【文章內容簡介】 功 能：讀取M1卡一塊數據參數說明: addr[IN]：塊地址 pData[OUT]：讀出的數據，16字節(jié) 返 回: 成功返回MI_OK 本門禁系統控制模塊采用C8051F340，通過控制MFRC522射頻芯片，實現了門禁系統，而C8051F340的程序通過下載線用電腦把程序下載給它。 C8051F340 芯片介紹模擬外設? 10位 ADC ?? 轉換速率可達200ksps ?? 內建模擬多路器，單端或差分輸入 ?? VREF可在內部VREF、外部引腳或VDD中選擇 ?? 內置溫度傳感器 ?? 外部轉換啟動輸入 ? 兩個比較器? 內部電壓基準? 上電復位/掉電檢測器USB控制器? ? 全速(12Mbps)或低速() ? 集成時鐘恢復電路；無需外部晶體 ? 支持8個端點 ? 1KB USB緩存 ? 集成收發(fā)器；無需外部電阻 在片調試? 片內調試電路提供全速、非侵入式的在系統調試（不需仿真器） ? 支持斷點、單步、觀察/修改存儲器和寄存器 ? 比使用仿真芯片、目標仿真頭和仿真插座的仿真系統有更優(yōu)越的性能 電壓調整器輸入： ? 使用片內電壓調整器時，~ 高速8051微控制器內核? 流水線指令結構；70%的指令的執(zhí)行時間為一個或兩個系統時鐘周期 ? 有48MIPS和25MIPS兩種版本 ? 擴展的中斷系統 存儲器? 4352或2304 B數據RAM ? 64或32KB FLASH；可在系統編程，扇區(qū)大小為512字節(jié) 數字外設? 40/25個端口I/O；均耐5V電壓，大灌電流 ? 硬件增強型SPI、SMBus和1或2個增強型UART串口 ? 4個通用16位計數器/定時器 ? 16位可編程計數器/定時器陣列（PCA），有5個捕捉/比較模塊 ? 外部存儲器接口（EMIF） 時鐘源? 內部振蕩器：%的精度(時鐘恢復被使能時)。支持所有USB和UART工作方式 ? 外部振蕩器：晶體、RC、C、或外部時鐘（1或2引腳方式） ? 低頻（80KHz）內部振蕩器 ? 可在運行中切換時鐘源 封裝 ? 48腳TQFP（C8051F340/1/4/5） ? 32腳LQFP（C8051F342/3/6/7） 溫度范圍：40176。C +85176。C如圖所示為 C8051F340 內部各功能模塊結構框圖圖23 C8051F340 內部功能結構框圖C8051F340器件是完全集成的混合信號片上系統型MCU。下面列出了一些主要特性。 ?高速、流水線結構的8051兼容的微控制器內核（可達48MIPS） ?全速、非侵入式的在系統調試接口（片內） ?通用串行總線（USB）功能控制器，有8個靈活的端點管道，集成收發(fā)器和1K FIFO RAM ?電源穩(wěn)壓器 ?真正10位200 ksps的單端/差分ADC，帶模擬多路器 ?片內電壓基準和和溫度傳感器 ?片內電壓比較器（兩個） ?精確校準的12MHz內部振蕩器和4倍時鐘乘法器 ?多達64KB的片內FLASH存儲器 ?多達4352字節(jié)片內RAM（256+4KB） ?硬件實現的SMBus/I2C、增強型UART和增強型SPI串行接口 ?4個通用的16位定時器 ?具有5個捕捉/比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數器/定時器陣列（PCA） ?片內上電復位、VDD監(jiān)視器和時鐘丟失檢測器 ?多達40個端口I/O（容許5V輸入） 具有片內上電復位、VDD監(jiān)視器、電壓調整器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的C8051F340/1/2/3/4/5/6/7器件是真正能獨立工作的片上系統。FLASH存儲器還具有在系統重新編程能力，可用于非易失性數據存儲，并允許現場更新8051固件。