【導讀】要求利用單片機、射頻卡wm-17td等器件設計并制作該電子門鎖。設計出該系統(tǒng)的硬件。電路和軟件部分，做出實物。通訊接口：232接口或USB-TTL接口。，控制門鎖驅動電路工作；，并與單片機之間進行數(shù)據(jù)傳送；DC12V轉換成單片機需要的DC5V。模塊負責顯示卡號和門鎖的開關狀態(tài)。STC12C520XAD系列單片機知識。第1-3周：資料收集，文獻閱讀，確定系統(tǒng)方案，完成開題報告。電子鎖的表面一般都是密封的，防暴力破壞的能力強，也防止非法把異物插入鎖內導致。不同程度的破壞。足之處，已經(jīng)迅速占據(jù)鎖具市場，進而取代機械鎖成為主導門禁產(chǎn)品。門鎖作為安全防范產(chǎn)品必須具有安全性和穩(wěn)定性。在歐美日等經(jīng)濟發(fā)達國家，電子鎖已成為具有規(guī)模效益的重要產(chǎn)業(yè)。目前，其銷售額已。占到鎖具總銷售額的七成以上，全球交易額已達50億美元。STC12C5204AD型單片機作為主控制芯片。顯示模塊采用LCD1602顯示，使。用單片機的P1口和P2口與LCD1602相連。路原理圖，生成PCB圖，做出實物。

　　

【正文】 類型： 1 字節(jié)的 20。 塊號：要寫入的塊號 。 密碼類型： A 密碼或 B 密碼 ， A 密碼時為 60， B 密碼時為 61。 密碼：要寫入塊號的密碼 。 數(shù)據(jù)： 16 字節(jié)的數(shù)據(jù) 。 校驗碼： 1 個字節(jié)，從命令頭的第一個字節(jié)到命令參數(shù)的最后一個字節(jié)的異或結果 。 命令總長度： 28 個字節(jié)長度。 寫入正確后模塊返回 ： BB FF AF 校驗碼。 寫入失敗后模塊返回 ： BB FF A0 校驗碼。 密碼驗證失敗后模塊返回 : BB FF A1 校驗碼。 檢測卡命令 檢測卡命令用于檢測卡片是否在刷卡區(qū)，同時可以選擇檢測卡片的方式，發(fā)送此命令后模塊就不會再主動上傳卡號，必須發(fā)送此命令模塊才返回當前模塊上是否有卡，模塊重新上電可以使模塊回到主動上傳卡號的狀態(tài) 。具體格式如下： 命令頭：固定為 2 個字節(jié)的 AA FF。 命令類型： 1 字節(jié)的 70。 檢卡方式：檢測卡片的方式 26： 只能檢測到一次 52： 只要卡片在刷卡區(qū)總是可以檢測到 。 校驗碼： 1 個字節(jié)，從命令頭的第一個字節(jié)到命令參數(shù)的最后一個字節(jié)的異或結果 。 命令總長度： 5 個字節(jié)長度。 檢測到卡返回 ： BB FF 704 個字節(jié)卡號 校驗碼。 17 無卡返回 ： BB FF A0 校驗碼。 關卡命令 關卡命令 用于使模塊回到主動尋卡狀態(tài) 。具體格式如下： 命令頭：固定為 2 個字節(jié)的 AA FF。 命令類型： 1 字節(jié)的 40。 校驗碼： 1 個字節(jié)，從命令頭的第一個字節(jié)到命令參數(shù)的最后一個字節(jié)的異或結果 。 命令總長度： 4 個字節(jié)長度。 DC5V 繼電器 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng) (又稱輸入回 路 )和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路 )，通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “ 自動開關 ” 。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。當輸入量 (如電壓、電流 )達到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器。具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。廣泛應用于電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等裝置中。 根據(jù)題目要求實現(xiàn)通過對射頻卡的密碼校驗來驅動門鎖使房門打開，但是實際條件有限，考慮到門鎖工藝、成本以及時間等方面的因素，門鎖驅動部分使用 DC5V的繼電器代替， 繼電 器選用的是 JQC3FC 型號額定電壓 DC5V，最大轉換電流 15A,最大轉換電壓 DC16V。 繼電器原理圖如圖 39 所示 。 第 1 腳： GND 接地。 第 2 腳： VCC 電源。 第 3 腳：接 1k?再連接電源 VCC。 第 4 腳：接三極管觸發(fā)極。 第 5 腳： GND 接地。 圖 39 繼電器原理圖 18 穩(wěn)壓芯片 7805 三端穩(wěn)壓集成電路，實物如 圖 310 所示， 由于系統(tǒng)采用 12V電源供電，但是 系統(tǒng)供電電源為 5V，在電源模塊需要將 12V 電壓轉換成 5V電源給系統(tǒng)供電，根據(jù) 7805 穩(wěn)壓 芯片的工作特性，在此選擇 7805 作為電壓轉換芯 片。 