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基于射頻識別技術的門禁系統(tǒng)畢業(yè)設計(編輯修改稿)

2025-07-24 20:48 本頁面
 

【文章內容簡介】 —— 寄存器選擇功能及指令功能,應當注意的是當忙標志為“1”時,表明正在進行內部操作,此時不能輸入指令或數(shù)據(jù),要等內部操作結束,忙標志為“0”時。RSR/W操作00指令寄存器(IR)寫入01忙標志和地址計數(shù)器讀出10數(shù)據(jù)寄存器(DR)寫入11數(shù)據(jù)寄存器讀出指令格式:RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LCD1602共有11種指令:清除,返回,輸入方式設置,顯示開關,控制,移位,功能設置,CGRAM(可自編數(shù)據(jù)區(qū))地址設置,DDRAM(顯示緩沖區(qū))地址設置,讀忙標志,寫數(shù)據(jù)到CG/DDRAM,讀數(shù)據(jù)由CG/DDRAM。刷卡時要記錄刷卡的時間,可以用單片機的定時器實現(xiàn),這叫軟件時鐘。它有一定的局限性,設置時間間隔不當、CPU掉電等都會影響時鐘的正常運行。用外接實時時鐘芯片的辦法,不僅能為系統(tǒng)提供一個準確可靠的時鐘,而且節(jié)省CPU的資源,用備用電池供電能保證在CPU掉電時也不影響它的正常運行,這叫硬件時鐘。在聯(lián)網(wǎng)的情況下,為了保證刷卡的時間與PC機上的時鐘一致,PC機會每隔一定時間校核單片機內的時間。校核辦法是由PC機將時間數(shù)據(jù)通過串口傳送給單片機,單片機將該時間寫入時鐘芯片的內部時鐘單元,以新的時鐘為準計時。硬件實時時鐘根據(jù)數(shù)據(jù)傳送方式分為兩種,一種是并行接口方式的,如DS12887, DS1387。并行接口方式數(shù)據(jù)傳送快,但管腳多,與CPU的接口連線多,而且體積大。另一種是串行接口方式的,如DS1302, Philips公司的PCF8583等。這種芯片通常為8腳DIP封裝,占用空間小,連線簡單,一般只需占用CPU的23條I/O口線。我們采用體積小、接口簡單的串行實時時鐘DS1302芯片作硬件時鐘。DS1302是美國DALLAS公司推出的低功耗串行通信接口專用芯片,采用3線串行方式與單片機通信。片內有31字節(jié)的靜態(tài)RAM,日歷時鐘可自動進行閏年補償。時鐘的運行可采用24h或帶AM(上午)和PM (下午)的12h格式。數(shù)據(jù)可按單字節(jié)方式或多字節(jié)突發(fā)方式傳送。DS1302是DS1202的升級產品,除保持DS 1202的實時時鐘功能外,增加了雙電源管腳。 實時時鐘的接口DS1302時鐘芯片為8引腳DIP封裝,引腳及與單片機的接口方式見圖2. 。管腳的含義 [35][36] :圖2. 實時時鐘的接口電路設計(1)X1, X2外接32768Hz的石英晶振;(2) Vcc1,Vcc2是電源引腳,單電源供電時接Vcc1腳,雙電源供電時主電源接Vcc2,備份電源接Vcc1,(3)SCLK是串行時鐘輸入線;(4)I/O是雙向串行數(shù)據(jù)傳送線,串行數(shù)據(jù)在時鐘SCLK的上升沿輸入;(5) RST為串行通信允許信號,RST=1允許通信,RST=0禁止通信。它與AT89C52的連接見圖3. 14 [34] ,DS1302與AT89C52連接的3根線是:(1) , 同步時鐘輸入;(2) ,通信允許信號;(3) IO接 ,串行數(shù)據(jù)輸入輸出。DS1302其它管腳的連接:(1) X1,X2接32768Hz的石英晶振(2) ,60mAh備用理電池,為時鐘的不間斷運行提供電源。 時鐘數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂泼總€數(shù)據(jù)傳輸都是以先送命令字節(jié)開始,隨后才是數(shù)據(jù)。