【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)的配套廠商眾多，射頻卡鎖肯定是電子門鎖的主流產(chǎn)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(zhuǎn)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(qū)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?！≡O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(zhuǎn)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(guān)鎖狀態(tài)，繼電器型號選擇 DC5V 型產(chǎn)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(qū)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(qū)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(qū)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(nèi)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(zhuǎn)換，PCA，看門狗及片內(nèi) 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)?？稍O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(qū)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(nèi)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(nèi)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%, 單片機為 ，誤差為 +/3%。(12)時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器(溫漂為+/5%到+/10%以內(nèi))用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時鐘。常溫下內(nèi)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6T0 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(zhuǎn)換 , 8 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達 300K/S(每秒鐘 30 萬次)。(18)通用全雙工異步串行口(UART) ，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時器或 PCA 軟件實現(xiàn)多串口。(19)工作溫度范圍： 40 +85℃(工業(yè)級) / 0 75℃(商業(yè)級)。(20)封裝：SKDIP28 有 23 個 I/O 口，I/O 口不夠時，可用 2 到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595(均可級聯(lián))來擴展 I/O 口。STC12C5204AD 芯片引腳如圖 31 所示。圖 31 STC12C5204AD 引腳圖 P0 端口(～)：P0 口是一個漏極開路的 8 位雙向 I/O 口。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動 8 個 TTL 負載，對端口 P0 寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復用總線，此時，P0 口是真正的雙向口。在 Flash ROM 編程時，P0 端口接收指令字節(jié)；而在7校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。P1 端口(～)：P1 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動( 吸收或者輸出電流方式)4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P1 口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。此外， 和 還可以作為定時器 /計數(shù)器 2 的外部輸入() 和定時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入()，具體見表 31。P2 端口(～)：P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P2 的輸出緩沖器可以驅(qū)動(吸收或輸出電流方式)4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P2 作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行“MOVX @DPTR”指令) 時，P2 送出高 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行“MOVX @R1”指令) 時， P2 口引腳上的內(nèi)容(就是專用寄存器 SFR 區(qū)中的 P2 寄存器的內(nèi)容) ，在整個訪問期間不會改變。在對 Flash ROM 編程和程序校驗期間，P2 也接收高位地址和一些控制信號。表 31 和 口引腳復用功能引腳號 功能特性 T2(定時器/計數(shù)器 2 外部計數(shù)輸入 )，時鐘輸出 T2 EX(定時器/ 計數(shù)器 2 捕獲 /重裝觸發(fā)和方向控制)P3 端口(～)：P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動( 吸收或輸出電流方式)4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3 做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。在對 Flash ROM 編程或程序校驗時，P3 還接收一些控制信號。P3 口除作為一般 I/O 口外，還有其他一些復用功能，如表 32 所示。RST：復位輸入。當輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機的復位初始化操作?？撮T狗計時完成后，RST 引腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效。ALE/ ：地址鎖存控制信號(ALE)是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位PSEN8地址的輸出脈沖。在 Flash 編程時，此引腳 也用作編程輸入脈沖。PROG在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位置“1” ，ALE 操作將無效。這一位置“1” ，ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOV 指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位 (地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位) 的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。：外部程序存儲器選通信號( )是外部程序存儲器選通信號，低電平PSENPSEN有效。/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程A序存儲器讀取指令， 必須接 GND。注意加密方式 1 時， 將內(nèi)部鎖定位AEAVcc:運行和程序校驗時接電源正端。Vss:接地。XTAL1：輸入到單片機內(nèi)部振蕩器的反響放大器。當采用外部振蕩器時，對HMOS 單片微機，此引腳應接地；對 CHMOS 單片機，此引腳作驅(qū)動端。XTAL2：反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。當采用外部振蕩器時，XTAL2 接收振蕩器信號，對 CHMOS 單片機，此引腳應懸浮。P3 口各個引腳功能如表 32 所示。表 32 P3 口引腳復用功能引腳號 復用功能 RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口)(外部中斷 0)INT(外部中斷 1) T0(定時器 0 的外部輸入) T1(定時器 1 的外部輸入)(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)WR(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)D9　MAX232 芯片和 RS232 介紹　MAX232 的電氣特性MAX232 是一種把 PC 機的串行口 RS232 信號電平(10，+10V)轉(zhuǎn)換為單片機所用的 TTL 信號電平 (0，+5V)的芯片，其中 232 是電荷泵芯片，可以完成兩路TTL/RS232 電平的轉(zhuǎn)換，它的 112 引腳是 TTL 電平端，用來連接單片機 [2]。下面來介紹一下 MAX232 引腳圖和引腳定義，引腳圖如圖 32 所示。 圖 32 MAX232 引腳圖其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路。由 1~6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12V 和12V兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 7~14 腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中 13 腳(R1IN)、12 腳(R1OUT) 、11 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 DP9 插頭；DP9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 DNG、16 腳 VCC(+5V)?！S232 串口的電氣特性RS232 串口的原理圖如圖 33 所示，引腳功能如下：第 1 腳：DCD 載波檢測。主要用于 Modem 通知計算機其處于在線狀態(tài)，即10Modem 檢測到撥號音，處于在線狀態(tài)。第 2 腳：RXD 此引腳用于接收外部設備送來的數(shù)據(jù)；在你使用 Modem 時，你會發(fā)現(xiàn) RXD 指示燈在閃爍，說明 RXD 引腳上有數(shù)據(jù)進入。圖 33 RS232 引腳圖第 3 腳：TXD 此引腳將計算機的數(shù)據(jù)發(fā)送給外部設備；在你使用 Modem 時，你會發(fā)現(xiàn) TXD 指示燈在閃爍，說明計算機正在通過 TXD 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)。第 4 腳：DTR 數(shù)據(jù)終端就緒；當此引腳高電平時，通知 Modem 可以進行數(shù)據(jù)傳輸，計算機已經(jīng)準備好。第 5 腳：GND 信號地。第 6 腳：DSR 數(shù)據(jù)設備就緒；此引腳高電平時，通知計算機 Modem 已經(jīng)準備好，可以進行數(shù)據(jù)通訊了。第 7 腳：RTS 請求發(fā)送；此腳由計算機來控制，用以通知 Modem 馬上傳送數(shù)據(jù)至計算機；否則，Modem 將收到的數(shù)據(jù)暫時放入緩沖區(qū)中。第 8 腳：CTS 清除發(fā)送；此腳由 Modem 控制，用以通知計算機將欲傳的數(shù)據(jù)送至 Modem。第 9 腳：RI Modem 通知計算機有呼叫進來，是否接聽呼叫由計算機決定。使用 RS232 特性如下：(1)RS232 串口通訊最遠距離是 50 英尺。(2)RS232 可做到雙向傳輸，全雙工通訊，最高傳輸率 20kbps。(3)RS232 上采用傳送的數(shù)字量采用負邏輯，且與地對稱?！CD 顯示器液晶是一種特殊物質(zhì)態(tài)，它不同于固體(晶體)，又不同于液體和氣體，有人把液晶稱為第四態(tài)，簡稱“LC” ，用它制成的液晶顯示器件稱為 LCD[2]。液晶顯示必須通過環(huán)境光來顯示信息，其本身并不發(fā)光