí)復(fù)位輸入通過(guò)10K電阻接到電源正極，所以應(yīng)為高電平。若按下復(fù)位按鈕，則引腳接地，為低電平，導(dǎo)致芯片復(fù)位。復(fù)位電路連接了一個(gè)發(fā)光二極管，正常復(fù)位發(fā)光二極管會(huì)閃一下。如圖35所示。圖35 復(fù)位電路（4）BDM模塊電路該模塊用來(lái)調(diào)試AW60芯片。BDM有六個(gè)引腳，實(shí)際只用四個(gè)引腳，一個(gè)接電源，一個(gè)接地，一個(gè)復(fù)位引腳，一個(gè)接AW60 BKGD引腳用于通信。如圖36所示。圖36 BDM模塊電路 LCD液晶顯示模塊1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”。1602LCD的特性：（1）+5V電壓，對(duì)比度可調(diào)；（2）內(nèi)含復(fù)位電路；（3）提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能；（4）有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM；（5）內(nèi)建有192個(gè)5X7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM； （6）8個(gè)可由用戶(hù)自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM。1602LCD液晶顯示器微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。LCD液晶顯示屏模塊的作用是顯示車(chē)倆在停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的停車(chē)時(shí)間和費(fèi)用。它被放置在停車(chē)場(chǎng)的出口處，當(dāng)用戶(hù)想要離開(kāi)停車(chē)場(chǎng)時(shí)，通過(guò)卡識(shí)別可在LCD液晶顯示屏上顯示停車(chē)時(shí)間以及費(fèi)用，讓用戶(hù)一目了然。如圖37所示。圖37 LCD顯示部分電路 LED數(shù)碼管顯示模塊 LED顯示部分主要用于顯示停車(chē)場(chǎng)剩余的車(chē)位數(shù)目。它被放置在停車(chē)場(chǎng)入口處，當(dāng)用戶(hù)想進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)停車(chē)時(shí)，可以清楚知道是否還有停車(chē)位，增加了系統(tǒng)的人性化。如圖38所示。圖38 LED顯示部分電路9芯串行接口RS232介紹早期的標(biāo)準(zhǔn)串行接口是25芯插頭，這是RS232規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)連接器，后來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的串行通信中，25芯線(xiàn)中的大部分并不使用，逐漸改為使用9芯串行接口。目前幾乎所有計(jì)算機(jī)上的串行接口都是9芯接口。各引腳含義簡(jiǎn)要說(shuō)明如下。引腳1：接收線(xiàn)信號(hào)檢測(cè)（載波檢測(cè)DCD）引腳2：接收數(shù)據(jù)線(xiàn)(RxD)引腳3：發(fā)送數(shù)據(jù)線(xiàn)(TxD)引腳4：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒(DTR) 引腳5：信號(hào)地(SG)引腳6：數(shù)據(jù)通信設(shè)備就緒(DSR)引腳7：請(qǐng)求發(fā)送(RTS)引腳8：允許發(fā)送(CTS)引腳9：振鈴指示在RS232通信時(shí)僅使用三根線(xiàn)：接收數(shù)據(jù)線(xiàn)(RxD)、發(fā)送數(shù)據(jù)線(xiàn)（TxD）和地線(xiàn)（GND）。在MCU中，若用RS232總線(xiàn)進(jìn)行串行通信，則需外接電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。在發(fā)送端，需要用驅(qū)動(dòng)電路將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平；在接收端，需要用接收電路將RS232電平轉(zhuǎn)換成TTL電平。電平轉(zhuǎn)換器使用MAX232芯片和單一+5V電源供電來(lái)實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換?