用戶軟件對所有外設具有完全的控制，可以關斷任何一個或所有外設以節(jié)省功耗。片內Silicon Labs二線（C2）開發(fā)接口允許使用安裝在最終應用系統上的產品MCU進行非侵入式（不占用片內資源）、全速、在系統調試。調試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、單步、運行和停機命令。在使用C2進行調試時，所有的模擬和數字外設都可全功能運行。兩個C2接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統調試功能不占用封裝引腳。 每種器件都可在工業(yè)溫度范圍（45℃到+85℃）。，必須使用內部穩(wěn)壓器。對于USB通信。端口I/O和/RST引腳都容許5V的輸入信號電壓。C8051F340采用48腳TQFP封裝或32腳LQFP封裝。 C8051F340電路連接下面介紹 C8051F301 與其它模塊引腳連接電路。圖24引腳連接電路圖 C8051F340控制程序給PC機返回數據 void send_codat(uint8 cmd,uint8 num,uint8 *p) { uint8 i=0。 uint16 CrcValue=0。 uint8 *frame。 frame=p。//獲取p地址 while(BusBusyFlag)。//檢測忙 //計算本機偵聽時間,置為優(yōu)先級最低 MyChangTime = NODENUM*DELAYTIME。 RS485_SEND_EN。//485發(fā)送使能 UART0_Send_CByte(UART_START)。//幀頭 UART0_Send_DByte(0x00)。//目的地址 UART0_Send_DByte(IP_address)。//本機地址 UART0_Send_DByte(num+6)。//數據長度 UART0_Send_DByte(cmd)。//命令執(zhí)行讀卡，并判斷是否開門 void ICScan(void) { uint8 status = 0。//狀態(tài) uint16 i。 //請求所有卡 status = PcdRequest(PICC_REQIDL, CardType)。 if(status!=MI_OK) { return。 } //防沖撞，返回卡的序列號 4字節(jié) status=PcdAnticoll(CardNum)。 if(status!=MI_OK) { return。 } //選卡 status=PcdSelect(CardNum)。 if(status!=MI_OK) { return。 } //驗證卡片密碼 status=PcdAuthState(PICC_AUTHENT1A,BLOCK_NUM,LastKeyA,CardNum)。 if(status!=MI_OK) { return。 } PCB電路板設計 C8051F340和RC522的控制芯片PCB設計 采用參照原理圖的人工交互布局方法，將原理圖中的全部元器件放置到PCB板內。布局遵循以下原則。PCB 大小為 82mm，采用雙面板，在元件面放置元器件。對外接口和連接器均需按相對確定的位置放置。以每個功能模塊的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB 上。保持適當的間距，預留足夠的布線空間，布局要能使得各元器件之間的引線盡可能短，減少它們的分布參數和相互間的電磁干擾，易受干擾的元器件不能相互挨得太近。去耦電容必須緊靠電源引腳，使得電源、電容和地環(huán)路盡可能短。采用人工交互布線的方法，分以下幾步完成布線：保證電源線和地線盡可能短，信號線盡量短，線越短電阻越小，分布電容和電感越小，受到的干擾越小。同一層上的走線盡量走直線，需要改變方向時應該走斜線，曲率半徑越大越好，避免走直角拐彎線。