顧名思義，三端 IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。 圖 310 7805穩(wěn)壓芯片實物圖 7805 穩(wěn)壓芯片主要技術參數(shù)如表 34 所示。 表 34 7805穩(wěn)壓芯片技術參數(shù) 參數(shù) 符號 典型值 單位 輸出電壓 Vo V 靜態(tài)電流 IQ mA 輸入輸出電壓差 Vo V 輸出阻抗 Ro 15 mΩ 短路電流 1SC 230 mA 峰值電流 1PK mA 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該 系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 78 或 79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7806表示輸出電壓為正 6V， 7909 表示輸出電壓為負 9V。 當制作中需要一個能輸出 以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電 19 路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為 N 個 ，但應用時需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個別集成穩(wěn)壓電路失效時導致其他電路的連鎖燒毀。 在實際應用中，應在三斷集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器 (當然小功率的條件下不用 )。 當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 20 第 4 章 硬件電路設計 單片機最小系統(tǒng) 如圖 41 所示為單片機最小系統(tǒng)的電路圖。主要由電源電路、復位電路和晶振電路組成。 圖 41 單片機最小系統(tǒng) 單片機通常有上電復位和 按鍵 復位兩種復位方法。本系統(tǒng)復位電路采用 上電復位，通過 電容與電阻串接方式 來實現(xiàn) ， 選擇 的電容和 1k?電阻 如圖 41 聯(lián)接，構成微分電路，在聯(lián)接處與單片機復位引腳聯(lián)接。 上電時，由于電容兩端的電壓不能突變，所以單片機復位引腳會得到一個瞬時高電平，此后隨著電容兩端電壓升高，復位引腳電平會慢慢降低，直到電壓為 0V， 復位結束，單片機開始執(zhí)行內部程序，高電平維持時間由電容與電阻的取值決定 ， 只要這個時間足夠寬，單片機就能正常復位。 每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，全稱叫晶體震蕩器，在單片機系統(tǒng)中， 晶 振的作用非常大，他結合單片機內部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快 。晶振部分主要元器件包括 2 個 33pF 電容和 1 個 組成 [4]。為了使單片機能夠更加穩(wěn)定的工作， 在 PCB 圖布局時盡量使晶振靠近單片機， 兩個電容對稱分布在晶振兩側。 21 繼電器 驅動電路 如圖 42 所示為繼電器驅動電路。 Q1 為型號 9012 的 PNP 型三極管 ， 基極與單片機 連接構成了繼電器的驅動電路， D5 為繼電器放電回路 二極管 ， 其型號是1N4007 的硅整流二極管 。 繼電器選用的是 JQC3FC 型號 ， 額定電壓 DC5V，最大轉換電流 15A,最大轉換電壓 DC16V。為了防止繼電器內部線圈產(chǎn)生的感應電流把三極管燒毀在繼電器兩端并聯(lián)一個 續(xù) 流二極管。 工作原理：要讓繼電器動作，必須給繼電器施加電壓。由于單片機驅動能力弱不足以直接驅動繼電器，所以用三極管放大電流電壓。單片機編程中使 口輸出低電平， PNP 三極管導通進而使繼電器線圈通入 5V電源使繼電器的觸點動作，最后使繼電器動作指示燈 D4 點亮。 圖 42 繼電器 驅動電路 射頻模塊電路 如圖 43 是本設計的射頻模塊的電路。系統(tǒng)射頻模塊選用 WM17TD 型號的射頻模塊。 卡片的電氣部分只由一個天線和 ASIC(IC)組成。卡片的天線是只有幾組繞線的線圈，很適于封裝到 IS0 卡片中。卡片的 ASIC 由一個高速 (106KB 波特率 )的 RF接口，一個控制單元和一個定容量的 EEPROM 組成。