【文章內(nèi)容簡介】 大學琴島學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 刷卡后顯示刷卡是否成功，成功后顯示 open，失敗后顯示 error。 顯示屏的原理圖如圖所示。 圖 38 顯示屏原理圖 青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 4 門禁系統(tǒng)的軟件設(shè)計 門禁系統(tǒng)開發(fā)工具選擇 C 語言是一種操作比較簡便使用比較普遍的編程語言 ,單片機的 C 語言具有傳統(tǒng) C 語言的大多數(shù)基礎(chǔ)知識層面 ,基本的邏輯語法和思維都是大同小異的 ,但本身又在其特殊的硬件部分添加了許多知識的擴展層面比如 keywords:sbit、data、 idata、 pdata、 xdata、 code 等等。學會應(yīng)用 C語言對單片機編程序，首先需要學習和了解單片機的內(nèi)部知識 ,從而加上 C語言知識的結(jié)合才可以。 C 語言的優(yōu)越性： (1)單片機的初學者可以很靈活容易的掌握單片機的編程，即使單片機基礎(chǔ)不懂指令集也能夠編寫完美的單片機程序； (2)無需對硬件進行細致的了解就可以進行完美的編寫程序； (3)對于不同的函數(shù)進行全面的覆蓋，完全充分的利用 ram 空間； (4)程序具有堅固性 : 只有數(shù)據(jù)被破壞，要不不會出現(xiàn)錯誤的代碼。 C語言對數(shù)據(jù)和許 多專業(yè)數(shù)據(jù)處理進行相結(jié)合； (5)C 語言提供復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型其中有：數(shù)組、枚舉、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合、指針等 )很有效的增強了數(shù)據(jù)的優(yōu)越性； (6)提供經(jīng)常使用的標準函數(shù)庫，以供編程者直接使用； (7)頭文件中如果有定義宏、復(fù)雜數(shù)據(jù)類型和函數(shù)原型，有助于程序的移植和支持單片機的系列化產(chǎn)品的開發(fā)； (8)有嚴格的句法檢查，錯誤很少，非常容易的查出單片機語句的錯誤之處，并明確標明錯誤的地點和行數(shù)。 因此在本設(shè)計中使用 C 語言進行程序設(shè)計。 非接觸式 IC 卡讀卡器主程序設(shè)計 讀卡器的操作流程如圖 : 圖 41讀卡器對 卡的操作流程圖 復(fù)位應(yīng)答操作的功能是從有效的天線工作范圍 (距離 )內(nèi)讓 MFRC522 尋找到MIAFRE 卡片。如果在此范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)存在有 MIAFRE 卡片時 ,本操作將與范圍內(nèi)的復(fù)位應(yīng)答 防重疊 選擇卡片 認證讀卡寫卡青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 每一張 MIAFRE 卡片分別進行通信 ,MIAFRE 卡片上的卡片類型號 ATGTYPE(兩個字節(jié) )會被 MFRC522 模塊讀取出來傳遞給 MCU 進行識別處理。如果在有效的天線工作范圍內(nèi)的讀卡器發(fā)現(xiàn)有不少于一張 MIAFRE 卡時 ,就一定要執(zhí)行防重疊操作 ,也就是從多張卡片中選出一張卡片作為本次操作的對象讀取該卡的序列號。而其它卡片處于等待狀態(tài)。在完成此操 作之后 ,就要與所選卡片進行數(shù)據(jù)傳輸，同時返回選擇卡片的 size(容量 )字節(jié)信息。為了能順利的對卡片完成操作，就要保證操作的合理，因此就要對讀卡器和卡片進行認證操作。任何一張 MIAFRE 卡片進行任何操作時讀卡器都要經(jīng)過以上幾個操作過程 ,然后就可以具體地對卡片進行相應(yīng)的讀操作。 