命令字節(jié)又叫地址命令字節(jié),其中包含要訪問的地址及訪問控制方式。格式如下:D7D6D5D4D3D2D1D01DRAM/CKA4A3A2A1A0R/W最高位必須是邏輯1,如果是0,則DS1302不允許寫。D6位為邏輯0是操作時鐘,邏輯1是內部RAM操作。D1到D5指出要操作的寄存器地址。D0是讀/寫操作控制,邏輯0是寫,邏輯1是讀。命令字節(jié)本身總是輸入,低位D0在前 [1] 。 時鐘數(shù)據(jù)傳送方式DS1302有單字節(jié)傳送方式和多字節(jié)傳送方式。在RST=1期間(RST必須為1數(shù)據(jù)傳送才有效),先送命令,緊接著發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。DS1302在接收到命令后自動將數(shù)據(jù)寫入指定的內部地址或從該地址讀取數(shù)據(jù)?!岸?shù)據(jù)在SCLK的上升沿有效,讀數(shù)據(jù)是在SCLK的下降沿有效。如果有額外的SCLK,會重新發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)。多字節(jié)突發(fā)(burst)方式傳送與單字節(jié)傳送方式相似,在命令字節(jié)后,是多個字節(jié)的數(shù)據(jù)。但命令字節(jié)中的地址A0A4必須全為1。在RST=1期間,DS1302接收到命令后,接著進行8個字節(jié)時鐘或31個字節(jié)內部RAM數(shù)據(jù)的讀寫操作。時鐘操作時,A0A4表示的時鐘寄存器地址中,00H06H分別對應存放秒、分、時、日、月、星期、和年信息的寄存器,07H為寫保護控制寄存器,08H為電池充電控制寄存器。時鐘數(shù)據(jù)以BCD碼格式存放在00H06H這7個寄存器中 [1][2] 。(1) 秒寄存器地址是00H,低4位為秒的個位。最高位為時鐘控制位,該位為1時鐘振蕩器暫停,時鐘停,為0時鐘正常運行。高三位為秒的十位。(2)分鐘寄存器地址是01H,低4位為分的個位,最高位為0,高三位為分的十位。(3)小時寄存器地址為02H,D7位為12/24小時選擇位,D7=1是12小時制,此時D5表示上午/下午 ,D5=1是下午;24小時制時,D5是小時十位的另一位,即此 時 要用兩位來表示小時的十位,D6位固定為0。(4)寫保護寄存器為地址07H,也叫控制寄存器。最高位為寫保護控制位WP,其它位為0。 WP =1,不能向其它寄存器寫。因此,在向DS1302進行寫入操作之前必須先使寫保護寄存器的最高位為0,然后才能寫入其它單元。如果兩個51系列單片機系統(tǒng)之間距離很短,可以通過將它們的自帶串口直接連接的方法實現(xiàn)雙機通信[15]。但若通信距離較遠,就可使用RS232C接口延長通信距離。RS232C標準是美國EIA與BELL等公司一起開發(fā)的,1969年公布的通信協(xié)議[7]。由于RS232C標準規(guī)定的邏輯電平與TTL等數(shù)字電路的邏輯電平不兼容,因此二者之間進行相互連接時必須先進行串口電平的轉換,即必須將單片機的TTL電平和RS232C標準電平進行轉換。能夠實現(xiàn)RS232C電平轉換的專用芯片有很多種,如MC148SN75150芯片可完成TTL到EIA電平的轉換,而MC148SN75154可實現(xiàn)EIA到TTL電平的轉換。常用的是Maxim公司的MAX232集成芯片,它能完成TTL和RS232C的雙向轉換。 MAX232芯片(1) 。 MAX232的電路原理圖 MAX232的引腳圖(2) MAX232的引腳主要分為5個部分外接電容:有5個外接電容,進行電壓匹配[8]和電源去藕。TTL的輸入:兩路TTL電平的輸入引腳——11和10引腳,連接單片機的TXD的輸出端口。TTL的輸出:兩路TTL 電平的輸出引腳——12和9引腳,連接單片機的RXD輸出端口。RS232的輸入:兩路RS232電平的輸入引腳——13和8引腳,連接RS232的TXD的輸出端口。