【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 AT89C52 引腳如圖 22所示。 圖 22 AT89C52引腳圖 AT89C52 的主要性能和參數(shù) : （ 1）與 MCS51 單片機(jī)完全兼容的指令和引腳排列以及工作特性。 （ 2）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)含 8K 可重復(fù)擦寫的 Flash 程序存儲(chǔ)器。 （ 3）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含 256 字節(jié)的 RAM。 （ 4） 3個(gè)可 編程的 16 位計(jì)數(shù)器 (定時(shí)器 )和 32 個(gè)可編程 I/O 口線。 （ 5）串行口是具有一個(gè)全雙工的可編程的串行通信口。 （ 6）中斷系統(tǒng)是具有 8個(gè)中斷源、 6 個(gè)中斷矢量、 2 個(gè)優(yōu)先權(quán)的中斷機(jī)構(gòu)。 （ 7）低功耗模式有空閑模式和掉電模式。 （ 8）編程頻率是 324MH,編程啟動(dòng)電流是 1mA。 （ 9） AT89C52 的工作電壓為 5V。 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 9 系統(tǒng)看門狗電路 看門狗電路 （ WDT） 的使用是為了防止單片機(jī)進(jìn)入死機(jī)狀態(tài)或者程序跑飛，看門狗電路能在單片機(jī)發(fā)生故障進(jìn)入死機(jī)狀態(tài)時(shí)，重新復(fù)位單片機(jī)。當(dāng)前有多種看門狗的芯片，如 MAXIM 公司的 MAX802,MAX813 等。而且，有好多種單片機(jī)中本身就集成有看門狗。但是本系統(tǒng)選擇的單片機(jī) AT89C52 沒有集成的看門狗電路，所以在系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)時(shí)加了一個(gè)看門狗電路。不過一個(gè)外部的看門狗是比單片機(jī)自帶的看門狗系統(tǒng)要好，因?yàn)樗灰蕾囉趩纹瑱C(jī)。本系統(tǒng)采用看門狗電路 MAX813 作為程序運(yùn)行監(jiān)控器。 在程序設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)定執(zhí)行程序中全部任務(wù)的時(shí)間比看門狗延時(shí)周期短，并且對(duì)于每項(xiàng)任務(wù)設(shè)置一個(gè)標(biāo)志，使看門狗對(duì)多項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行監(jiān)視，只有當(dāng)全部標(biāo)志置位，也就是在程序跑飛或進(jìn)入死循環(huán)造成系統(tǒng)失效時(shí)，將由看門狗發(fā)出一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)能 盡快復(fù)位并恢復(fù)正常工作。本系統(tǒng)中看門狗的電路原理圖如圖 23所示。 圖 23 看門狗的電路原理圖 系統(tǒng)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 考慮到 AT89C52 單片機(jī)本身的 I/O 口的限制，以及本門禁系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中幾乎把 AT89C52 單片機(jī)的 I/O 口用完，再者是存儲(chǔ)器存儲(chǔ)速率的快慢以及容易布線的特點(diǎn)，綜合考慮以上因素，本系統(tǒng)的外部存儲(chǔ)器采用了串行存儲(chǔ)器。 我們選用了 ATMEL 公司的 AT24XX 系列的串行 EEPROM 存儲(chǔ)器。本系統(tǒng)我們用AT24C64，它與容量更大的同系列存儲(chǔ)器兼容，如 AT24C128 和 AT24C256 等 ，替換更為方便，以便于將來存儲(chǔ)卡片數(shù)的增加和系統(tǒng)升級(jí)。 AT24C64 是 2 線制的串行EEPROM 存儲(chǔ)器，支持 IIC 總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議， 8KB 的存儲(chǔ)容量，只用兩根線與AT89C52 單片機(jī)構(gòu)成串行接口。 AT24C64 與 AT89C52 單片機(jī)的接口電路圖如圖 24畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 10 所示。 AD1A12A23GND4V c c5WF6S D A7S C L8JPA T 24 C 6 4T07WR6RD5T14R X D0T X D1IN T 02IN T 13A T 89 C 5 2+ 12 VP 2. 1P 2. 0 圖 24AT24C64與 AT89C52單片機(jī)的接口電路圖 AT24C64 的訪問操作 1． 主控制器件的尋址 主器件通過發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)啟動(dòng)發(fā)送過程，然后發(fā)送它所要訪問的從器件的地址字節(jié)。