工作原理 為 讀寫器電路向 IC 卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內有一個 LC 串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵下， LC 諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內有了電荷，在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存，當所積累的電荷達到 2V時，此電容可 作 為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。 讀寫器接取的數(shù)據(jù)通過串行口傳送到單片機中，單片機把接收的卡號進 行校驗， 22 校驗成功后執(zhí)行顯示和驅動部分的控制。 圖 43 射頻模塊 驅動電路 電源電路 如圖 44 是本設計的電源模塊 ， 系統(tǒng)中的顯示模塊、單片機模塊和射頻模塊電源由電源模塊供給電源 ， 電壓大小為 DC5V。 設計要求需要將 DC12V 電源轉換成 DC5V電源 ，電源 電路使用 7805 穩(wěn)壓芯片 轉換 最為簡單 。 7805 穩(wěn)壓芯片 前后都 需要 加上電解電容和普通電容 ， 作用是消除低頻和 高頻干擾波。 在穩(wěn)壓芯片前面加入電源指示燈，更直觀判斷電源 是否正常接入電路 [5]。 在實際應用中，由于電壓轉換產(chǎn)生很強的熱量，調試硬件電路時由于 7805 芯片不能及時散熱導致在通電一段時間后 7805 穩(wěn)壓芯片 被燒毀 ，通過查閱資料，在 7805穩(wěn)壓芯片前面加入散熱電阻 ，電阻大小為 68R/2W， 可以很好的解決這一難題。 圖 44 電源 電路 原理圖 LCD 顯示電路 如圖 45 是本設計的液晶顯示的驅動電路。選擇 LCD1602 型號字符液晶顯示器。供電電壓為 DC5V。 LCD 字符液晶顯示器選用顯示容量為 16*2 個字符， 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種， 其 控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚， 23 是否帶背光在應用中并無差別 ，在電路中連接有 10k?的電位器，通過電位器可以調節(jié)顯示字符的亮度。 由于此處液晶顯示的是卡號和讀寫卡的狀態(tài)，所以本系統(tǒng)采用的是 LCD1602 型號的靜態(tài)顯示器。 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確 認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符 。 圖 45 LCD液晶顯示電路 24 第 5 章 軟件設計 系統(tǒng)軟件部分包括 主程序部分，射頻卡上傳卡號部 分和 LCD 顯示 部分 。 主程序部分主要是對射頻模塊和顯示模塊操作，驅動繼電器動作。射頻卡上傳卡號部分是對射頻卡卡號進行上傳卡號。 LCD 顯示部分主要是顯示上傳的卡號以及門鎖狀態(tài) 。 主程序模塊 如圖 51 所示，進入主程序后先對串口和 LCD 顯示進行初始化，然后判斷中斷是否執(zhí)行，若中斷執(zhí)行則對卡號進行校驗， 通過查詢方式校驗卡號， 校驗成功后，對卡進行讀寫操作，同時把門鎖打開并顯示門鎖狀態(tài)處于開鎖狀態(tài)， LCD 此時顯示“ OPEN” 字符 ，延時數(shù)秒后門鎖自動關鎖， LCD 顯示 “ CLOSE” 字符 ， 清顯示。 開始 1 延時 串口和 LCD顯示初始化 N Y 串口中斷是否執(zhí)行？ 2 顯示上傳的卡號 發(fā)送檢測卡命令 檢測卡片？ N Y 3 25 圖 51 主程序流程圖 射頻 卡上傳卡號 圖 52 中斷程序流程圖 中斷 標志位RI=1? 標志位 Sinterrupt=1 RI=0 校驗卡號是否正確？ 標志位 Sinterrupt=0 N N Y Y 開始 返回 1 2 讀寫卡 開門鎖顯示門鎖狀態(tài) 關閉門鎖顯示門鎖狀態(tài) 延時 清顯示 3 26 如圖 52 所示為串口中斷程序流程圖。執(zhí)行串口中斷校驗卡號，清中斷標志位，如果校驗正確，標志位 Sinterrupt=1；如果校驗卡號錯誤，標志位 Sinterrupt=0。 LCD 顯示模塊 顯示初始 化 ， 主要包括設置顯示方式、延時、清理顯示緩存和設置顯示模式。設置顯示地址 ， 指字符所要顯示的位置 ， 寫 所要 顯示 的 字符 。 LCD 液晶顯示系統(tǒng)流程圖如圖 53 所示 。 圖 53 LCD顯示流程圖 開始 顯示是否結束？ 預設數(shù)據(jù)顯示在指定區(qū)域 調整指針指向 LCD 的下一行 清顯示 RAM 區(qū) 置顯示行初值，顯示 指針指向第一行 N 待顯示數(shù)據(jù)送 入緩沖區(qū) Y 返回 27 本次設計的顯示部分主要包括對門鎖狀態(tài)和上傳的卡號進行顯示 。 