RS232的輸出:兩路RS232電平的輸出引腳——13和8引腳,連接RS232的RXD的輸出端口。 MAX232的電路連接圖MAX232有兩組通信串口,本系統(tǒng)只用到一組,,而T1OUT連接九針串口的2端,R1IN連接九針串口的3端。這樣單片機與PC機的串口連接起來了。在本設計中,需要用到報警電路,當出現(xiàn)非法卡或輸入的密碼不正確時,就會進行報警。采用蜂鳴器和LED燈(紅)作為報警電路的主要器件,將蜂鳴器的正端連接到+5V電源上,負端連接到三級管的發(fā)射極,集電極連接到地端,基極連接到1k電阻的一端另一端連接到單片機的26引腳上。當給0時蜂鳴器響,當給1時蜂鳴器不響。將LED(紅)燈的正端通過300Ω的電阻連接到+5V電源上,負端連接到單片機的17引腳上。當給17引腳送0時,LED(紅)燈亮,送1時LED(紅)燈滅。在本設計中,三級管起到開關作用,與三級管相連的1k電阻是為了保護三級管,防止電流過大而燒毀三級管。與LED燈相連的300Ω電阻也是起保護LED燈的作用。第3章IC卡與門禁主控器的選擇基于MFRC500的射頻模塊可以采用Mifare1卡和MifareLight卡,它們都是Philips公司的Mifare系列產品。Mifare Light是一種小容量卡,其特性有:(1)容量為384位;(2)16位的數(shù)值計算;(3)128位的數(shù)據(jù)區(qū);(4)用戶可自定義控制權限;(5)唯一的32位序列號;(6)工作頻率:;(7)通信速率:106KB波特率;(8)防沖突:同一時間可處理多張卡;(9)讀寫距離:在10cm以內(與天線有關);(10)卡內無需電源:而 Mifare1 卡是較新的Mifare系列產品,其主要特性有:(1)容量為8K位E2PROM;(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,內含加密控制邏輯和通訊邏輯電路;(7)工作溫度:20℃∽50℃(8)工作頻率:;(9)通信速率:106KB波特率;(10)讀寫距離:10mm以內(與讀寫器有關);(11)數(shù)據(jù)保存期為10年,可改寫10萬次,讀不限次數(shù);從上面的特性可以看出,Mifare 1存儲量更大,分區(qū)的存儲結構適用于“一卡通”的系統(tǒng),為了方便系統(tǒng)以后的升級,本系統(tǒng)采用Mifare 1卡。系統(tǒng)中門禁控制電路是系統(tǒng)一個動作執(zhí)行部分,主要是由微處理器ATmega16根據(jù)射頻讀寫器讀得的數(shù)據(jù)對外部門磁開關、指示燈等進行操作。對門磁開關控制是由單片機對繼電器的控制完成的,在門禁讀卡控制器內設有CPU、RS485通信電路、電子實時時鐘電路、射頻ID卡讀卡解碼電路,同時具備卡片資料存儲器與進出數(shù)據(jù)緩沖器,它通過RS485通信轉換器與計算機連接,計算機上安裝上位機門禁系統(tǒng)軟件平臺,可用于對讀寫器進行參數(shù)設置、卡片授權、門口監(jiān)控、人員考勤、出入數(shù)據(jù)等管理。當有讀卡出入時,自動將該卡片信息進行校驗,校驗合法后將該卡數(shù)據(jù)、使用者、當前時間存入進出數(shù)據(jù)緩沖器內,并發(fā)出開門指令,通過電源線傳送開門指令到電源端,電源啟動繼電器切換電源內部供電方向,使電鎖自動打開,整個過程無須通過計算機,讀卡機即可自行完成。非法卡被禁止訪問,出門時只要按動出門按鈕,電鎖自動打開。當非正?;虮┝﹂_門時,門磁輸出報警信號,將報警信號傳送到讀卡機內,系統(tǒng)以彈出報警對話框提示報警。通過門禁系統(tǒng)軟件平臺對讀卡器設置出入管理功能后,進出數(shù)據(jù)通過計算機處理可作為考勤數(shù)據(jù)。配件如下:門禁電源可以采用EA公司EA901門禁專用電源,它可提供DC12V3A電源,帶一路電鎖驅
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