讀卡器主程序框圖如圖 42所示 : 青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 圖 42讀卡器主程序框圖 MFRC522 應(yīng)用子程序設(shè)計 初始化 初始化部分就是設(shè)定寄 存器的初始值、復(fù)位讀卡模塊、設(shè)置 MFRC522 模塊和單片機的初始值、設(shè)定各端口的方向等操作。 1）復(fù)位讀卡模塊 青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 即讓受單片機控制的讀卡模塊上的 RST 管腳為復(fù)位腳 ,設(shè)置為高電平時有效 ,。當程序送出高電平時模塊復(fù)位，延時一段時間后再自動回到低電平狀態(tài)。 2）設(shè)定寄存器初始值 MFRC522 芯片的內(nèi)部寄存器按頁分配 , 每頁的用于選擇該寄存器頁第一個寄存器稱為頁寄存器，而每頁有 8個寄存器 , 共有 8頁，并按照對應(yīng)尋址方法取得地址。每個寄存器由 8位組成 ,其有讀 /寫、只讀、僅寫和動態(tài)四種位特性。 微控制器 MCU 可以預(yù)置和 讀出系統(tǒng)運行狀況通過對內(nèi)部寄存器的寫和讀 ,。在復(fù)位狀態(tài)下的芯片可以設(shè)定寄存器的初始值。例如進行卡片讀操作 ,就一定要分別判別每個狀態(tài)，設(shè)置 MFRC522 內(nèi)部的 BCNTR 寄存器 ,BCNTS 寄存器 ,STACON寄存器 , 最終對讀得的數(shù)據(jù)也一定要進行再次校驗等。 發(fā)送詢問指令 依據(jù)非接觸式 IC 卡的工作原理和組成功能可以知道 , MIAFRE l 卡在剛進入射頻區(qū)時通過吸收感應(yīng)區(qū)內(nèi)的磁場能量得電進入 IDEL 狀態(tài)來工作 , 它不會首先發(fā)出信號，因此 MIAFRE l 卡是以被動方式工作的 ,所以就要求讀卡設(shè)備不斷地發(fā)出請求信號 ,當卡進入有效范圍達到條件要求時就會響應(yīng)。卡響應(yīng)會返回 2 字節(jié)卡的類型號 ,對于 MIAFRE l 卡來說返回的類型號為 Ox0004。 運用程序設(shè)計判斷感應(yīng)區(qū)是否有卡就要運用 Mf500PiccCommonRequest()函數(shù)來連續(xù)循環(huán)發(fā)出請求信號 , ,當發(fā)現(xiàn)有卡進入有效的感應(yīng)區(qū)域后并判斷卡已經(jīng)選中 ,此時就會退出循環(huán)程序 Request 過程，進入下一防沖突操作步驟。 Request指令分為 Request std 和 Request all 兩個指令。 1） Request all,在有效的天線范圍內(nèi)感應(yīng)到的符合條件的 所有的卡片 ,不論其論其處于什么狀態(tài)都會發(fā)生響應(yīng)。 2） Request std,只對同時具備處于 DIEL 狀態(tài)和在有效的天線范圍內(nèi)這兩個條件的卡才會有效 ,否則無效。 設(shè)計采用 Request all機制 ,主要是因為考慮到當多張卡同時進入感應(yīng)區(qū)時 ,只選中其中一張避免發(fā)生不少于一張卡同時出現(xiàn)響應(yīng)的情況。當然在讀卡操作結(jié)束后就要將該卡掛起 ,避免同一張卡被重復(fù)選中影響秩序，然后再對剩下的沒有處理的卡進行依次操作。 防沖突 防沖突就是直接從多張卡中選出一張卡來進行操作 ,又叫防碰撞、防重疊。如果事先已經(jīng)知道 了卡片的序列號的話 ,就可直接進行下一步的選卡命令，跳過青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 這一步。但是事先不知道卡片序列號的話 ,則必須得到感應(yīng)區(qū)內(nèi)卡的序列號 SN，通過調(diào)用防碰 Mf500PiccCascAnticoll()函數(shù)。 