【導(dǎo)讀】著重研究了基于單片機(jī)的無(wú)線智能IC射頻卡應(yīng)用于考勤機(jī)的設(shè)計(jì)方法。具體研究方法，討論了應(yīng)用系統(tǒng)中硬件開(kāi)發(fā)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。件和軟件設(shè)計(jì)，給出了各部分的實(shí)際電路圖。本文的硬件設(shè)計(jì)包括電源供應(yīng)電。MCM200接口電路和讀卡器天線，時(shí)鐘電路，時(shí)鐘監(jiān)控電路等幾部分的設(shè)計(jì)。分程序進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。

　　

【正文】 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)并采用 MCM200 電路 連接 原理圖 : D71D62D53D44D35D26D17D08BP9/ P A U S E 110K C M P 111/ R S T12D V D D13DGND14/ I R Q15T P a na16R X a n a17GND18A V C D19ANT20/ A N T21M O D E22U S R A L E23A L E24A325A226A127A028/ R D29/ W R30/ C S31XXXXXXRFN W RN W DXAD0AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0V C CGNDL3C530p FC3150 pf4C180 pF30p F_C 52_C 52C 52_ A L EV C C C 52_ I N T 0C722p FC822p FC122p FC218p FC920p FC?C A PC 10R1 10KC6 圖 315 MCM 電路連接第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件 分析 在本文的電路板中，單片機(jī)是作為控制器嵌入到系統(tǒng)中。單片機(jī)采用嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在電路中選用的 ATMEL 公司的AT89C52 完全兼容 MCS 一 51 系列微處理機(jī)。因此，本電路使用 MCS 一 51 系列面向 硬件操作的最低層匯編語(yǔ)言，進(jìn)行電路應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)主要分為兩大部分，即對(duì) MCM 的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)以及對(duì)讀寫(xiě)設(shè)備其他電路模塊應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。因此，要實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用，需要對(duì)其進(jìn)行軟硬件開(kāi)發(fā)。電路軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)根據(jù)所設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行，是對(duì)最低層的面向微處理機(jī) MCU 的應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。 硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)在上一章的設(shè)計(jì)中完成，本章繼續(xù)討論單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)。程序開(kāi)發(fā)的方式將主要建立一系列的匯編語(yǔ)言函數(shù)子程序，供主程序的隨時(shí)調(diào)用。即對(duì) MCM 模塊或讀寫(xiě)設(shè)備的其他電路分別編制匯編語(yǔ)言函數(shù)子程序。因此，需要有專門(mén)的開(kāi)發(fā)工具。本 課題中，采用了單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，部分程序也可用 c 語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)程序工作分析 單片機(jī)在上電后，主程序應(yīng)該完成相應(yīng)的初始化工作。依據(jù)電路的功能要求，主程序必須對(duì)讀卡模塊進(jìn)行正常的巡檢，確定在有效讀卡范圍內(nèi)有無(wú)射頻卡進(jìn)行考勤活動(dòng)。同時(shí)還應(yīng)檢測(cè)定時(shí)時(shí)間是否到等等。檢測(cè)頻率的確定對(duì)讀卡器的使用壽命有很大的影響，必須在考慮系統(tǒng)識(shí)別速度，提高系統(tǒng)的工作效率前提下，盡量降低讀卡模塊的工作頻率。此系統(tǒng)讀卡未采用中斷式，而是采用正常的巡檢方式，所以放在主程序中進(jìn)行。 定時(shí)中斷程序的設(shè)計(jì)中，由于起著控制顯 示信息、刷新 EEPROM 中記錄總數(shù)和最后一位數(shù)據(jù)記錄地址、清除最后一次考勤工號(hào)比較標(biāo)準(zhǔn)、讀取 DS1302 實(shí)時(shí)時(shí)鐘等作用。因而顯得過(guò)于繁雜，不利于中斷程序的處理。因此考慮只在定時(shí)中斷程序中判斷各個(gè)定時(shí)時(shí)間是否到，并決定是否復(fù)位相應(yīng)的時(shí)間常數(shù)，設(shè)定相關(guān)時(shí)間到的標(biāo)志位。在主程序中只需依次判斷相關(guān)標(biāo)志位，就可決定是否第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 調(diào)用相應(yīng)處理子程序。如此安排可以大大提高主程序的巡檢速度。 通訊子程序中，由于硬件設(shè)定為接受狀態(tài)，可以在產(chǎn)生中斷響應(yīng)后，設(shè)置標(biāo)志位。在主程序中判斷后調(diào)用相應(yīng)通訊子程序。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是 :中斷程序在接受到 上位機(jī)傳來(lái)的指令后，保存指令。