【導(dǎo)讀】我主要完成了硬件的設(shè)計調(diào)試和部分軟件的設(shè)計和調(diào)試工作。此設(shè)計主要運用AT89C52單片。機和MCM200模塊實現(xiàn)Mifare1射頻卡的識別和卡上信息的獲取。讀卡器主要由射頻。MCM200讀卡模塊，采用內(nèi)部集成有8K字節(jié)Flash程序存儲器的AT89C52單片。對于軟件部分，要求實現(xiàn)IC卡內(nèi)部信息的讀寫以及與上位管理計算機的通信。則讀卡內(nèi)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)顯示在電腦屏幕上，通過讀卡程序和對DS1302編程實現(xiàn)。

　　

【正文】 供電電源端與 GND 端必須跨接100uf 的電容，這些電容應(yīng)盡可能靠近 MCM，以免引起接地環(huán)路。整個系統(tǒng)應(yīng)有單一電源供電，且應(yīng)穩(wěn)壓，紋波電壓小于 50MV。 AT24C256簡介 AT24C256 是 ATMEL 公司 256kbit 串行電可擦的可編程只讀存儲器， 8 引腳雙排直插式封裝，具有結(jié)構(gòu)緊湊、存儲容量大等特點，可以在 2 線總線上并接 4 片該 IC，特別適用于具有高容量數(shù)據(jù)存儲要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本文將介紹該 IC 的工作原理和與單片機的軟硬件接口 [2]。 1. AT24C256的 引腳說明 引腳排列如圖 。 A0 A1：地址選擇輸入端。 在串行總線結(jié)構(gòu)中，可以連接 4 個 AT24C256IC。用 A0、A1 來區(qū)分各 IC。 A0、 A1 懸空時為 0 SCL:串行時鐘輸入 。 上升沿將 SDA 上的數(shù)據(jù)寫入存儲器 ， 下降沿從存儲器讀出數(shù)據(jù)送 SDA 上 。 SDA:雙向串行數(shù)據(jù)輸入輸出口 ， 用于存儲器與單片機之間的數(shù)據(jù)交換 。 WP:寫保護(hù)輸入 .次引腳與地相連時 ， 允許寫操作 ； 與 VCC 相連時 ， 所有的寫存儲操作被禁止 。 如果不連 ， 芯片內(nèi)部下拉到地 。 VCC:電源 GND:地 NC:空 2. AT24C256的主要特性 AT24C256 芯片有 3 種工作電壓 ： （ vcc=~） ； （ vcc=~） ； （ vcc=~）內(nèi)部可以組成 32k 8 存儲單元； 2 線串行接口；斯密特觸發(fā)，濾波輸入抑制噪聲；雙向數(shù)據(jù)傳送協(xié)議；具有 64 字節(jié)頁寫模式。 學(xué)士學(xué)位論文 19 圖 AT24C256的引腳排列 3. AT24C256的工作原理 AT24C256 內(nèi)部有 512 頁 ， 每一頁為 64字節(jié) ， 任一單元的地址為 15位 ， 地址范圍0000H~7FFFH。 （ 1） 芯片工作狀態(tài) 時鐘和數(shù)據(jù)傳送 ： 一般情況下 ， SDA 被外部的設(shè)備拉到高 ， 只有當(dāng) SCL 為低電平時 ， SDA 上的數(shù)據(jù)變化 ， 表示要傳送數(shù)據(jù) 。 SCL為高時 SDA 變化表示狀態(tài)變化 。 開始狀態(tài) (START)： 當(dāng) SCL 為高時 ， SDA 由高到低表示數(shù)據(jù)傳送開始 ， 這一狀態(tài)必須在所有命令之前 。 結(jié)束狀態(tài) (STOP)： 當(dāng) SCL為高時 ， SDA 由低到高表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束狀態(tài) 。 應(yīng)答狀態(tài) (ACK)： 所有的地址和數(shù)據(jù)都是以 8 位的形式串行傳送給存儲器或從存儲器讀出的 .存儲器在第 9個時鐘周期 SDA發(fā)零信號表示已經(jīng)收到 8位數(shù)據(jù) ， 見總線協(xié)議 圖 。 圖 AT24C256總線協(xié)議圖 （ 2） 設(shè)備選址 EEPROM 進(jìn)入開始狀態(tài)后 ， 需要一個 8 位的地址字來選擇芯片進(jìn)行讀寫 。 設(shè)備地址字由 5 位 0、 1 組成的命令字和兩位地址選擇位 A A0 和一位讀 /寫操作位構(gòu)成 。 對于 AT24C256， 命令字為“ 10100” ， 同一串行總線上可以連接 4 個設(shè)備 ， 由地址線 A學(xué)士學(xué)位論文 20 A0 加以區(qū)分 。 