其中高四位為器件類型識(shí)別符，本系統(tǒng) 8 位器件地址字節(jié)的高 4 位固定為 1010，為 EEPROM 器件標(biāo)示，接下來是所要訪問的器件的地址位，由于本系統(tǒng)用的是 000 和 100，所以接下來的 3位就是 000 或者 100，最低位為讀寫方向控制位， 1 表示讀操作， 0 表示寫操作。 2． 數(shù)據(jù)寫操作 數(shù)據(jù)的寫操作分為兩類，其一是字節(jié)寫操作，另外是頁面寫操作。在頁面寫入操作時(shí)，一次最多可以寫入 32 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。頁面寫入的起始和字節(jié)寫其實(shí)是一樣的，不同之處在于傳輸了一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)后，主控制器件繼續(xù)發(fā)送 31 個(gè)字節(jié)。每發(fā)送一個(gè)字節(jié)后受控器件將響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，且內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器低 5 位地址加一，高地址保持不 變。 3． 數(shù)據(jù)讀操作 讀操作的起始和寫操作的起始相似，也要發(fā)送起始位和受控器件的地址，不同的是要把最后一位 R/W 位置 1。讀操作的方式有三種，即當(dāng)前讀、隨機(jī)讀和連續(xù)讀。 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 11 第 3 章 系統(tǒng)通信電路設(shè)計(jì) 基于 AT89C52 的串行通信協(xié)議 AT89C52 的串口是全雙工結(jié)構(gòu)，表示可以同時(shí)接收和發(fā)送。它還具有接收緩沖功能，在第一個(gè)字節(jié)從寄存器讀出之前，可以開始接收第二個(gè)字節(jié)。但是如果第二個(gè)字節(jié)接收完畢時(shí)第一個(gè)字節(jié)仍未讀出，其中一個(gè)字節(jié)將會(huì)丟失。串口的發(fā)送和接收都是通過對(duì) SBUF 特殊寄存器的操作進(jìn)行訪問的。寫入 SBUF 的數(shù)據(jù)裝入發(fā)送寄存器，對(duì) SBUF 的讀操作是對(duì)物理上分開的接收寄存器進(jìn)行訪問的。 AT89C52 串口有 4 種操作模式： （ 1）模式 0：串口數(shù)據(jù)通過 RxD 進(jìn)入。 TxD 輸出時(shí)鐘，每次發(fā)送或接收以 LSB(最低位 )作為首位，每次 8 位。波特率固定為 MCU 時(shí)鐘頻率的十二分之一。 （ 2）模式 1： TxD 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)， RxD 引腳接收數(shù)據(jù)，每次數(shù)據(jù)為 10 位，一個(gè)起始位 (0),8 個(gè)數(shù)據(jù)位 (LSB 在前 )以及一個(gè)停止位 (1)。 （ 3）模式 2： TxD 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)， RxD 引腳接收數(shù)據(jù)，每次數(shù)據(jù)為 11 位，一個(gè)起始位 (0),8 個(gè)數(shù)據(jù)位 (LSB 在前 )，一個(gè)可編程第 9 位以及一個(gè)停止位 (1)。發(fā)送時(shí)，第 9 個(gè)數(shù)據(jù)位 ((SCON 內(nèi)的 RB8 位 )可置為 0或 1。 （ 4）模式 3： TxD 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)， RxD 引腳接收數(shù)據(jù)，每次數(shù)據(jù)為 11 位，一個(gè)起始位 (0),8 個(gè)數(shù)據(jù)位 (LSB 在前 )，一個(gè)可編程第 9位以及一個(gè)停止位 (1)。 UART 模式 2 和模式 3 有一個(gè)專門的應(yīng)用領(lǐng)域即多機(jī)通信。在這兩種模式時(shí)，接收為 9位數(shù)據(jù)。第 9 位存入 RB8。接下來是停止位。 UART 可編程為 :接收到停止位時(shí)，僅當(dāng) RB8=1 時(shí)串口中斷才有效。可通過置位 SCON 內(nèi)的 SM2 位來選擇這一特性。 RS422 通信標(biāo)準(zhǔn) RS422 是一種以差動(dòng)平衡方式傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，所謂平衡，是指雙端發(fā)送和雙端接收，所以傳送信號(hào)線要用兩條線 AA39。和 BB39。，發(fā)送端分別采用平衡發(fā)送器和差動(dòng)接收器。這種標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性對(duì)邏輯電平的定義是根據(jù)兩條傳輸線之間的電位差來決定的，當(dāng) AA39。線比 BB39。線的電平低于 2V 時(shí)表示邏輯電平“ 1”，當(dāng) AA39。線比 BB39。線的電平高于 2V 時(shí)，表示邏輯電平“ 0”。 