防沖突指令只是通過程序獲得了一張 Mifare 1卡的序列號 ,但沒有真正意義上的選中這張卡。選中應(yīng)由下一步 Select 指令完成。 選擇卡片 選擇卡片過程是通過 Mf500PiccCascSelect()函數(shù)選出己經(jīng)知道序列號的卡 ,并返回一字節(jié)的卡容量編碼 Size(88H)來實現(xiàn)的。經(jīng)過這一步后才算正式 選中了卡片以后的操作將都是對這張卡進行。 認證 如果 RC522 模塊中的密碼與卡中指定扇區(qū)的密碼相同 ,則認證成功 ,卡就可以進行讀寫操作。 讀取卡片 讀取卡片是在前面幾個步驟完成的前提下進行的 ,到達本操作說明卡已經(jīng)通過了安全檢查，已經(jīng)證明是本系統(tǒng)的卡 , 然后可以進行讀取卡片了。 PiccRead()函數(shù)一次只能讀取已經(jīng)通過密碼認證扇區(qū)的一個 16 個字節(jié)的數(shù)據(jù)塊。而卡號只需其中的一兩個字節(jié)就可以了 ,其它的字節(jié)可以用 0 進行替代，如果單位的人比較多的話可以多用幾個字節(jié)做卡號。 蜂鳴器驅(qū)動程序的設(shè)計 蜂鳴器發(fā)聲是因為電流通過 電磁 線圈時產(chǎn)生磁場來使膜振動而發(fā)出聲音的，因此要想驅(qū)動蜂鳴器就必須要有一定的電流通過才可以，而單片機 I/O 引腳的輸出電流卻比較小，無法達到蜂鳴器所需要的電流大小，所以需要在電路中增加一個電流放大的電路。因此 單片機 實驗板通過一個三極管來實現(xiàn)電流的放大從而驅(qū)動起蜂鳴器，讓其發(fā)出聲響，在程序中可以通過改變單片機 引腳輸出波形的頻率，來調(diào)整控制蜂鳴器發(fā)出不同的音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色的聲音。另外，通過改變 ，就可以改變蜂鳴器聲音的大小。青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 5 門禁系統(tǒng)的軟、硬件調(diào)試 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試的主要是對硬件的設(shè)計和工藝性進行故障排除。 (1) 脫機檢查。檢查各開關(guān)按鍵是否能正常工作；為 了防止破壞芯片，應(yīng)該首先對各 IC座（尤其是電源端）進行電位檢查，確認其沒有任何錯誤后再進行插入芯片檢查。 (2) 聯(lián)機調(diào)試。暫時拔掉芯片 STC89C52，把仿真器的 40 芯仿真插頭插入STC89C52 的芯片插座進行調(diào)試，檢驗鍵盤電路是否能夠達到設(shè)計要求。我們可以設(shè)計一個檢測鍵盤，通過按鍵控制蜂鳴器聲響來檢驗電路的是否完好。如果運行的測試結(jié)果與預(yù)期不一致，就可以依據(jù)故障現(xiàn)象來大致判斷出故障的地方和原因并針對該故障采取排除故障的措施。 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試主要是對程序進行在線仿真調(diào)試，運用 proteus 軟件 發(fā)現(xiàn)和改正程序錯誤，同時發(fā)現(xiàn)硬件故障。 程序的調(diào)試要遵循一定的順序要求進行不可一起同步進行，首先單獨調(diào)試各個功能子程序，檢驗接口電路的控制能否正常運行，程序能否完成預(yù)期的功能等；最后再將各子程序連接起來總調(diào)?？傉{(diào)要注意的是各子程序的現(xiàn)場保護與恢復(fù)，以及各程序模塊間參數(shù)傳遞的正確性。調(diào)試的基本步驟如下： （ 1）編寫蜂鳴器程序，調(diào)試蜂鳴器能否發(fā)聲。 （ 2）編寫簡單程序調(diào)試刷卡時讀卡模塊能否正常工作準確讀入。 （ 3）編寫添加、刪除用戶卡程序，調(diào)試是否能實現(xiàn)。 