如只有一個 AT24C256， A A0 都取 0。 最低位為 1 表示讀操作 ， 0 表示寫操作 10100A1A0R/W。 4. AT24C256的讀寫方式和工作時序 （ 1）寫操作 寫操作有兩種方式 ： 寫字節(jié)和寫頁 。 寫字節(jié)： 向 AT24C256 發(fā)送設(shè)備地址字并接到應(yīng)答信號后 ， 需要發(fā)送 2 個 8 位地址選擇要寫數(shù)據(jù)的地址 ， AT24C256 接收到這個地址 ， 應(yīng)答一個零信號 ,然后根據(jù)時鐘寫 8位數(shù)據(jù)到 AT24C256。 存儲器接收到數(shù)據(jù)后返回一個應(yīng)答信號 。 寫數(shù)據(jù)結(jié)束 ， AT24C256進(jìn)入內(nèi)部計時的寫周期 。 在寫循環(huán)過程中所有的輸入都不能進(jìn)行 ， 直到寫結(jié)束 ， EEPROM才響應(yīng) ， 寫字節(jié)過程如圖 示 。 圖 寫字節(jié)時序圖 寫頁： AT24C256 具有 64 字節(jié)作為一頁的寫頁功能 ， 可以一次性寫入一頁 。 寫頁的初始化過程與寫字節(jié)的方法基本一樣 ， 不同的是寫入一個字節(jié)后 ， 微控制器不發(fā)停止?fàn)顟B(tài)命令 ， 而是在應(yīng)答信號后 ， 接著輸入 63 個字節(jié) .每一個字節(jié)接受到后 ， EEPROM 照樣輸出一個為零的應(yīng)答信號 。 因為一頁只有 64 個單元 ,所以數(shù)據(jù)字的地址低 6 位接收到一個字節(jié)后會自動加 1， 高位地址不變 ， 即頁地址不變 。 當(dāng)內(nèi)部產(chǎn)生的地址到頁邊界時 ，接下來的字節(jié)要放至該頁的開始 。 如果發(fā)送至 EEPROM 的數(shù)據(jù)超過 64 個字節(jié) ， 則最早寫的字節(jié)將被覆蓋 ,流程見圖 的寫頁操作 。 （ 2）讀操作 讀操作有 3 種方式 。 初始化過程與寫操作基本相同 ， 只是將設(shè)備選擇字中的最低位改成讀。 當(dāng)前地址讀：內(nèi)部數(shù)據(jù)的地址保持在最后的讀寫操作地址加 1 上 ， 只要芯片有電源供給 ， 這個地址一直保持著 。 讀到 EEPROM 的最后字節(jié)后又回到最開始的位置。如圖 所示。 學(xué)士學(xué)位論文 21 圖 寫頁時序圖 圖 當(dāng)前地址讀 隨機讀 ： 隨機讀前先要向 EEPRON 寫入一個字節(jié)地址 ,然后才能讀。 如圖 。 圖 隨機讀 讀串 ： 既可以是 當(dāng)前地址讀 ， 也可以是隨機地址讀 .微控制器接收到一個字后 ， 回一個應(yīng)答信號 。 一旦 EEPROM 接收到應(yīng)答信號 ， 地址加 1， 接著輸出下來一個字節(jié) ， 微控制器接收到數(shù)據(jù)后、不回答信號時 ， 表示讀過程結(jié)束。 如圖 示。 由以上介紹可知， AT24C256 用于單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，整個采集系統(tǒng)由 AT89C52控制，負(fù)責(zé)對外圍芯片的初始化和數(shù)據(jù)傳送，并可以保存采集的時間和數(shù)據(jù)。 學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 讀串 DS1302 簡介 現(xiàn)在流行的串行時 鐘電路很多，如 DS130 DS130 PCF8485 等。這些電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。 本設(shè)計中采用 DALLAS 公司 生產(chǎn)的實時時鐘電路 DS1302，它是 一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通 。 1. DS1302 的結(jié)構(gòu)及工作原理 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，具有 閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個 318 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后 備 電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 2. 引腳功能及結(jié)構(gòu) DS1302 引腳排列如圖 。 