很明顯，這種方式和 RS232 采用單端接收器和單端發(fā)送器，只用一條信號(hào)線傳輸信息，并且根據(jù)該信號(hào)線上的電平相對(duì)于公共信號(hào)地電平的大小來決定邏輯畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 12 電平的“ 1” 和“ 0”是不同的。 RS422 電路有發(fā)送器，平衡連接電纜，電纜終端負(fù)載以及接收器組成。它通過平衡發(fā)送器把邏輯電平變成電位差，完成始端的信息傳輸，通過差動(dòng)接收器把電位差轉(zhuǎn)換為邏輯電平，實(shí)現(xiàn)終端的數(shù)據(jù)接收， RS422 采用了雙線傳輸，大大增強(qiáng)了抗共模干擾的能力，因此最大傳送速率可以達(dá)到10Mbit/s(傳送距離是 15m 時(shí) )。若傳送速率能降到 90Kbit/s 時(shí)，則最大傳輸距離可以達(dá)到 1200m。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電路中只能有一個(gè)發(fā)送器，可以有多個(gè)接收器，所以可以組成網(wǎng)絡(luò)。該標(biāo)準(zhǔn)允許驅(qū)動(dòng)器輸出為 12V16V，接收器輸入電平 可以低到1200mV。 本門禁系統(tǒng)采用 RS422 串行總線的主要原因是，考慮到門禁系統(tǒng)控制電路有時(shí)距離上位機(jī)的距離很遠(yuǎn)，從而拋棄了 RS232 的技術(shù)路線，采用 RS422。 經(jīng)過遠(yuǎn)距離的傳輸后，我再把所得到的 RS422 信號(hào)經(jīng)過 RS422RS232 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，換為上位機(jī)所能識(shí)別的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)電平。我們?cè)谙旅鎸?huì)給出 RS422 的通信電路原理圖。在原理圖中，我們將會(huì)詳細(xì)的看到 RS422 的通信過程。其中電路圖的原理圖如圖 31 所示。 87651234U 1 AM A X 4 8787651234U 2 AM A X 4 871R+2R3T+4T5S6R3R4R 1 2R5R X DT X DR 1 11 0KQ1 9 01 3T05V1 0* 4 圖 31 RS422通信電路原理圖 本系統(tǒng)所用的收發(fā)器是 MAXIM 公司的 MAX487， MAX487 是低功耗的 RS422 收發(fā)器，它的工作電流 IIC 為 350uA(最大值 )，這是現(xiàn)有的 RS422 收發(fā)器中功耗較小的一種，轉(zhuǎn)換速率限制的輸出實(shí)際上抑制了數(shù)據(jù)線終端失配引起的反射，這樣，它可以在更長(zhǎng)的電纜上進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的傳輸。 MAX487 最高可以以 250Kbit/s 的速率進(jìn)行發(fā)送，它是標(biāo)準(zhǔn)的半雙工收發(fā)器，為此，在電路設(shè)計(jì)上要實(shí)現(xiàn)全雙工的通信線路，使用了兩個(gè) MAX487。一個(gè)專門接收，另一個(gè)專用于發(fā)送數(shù)據(jù)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 13 RS422RS232 轉(zhuǎn)換電路 由于本門禁系統(tǒng)考慮到控制器和管理上位機(jī)的距離有時(shí)很 遠(yuǎn)，所以在數(shù)據(jù)傳輸中采用了 RS422 格式，要想和上位機(jī)通信，必須把單片機(jī)傳送過來的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此轉(zhuǎn)換器不僅可以用到本門禁系統(tǒng)中，還可以用到所有的需要RS232RS422/485 的場(chǎng)合，是一種通用的轉(zhuǎn)換器。 MAX490 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 32 所示。 圖 32 MAX490內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 考慮到有時(shí)轉(zhuǎn)換器工作的環(huán)境會(huì)十分復(fù)雜，存在著許多不可預(yù)測(cè)的干擾，因此，抗干擾問題是設(shè)計(jì)中所要解決的主要問題。在收集眾多資料的基礎(chǔ)上，決定采用“接受 /驅(qū)動(dòng) 隔離 接受 /驅(qū)動(dòng)”的工作方式最為可靠。同時(shí)，又考慮到有時(shí)數(shù)據(jù)傳輸中的 上行干擾也比較大，所以用了電源隔離模塊，使用不同的電源給其中的模塊供電。該電路首先通過 MAX490 芯片將單片機(jī)側(cè)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)碾娏鳝h(huán)信號(hào)轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 標(biāo)準(zhǔn)的電平信號(hào)，然后通過光隔進(jìn)行光電隔離，得到同樣是和TTL/CMOS 電平兼容的電平信號(hào)，最后經(jīng) MAX232A 芯片轉(zhuǎn)換成 RS232 電平。 