；驹砣缦拢喊l(fā)送過(guò)程：MCU的TxD（TTL電平）經(jīng)過(guò)MAX232的11腳（T1IN）送到MAX232內(nèi)部，在內(nèi)部TTL電平轉(zhuǎn)換為232電平，通過(guò)14腳（T1OUT）發(fā)送出去。接收過(guò)程：外部232電平經(jīng)過(guò)MAX232的13引腳（R1IN）進(jìn)入到MAX232的內(nèi)部，在內(nèi)部232電平被轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平，經(jīng)過(guò)12引腳（R1OUT）送到MCU的RxD，進(jìn)入MCU內(nèi)部。如圖39所示。圖39 串口電路 IC卡讀寫(xiě)模塊 與傳統(tǒng)的接觸式IC卡、磁卡相比較，利用射頻識(shí)別技術(shù)(radio frequncy identification)開(kāi)發(fā)的非接觸式IC識(shí)別器，在系統(tǒng)壽命、防監(jiān)聽(tīng)、防解密等性能上具有很大的優(yōu)勢(shì)。非接觸式IC卡讀卡部分如圖310所示，主要由單片機(jī)控制系統(tǒng)和射頻讀寫(xiě)模塊兩部分組成。其中，射頻讀寫(xiě)模塊是關(guān)鍵部分，包括相應(yīng)的射頻天線(xiàn)部分。圖310 IC卡讀寫(xiě)部分電路 非接觸式IC卡發(fā)射原理非接觸式IC卡又稱(chēng)射頻卡，由IC芯片、感應(yīng)天線(xiàn)組成，封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡片內(nèi)，芯片及天線(xiàn)無(wú)任何外露部分。是世界上最近幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，它成功的將射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來(lái)。非接觸性IC卡一定距離范圍(通常為510mm)靠近讀寫(xiě)器表面，與讀卡器之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波來(lái)完成讀寫(xiě)操作。讀寫(xiě)器一般由單片機(jī)，專(zhuān)用智能模塊和天線(xiàn)組成，并配有與PC的通訊接口，打印口，I/O口等，以便應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。 非接觸式IC卡的特點(diǎn)（1）可靠性高，可防止因插卡、灰塵油污導(dǎo)致的各種故障；卡外表無(wú)裸露的芯片，無(wú)芯片脫落、靜電擊穿、彎曲損壞等問(wèn)題。 （2）防沖突（自動(dòng)分辨能力）射頻卡有快速防沖突機(jī)制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，讀寫(xiě)器可同時(shí)處置多張感應(yīng)卡。（3）操作方便，由于非接觸通訊，讀寫(xiě)器在10CM范圍內(nèi)就可以對(duì)卡片操作，一般讀卡距離是根據(jù)機(jī)具不同而定。所以不必插撥卡，非常方便用戶(hù)使用。（4）應(yīng)用范圍廣，射頻卡的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其可一卡應(yīng)用于不同的系統(tǒng)，用戶(hù)根據(jù)不同的應(yīng)用可設(shè)定不同的密碼和訪(fǎng)問(wèn)條件。（5）加密性能好，雙向驗(yàn)證機(jī)制，各扇區(qū)均有操作密碼和訪(fǎng)問(wèn)條件。 天線(xiàn)的設(shè)計(jì)由于MF ，屬于短波段，因此可以采用小環(huán)天線(xiàn)。小環(huán)天線(xiàn)有方型、圓形、橢圓型、三角型等，本系統(tǒng)采用方型天線(xiàn)。天線(xiàn)的最大幾何尺寸同工作波長(zhǎng)之間沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的界限，天線(xiàn)的最大尺寸在50cm左右。在天線(xiàn)設(shè)計(jì)中，品質(zhì)因數(shù)Q是一個(gè)非常重要的參數(shù)。對(duì)于電感耦合式射頻識(shí)別系統(tǒng)的PCD天線(xiàn)來(lái)說(shuō)，較高品質(zhì)因數(shù)的值會(huì)使天線(xiàn)線(xiàn)圈中的電流強(qiáng)度大些，由此改善對(duì)PICC的功率傳送。若以fo表示工作頻率，那么通過(guò)品質(zhì)因數(shù)很容易