其中 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1＋ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302 由 Vcc1 供電。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 學(xué)士學(xué)位論文 23 圖 DS1302引腳排列 RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在 Vcc≥ 之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )， SCLK 始終是輸入端。 3. DS1302 的控制字節(jié) DS1302 的控制字如 表 所示?？刂谱止?jié)的最高有效位 (位 7)必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6 如果為 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為 1表示存取 RAM 數(shù)據(jù) 。位 5 至位 1 指示操作單元的地址 。最低有效位 (位 0)如為 0 表示要進(jìn)行寫操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 表 DS1302控制字 4. 數(shù)據(jù)輸入輸出 (I/O) 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。 DS1302 有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD 碼形式 ,其日歷、時間寄存器及其控制字見表 。 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘寄存器以及 RAM相關(guān)的寄存器等，時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH（寫）、 FFH（讀）。 學(xué)士學(xué)位論文 24 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘寄存器以及 RAM相關(guān)的寄存器等，時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH（寫）、 FFH（讀）。 表 DS1302日歷、時間 寄存器及其控制字 寄存器名 命令字 取值范圍 各位 內(nèi)容 寫操作 讀操作 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 0059 CH —— 10SEC —— —— —— SEC —— 分寄存器 82H 83H 0059 0 —— 10MIN —— —— —— MIN —— 時寄存器 84H 85H 0112 或0023 12/24 0 10HR —— —— —— HR —— 日寄存器 86H 87H 01～28… 31 0 0 10DATE —— —— —— DATA —— 月寄存器 88H 8BH 0112 0 0 0 —— —— —— MONTH —— 周寄存器 8AH 8DH 0117 0 0 0 —— 0 0 DAY —— 年寄存器 8CH —— 0099 —— 10YEAR —— —— —— —— YEAR —— 5. DS1302 與 CPU 的連接 DS1302 與 CPU 的連接需要三條線，即 SCLK(7)、 I/O(6)、 RST(5)。實際上，在調(diào)試程序時可以不加電容器，只加一個 的晶振即可。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入 DS18B20， 同時顯示實時溫度。只要占用 CPU 一個口線即可。 LCD 還可以換成 LED，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 10 位多功能 8 段液晶顯示模塊 LCM101，內(nèi)含看門狗 (WDT)/時鐘發(fā)學(xué)士學(xué)位論文 25 生器及兩種頻率的蜂鳴器驅(qū)動電路，并有內(nèi)置顯示 RAM，可顯示任意字段筆劃，具有 3－ 4 線串行接口，可與任何單片機、 IC 接口。功耗低，顯示狀態(tài)時電流為 2μA (典型值 )，省電模式時小于 1μA，工作電壓為 ～ ，顯示清晰。 圖 DS1302和 CPU的連線圖 X5045P 簡介 X5045 是帶有串行