IIC 總線 IIC 總線 (Inter Integrate Circuit BUS)全稱是芯片間總線，它是一種由PHILIPS 公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。它可以兩根連線實(shí)現(xiàn)全雙工同步數(shù)據(jù) 傳輸，可以極為方便的構(gòu)成外圍器件擴(kuò)展系統(tǒng)。 （ 1） IIC 總線的組成 IIC總線是由數(shù)據(jù)線 SDA和時(shí)鐘 SCL構(gòu)成的串行 IIC總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在 CPU 與被控 IC 之間、 IC 與 IC 之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速 100kbps。 CPU 發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)分為地址碼和有效數(shù)據(jù)兩部分，地址碼用來選址，即接通需要接收收據(jù)的器件。器件選通后，就可以向選通的器件發(fā)送有效數(shù)據(jù)。 （ 2） IIC 總線的通信 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 14 IIC 規(guī)程運(yùn)用主 /從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和 發(fā)送狀態(tài)?？偩€必須由主器件 (通常為微控制器 )控制，主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘 (SCL)控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。 SDA 線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在 SCL 為低電平的期間才能改變， SCL 為高電平的期間， SDA 狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。 （ 3） IIC 總線傳輸數(shù)據(jù)類型 開始信號(hào) :SCL 為高電平時(shí)， SDA 由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。 結(jié)束信號(hào) :SCL 為低電平時(shí)， SDA 由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。 應(yīng)答信號(hào) :接收數(shù)據(jù)的 IC 在接收到數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的 IC 發(fā)出特定的低電平脈沖，表示己收到數(shù)據(jù)。主控 器向接收單元發(fā)出一個(gè)信號(hào)后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，主控器接收到應(yīng)答信號(hào)后，根據(jù)實(shí)際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷。若未收到應(yīng)答信號(hào)，由判斷為接收單元出現(xiàn)故障。 （ 4） IC總線的優(yōu)點(diǎn) IIC 總線最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此IIC 總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本。 IIC 總線的長(zhǎng)度可高達(dá) 25 英尺，并且能夠以 10Kbps 的最大傳輸速率支持40 個(gè)組件。 IIC,總線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它支持多主控 (multimastering),其中任何能夠進(jìn) 行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主控器。一個(gè)主控能夠控制信號(hào)的傳輸和時(shí)鐘頻率。當(dāng)然，在任何時(shí)間點(diǎn)上只能有一個(gè)主控。 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 15 第 4 章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫是信息的集合體。關(guān)系數(shù)據(jù)庫是利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)組織的一種方式，是現(xiàn)代流行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍的一種，也是最有效率的數(shù)據(jù)組織方式之一。 數(shù)據(jù)庫是整個(gè)門禁系統(tǒng)管理核心。實(shí)時(shí)監(jiān)控、卡機(jī)設(shè)置及人員部門信息管理等等，都離不開系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，人員的進(jìn)出記錄以及進(jìn)出權(quán)