過孔極易引起阻抗失配，盡量少用過孔。電源和地線盡可能寬，盡量增加時鐘等關鍵信號的寬度。圖25系統 PCB 圖圖26讀卡器 PCB 板完成后，要保存 PCB 文件，可能需要利用圖形輸出設備等輸出電路的布線圖，如果是多層板還可以分層打印。如圖 38 所示為經過 PCB 制作和焊接元器件后的本設計中讀卡器硬件實物圖。圖27讀卡芯片實物圖圖28控制芯片實物圖本章首先介紹了系統讀卡模塊的硬件設計思路及主芯片，隨后分別從主芯片C8051F340和MFRC522的功能出發(fā)，描述了C8051F340系統電路設計、MFRC522外圍電路設計及天線電路設計，并給出了電路原理圖。最后介紹了 PCB 設計原則，給出了PCB布板圖及讀卡器硬件實物圖。上述硬件設計的結果是其系統軟件設計的基礎。3系統軟件設計對于單片機的程序文件，其編寫語言可以是C語言或匯編語言。它的操作方式與硬件聯系緊密，它不是單純的軟件，而是軟件和硬件的結合，開發(fā)者需要對端口、中斷和硬件結構非常熟悉。本系統中，主控芯片與射頻芯片是通過SPI接口進行通信的，并且都由硬件實現，讀卡器與PC機則是通過USB交互。一個好的程序要有一個好的編程思想。本論文的編程思想是模塊化編程和結構化編程，二者是相輔相成的。(1) 模塊化編程：讀卡器的功能實現需要大量而有效的程序來實現，繁瑣的程序需要采用模塊化編程的方法，即將一個大的程序分成若干小的模塊，各個模塊保持相對的獨立性和它們之間只靠少量的出入口參數相聯系，這樣各個程序模塊分別設計，從而使程序的調試、修改和維護都變得比較容易。另外，程序量大了還可以由不同的人來編寫不同的模塊。(2) 結構化編程：各個子程序之間使用結構良好的轉移和調用，這樣各個模塊可有效地組合成一個整體，使流程明確地從一個程序模塊轉移到另一個程序模塊。在這個過程中，要注意嚴格控制使用任意轉移語句。單片機開發(fā)所使用的語言一般為匯編語言。匯編語言的優(yōu)點是：代碼生成效率高，程序運行速度快。其缺點是：程序的可讀性和可移植性都較差，而且用匯編語言編寫單片機應用系統程序的周期長，調試和排錯比較困難。C 語言是一種通用的計算機程序設計語言，在國際上十分流行，它既可用來編寫計算機的系統程序，也可用來編寫一般的應用程序。用它編寫的程序具有較好的可讀性和可移植性。有經驗表明，用 C 語言編寫的程序生成代碼的效率僅比用匯編語言編寫的程序低 1020%，德國 Keil 軟件公司的 C51 編譯器可以直接對 8051 單片機的內部特殊功能寄存器和 I/O 口進行操作，直接訪問片內或片外存儲器，還可以進行各數據管理系統主要完成數據信息的存儲、管理以及對 RFID標簽的讀寫控制。寫入數據一般來說是離線完成的，也就是預先在標簽中寫入數據，等到開始應用時直接把標簽粘附在被標識物體上。也有一些 RFID 應用系統，寫數據是在線完成的，尤其是在生產環(huán)境中將信息作為交互式便攜數據文件來處理時。RFID 標簽與閱讀器構成的 RFID 系統歸根結底是為應用服務的，應用的需求可能是多種多樣的、各不相同的。閱讀器與應用系統之間的接口 API 通常用一組可由應用系統開發(fā)工具調用標準接口函數來表示。在射頻識別系統的工作過程中，電子標簽與閱讀器之間的數據通信是通過空氣介質以無線電波的形式進行的。一般地，數據傳輸的速度和數據傳輸的距離是衡量數據傳輸性能的兩個參數。由于電子標簽的體積、電能有限，從標簽發(fā)出的無線信號很弱，因而信號傳輸的速度與傳輸的距離就很有限。為了實現數據遠距離、高速度傳輸，必須把要傳輸的數據信號疊加在一個規(guī)則變化、信號比較強的電波上，這個過程就是調制，規(guī)則變化的電波即載波。在 RFID 系統中，載波一般由閱讀器通過天線發(fā)出并進行調制，而實現數據的調制也有許多方法，如用數據信息改變載波的波幅即調幅、改變載波的頻率即調頻、改變載波的相位即調