軟、硬件設(shè)計注意事項 （ 1）讀卡模塊 RC522 外部電源是否存在接觸不良或者嚴重的電磁干擾，若有的話則可能偶然使讀卡模塊內(nèi)部軟件跑飛。 （ 2）天線周圍是否有金屬存在，有的話則會使工作頻率受影響，讀卡距離也會受到干擾，嚴重時讀卡會出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍，甚至沒有辦法讀卡。為了避免這種情況就要將所有的金屬材料盡量遠離天線線圈，尤其是天線前面不能有金屬封板。金屬封板會屏蔽電磁波，導(dǎo)致讀卡完全失效。天線后面如果有金屬封板，則應(yīng)該距離天線線圈至少 3厘米以上。 （ 3）注意讀卡模塊與模板是否存在共地。 青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 21 （ 4）注意使用的電源性能是否良好，否則將產(chǎn)生電壓不穩(wěn)的情況，導(dǎo)致波紋太大， 使讀卡距離產(chǎn)生變化。 （ 5）外界的電磁雜波也將干擾讀卡能否成功。 青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 結(jié) 論 本門禁系統(tǒng)用于 鑒別刷卡者的權(quán)限，控制刷卡者能否進出。功能可 實現(xiàn)存儲10 張用戶卡。通過按鍵開關(guān)可以進行各種卡管理操作，如翻看有哪些卡成功注冊，可以增加或刪除用戶卡等。課程設(shè)計中，元件的選擇和設(shè)計，程序的編制 ,仿真和調(diào)試的無限循環(huán)讓我更深入的了解了單片機，門禁系統(tǒng)各種功能控制要求的實現(xiàn)，給我增添了不少的難度，但這個過程讓我學會了使用多種資源解決問題的思路和方法及渠道的能力：查找資料、信息的搜集、處理和整合，明白 了關(guān)于門禁系統(tǒng)從設(shè)計、調(diào)試、到完成整個流程是怎么回事。網(wǎng)上查找資料以及到圖書館學習的過程，也讓我重新審視了單片機以及編程在理論知識運用到實際工作生產(chǎn)的無縫連接。課本知識在整個設(shè)計過程中起到了樞紐的作用，對于入門的引入，探索的加強，也再次讓我認識到知識的重要性，實踐是檢驗真理的唯一標準， 實踐設(shè)計以前， 對于整個設(shè)計過程都只是 思想上的， 沒有從更深的層次理解 ， 對于一些細節(jié)的忽視，都阻礙了整個設(shè)計過程的進度，當進行到編程與仿真時，問題一個接著一個，程序無法實現(xiàn)，結(jié)果與設(shè)計要求不相符等 。 通過出現(xiàn)問題的歸納和整理，針對性 的編程 出現(xiàn)的問題 才得以一個個的被解決 ， 當我們 加強 了 對 單片機 的理解 時 ， 同時觀測到和體會到了 實踐與理論的差距 ， 使我重新認識到了知識不僅僅需要大量儲備，更多是需要與實踐相結(jié)合 ,而且在設(shè)計中，動手調(diào)試才是技術(shù)了解的必要步驟，再一次印證了好好學習積累知識財富，才能將問題得以解決的真理。 設(shè)計過程中的互相討論，老師的參與問題明朗化了問題，老師的解答讓我從中看到了很多課本里接觸不到的東西，對待問題的角度，解決問題的思路以及大膽發(fā)散的思維，另外將問題落具體實處要，說白了也就是說將控制要求中用在控制程序中實現(xiàn)，對于發(fā)現(xiàn)和解決 問題有實質(zhì)性的幫助。 青島理工大學琴島學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 23 致 謝 在這里，要特別感謝的是王曉兵老師，她不僅將設(shè)計中存在的錯誤和不足指出，而且提出了一些更加切合實際的建議，并且王老師更多的是提供給我們處理問題的一種思維，教會我對于出現(xiàn)的問題不是立馬解決，而是先進行思考，如果實在解決不了，她再提供給我們解決問題的思路，體現(xiàn)了授之以魚不如授之以漁的教學思想。通過自己的努力解決問題