門鎖狀態(tài)通過顯示字符串程序執(zhí)行。對卡號顯示有點困難，接收的卡號為 16 進制數(shù)據(jù)，因為 LCD顯示器只能 顯示 字符，所以需要將 16 進制數(shù)據(jù)轉換成 ASCII 碼， 然后顯示卡號。 28 第 6 章 結 論 在本次畢業(yè)設計過程中 ， 很大程度上提高了自己的動手能力，遇到的硬件和軟件上的問題在老師和同學的幫助下一一得到解決。 以下是我在畢業(yè)設計的總結以及出現(xiàn)的問題跟大家分享一下。 首先通過這幾 個月的學習，無論是硬件的選取、接線、焊接，還是軟件的編 程和調試都很好的實現(xiàn)了任務書里面要求完成的任務，從而把理論和實際能很好的結合，能夠把在制作實物的過程中出現(xiàn)的問題解決。 由于設計經(jīng)驗的不足和所掌握知識的限制， 系統(tǒng)的 某些功能設計構想還沒有完整的表達出來 ， 硬件 電路 、軟件部分都還存在著不足和需要改進的地方。 硬件部分：在 PCB 布局圖的時候考慮不周全，有 些元器件在后期需要但是在布局的時候并未添加。焊接技術不夠熟練，焊接的元器件有虛接 等 故障，在以后的工作中需要增加自己的動手能力。 軟件部分：在編寫程序 過程中，雖然在功能上實現(xiàn)了設計要求所要實現(xiàn)的功能，但是程序并不精簡，許多繁瑣的程序在熟練掌握 編程 軟件 情況下可以更加精簡，在以后學習中應該加強自己的編程能力，熟練使用編程軟件。 可以相信，射頻卡門鎖 的出現(xiàn)，讓越來越多的現(xiàn)代人感受到科技在真實生活中的廣泛性。任何新技術、新產(chǎn)品的面世并不是一步到位，而是在不斷的技術進步與完善后才得以以完美的形式展現(xiàn)在世人面前 。 射頻卡門 鎖 正是當下電子產(chǎn)品與家居產(chǎn)品在技術方面結合后產(chǎn)生的一種鎖具行業(yè)劃時代的科技成果。大家只要加大電子鎖的安全性、通用性，方便性和易移植性方向的研發(fā)， 射頻卡門 鎖將完全取代機械鎖日子指日可待。 29 參考文獻 [1] 高峰 . 單片微型計算機原理與接口技術 [M]. 第二版 .北京：科學出版社， 2020. [2] 趙廣林 . 常用電子元器件識別 /檢測 /選用一讀通 .北京 [M]. 電子工業(yè)出版社 ， 2020. [3] 范紅剛，魏學海，任思璟 . 51單片機自學筆記 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社， 2020. [4] 謝自美 . 電子 線路設計 實驗測試 (第二版 ).武漢 :華中理工大學出版社， 2020. [5] Shirley introduction to ultrasonic sensing[J].Sensors， 1989. [6] 康華光 . 《電子技術基礎》（模擬部分 第五版） [M].高等教育出版社 ， 2020. [7] 周堅 . 單片機輕松入門 [M]. 第二版 . 北京：北京航空航天大學出版社， 2020. [8] 劉衛(wèi)國 . C 語言程序設計 [M] . 北京：鐵道大學出版社， 2020. [9] 徐愛鈞 , 彭秀華 《 KeilCx51 單片機高級語言編程與 uVision2 應用實踐》 [M] .電子工業(yè)出版社 ， 2020. [10] 戴佳，戴衛(wèi)恒 . 51 單片機 C 語言應用程序設計實例精講 [M] .北京：電子工業(yè)出版， 2020. [11] 吳曉峰 .射頻識別技術 [M]. 北京 ： 電子工業(yè)出版社， 2020. [12] 夏繼強 .單片機實驗與實踐教程 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社 ， 2020. [13] Stephan innovations demanded by PCB tools:Industial Diamond Review[J]，2020. [14] 蔣鴻雁 . 微波與射頻技術試驗 教 程 [M]. 廣州：中山大學出版社， 2020. [15] 周明德 . 微機原理與接口技術 [M] . 人民郵電出版社 ， 2020. 30 致 謝 行文至此，我的這篇論文已接近尾聲 ， 畢業(yè)設計是我大學本科學習的過程向學校、社會交出的一張總結答卷。它不僅是我對大學四年所學知識的總結，也是把所學知識融會貫通運用到實踐中的一次嘗試，是衡量我四年學習成果的一個必要標準。 在學校的學習生活即將結束，回顧四年來的學習經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰 。 通過此次的畢業(yè)設計，使我深刻的鞏固以往的所學的專業(yè)知識。在畢業(yè)設計過程中，通過翻閱有關電路圖繪制方面的書集，拓寬了我的知識面，并且在算法實現(xiàn)過程中經(jīng)過了反復思考的過程。這讓我能夠深刻的體會到基礎的理論知識與實際實現(xiàn)還是