由通訊子程序選擇調(diào)用相應(yīng)的處理功能。如此安排可以簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提高可讀性和可維護(hù)性。 根據(jù)上節(jié)分析，制定如圖 41 的程序流程圖。主程序主要由時(shí)鐘、蜂鳴器、讀卡、通訊、 LCD 顯示子程序組成。 主程序的工作流程描述如下 :首先初始化各種硬件功能模塊。包括讀取實(shí)時(shí)時(shí)間、顯示模塊初始化、讀卡模塊初始化認(rèn)證、讀取保存在 EEPROM 中的各種信息等。在完成讀取最后一位考勤數(shù)據(jù)的地址和記錄總數(shù)后，必須進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性的驗(yàn)證。 主程序在無(wú)考勤時(shí)顯示待機(jī)信息為 :記錄總數(shù)、待機(jī)顯示提示 . 程序的 巡檢過(guò)程 :首先調(diào)用讀卡模塊，檢測(cè)在有效區(qū)域內(nèi)有無(wú)卡進(jìn)行考勤，依次通過(guò)判斷相應(yīng)的標(biāo)志位檢查鍵盤(pán)有無(wú)輸入、 PC 有無(wú)通訊指令、定時(shí)時(shí)間是否到等，并作出判斷是否調(diào)用相應(yīng)子程序 。當(dāng) PC 和單片機(jī)有通訊后，因?yàn)閱纹瑱C(jī)要執(zhí)行相應(yīng)的命令，又可能對(duì)各種讀取的參數(shù)產(chǎn)生影響，所以在執(zhí)行 PC 機(jī)的命令后，需要調(diào)用初始化程序重新讀取各種狀態(tài)信息。定時(shí)時(shí)間的判斷，仍然通過(guò)判斷在時(shí)間中斷子程序中設(shè)定的各種標(biāo)志位來(lái)具體選擇需要執(zhí)行的各種分支子程序。軟件流程圖如圖 41: 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 圖 41 主程序流程圖 初始化 尋卡 IC 有無(wú)考勤 是否有卡 定時(shí)時(shí)間到否 PC 有無(wú)通訊指令 LCD 液晶顯示 蜂鳴器處理程序 退出 IC 卡處理程序 通訊處理程序 是 否 否 是 否 是 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 圖 42 IC 卡處理系統(tǒng)流程圖 電路軟件設(shè)計(jì) 讀卡軟件的設(shè)計(jì) [18] 微處理機(jī)和讀寫(xiě)設(shè)備均采用循環(huán)檢測(cè)方式工作，其數(shù)據(jù)格式定位為 :8 位數(shù) 據(jù)位、 1 位停止位、無(wú)奇偶校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)傳輸速率為 2400bPs。 其通訊協(xié)議如下 : 微處理機(jī) :[發(fā) H] [收 0] [發(fā)操作符 ] [收操作符 ] [發(fā)數(shù)據(jù) ] [收數(shù)據(jù) ] 智能卡讀寫(xiě)設(shè)備 :[發(fā) H] [收 0] [發(fā)操作符 ] [收操作符 ] [發(fā)數(shù)據(jù) ] [收數(shù)據(jù) ] 微處理機(jī)中運(yùn)行的人 機(jī)交互軟件采用 Visual C++編寫(xiě)。 MCM 實(shí)際上是 MCU 與非接觸式 IC 智能射頻卡之間信息數(shù)據(jù)交換的媒介。MCU 通過(guò)對(duì) MCM 內(nèi)核特殊的內(nèi)存寄存器讀寫(xiě)來(lái)控制 MCM。這些寄存器位于MCM 中的 ASIC(特殊應(yīng)用芯片 )的內(nèi)部。共有 16 個(gè)寄存器可存取。在對(duì) MCM進(jìn)行讀 /寫(xiě)操作時(shí)，內(nèi)部的各模塊擔(dān)負(fù)著不同的功能和作用。任何讀取射頻卡上的數(shù)據(jù)，或?qū)戇M(jìn)射頻卡上的數(shù)據(jù)均必須通過(guò) MCM 來(lái)傳遞。 MCM 完成數(shù)據(jù)的加系統(tǒng)初始化 防沖突 刷卡數(shù)據(jù)處理 讀卡 驗(yàn)證密碼 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 密、解密、合法性認(rèn)證、數(shù)據(jù)的數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換和調(diào)制解調(diào)等工作。 本系統(tǒng)的智能卡讀寫(xiě)設(shè)備監(jiān)控與讀寫(xiě)程序采用 51 系列單片 機(jī)匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。智能卡讀寫(xiě)設(shè)備與通訊程序框架，主要包括數(shù)據(jù)發(fā)送子程序、數(shù)據(jù)接收子程序和讀寫(xiě)程序等。根據(jù) Mifarel 智能卡的讀寫(xiě)時(shí)序和產(chǎn)品技術(shù)說(shuō)明，編寫(xiě)讀寫(xiě)等操作子程序。 本系統(tǒng)采用的 Mifarel 卡和 MCM200 讀寫(xiě)模塊，其主要讀寫(xiě)子程序包括如 下 : Answer to Request Select Application Anticollision 4．認(rèn)證及控制子程序 Authentication amp。Access Control 5．控制及運(yùn)算子 程序 Control amp。 Arithmetic 1）讀卡子程序： Read Tag 子程序主要是讀取標(biāo)簽號(hào)。在主程序出現(xiàn)讀卡命令后，該子程序便會(huì)首先取得當(dāng)前時(shí)間，以及對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽號(hào)，并最終將該記錄存儲(chǔ)到相應(yīng)的存儲(chǔ)器中。 /*Read Tag_ Sub:讀標(biāo)簽子程序 * *功能 :讀取標(biāo)簽 * *參數(shù) :WF=0,只讀標(biāo)簽不添加記錄； =!0,添加記錄 * *返回 :=0:真確返回 。1:寫(xiě)記錄失敗 。2:上課數(shù)超出 MaxRecordNum* *3:該學(xué)生本次課已有記錄 。4:讀卡失敗 。5:該班級(jí)沒(méi)這個(gè)標(biāo)簽號(hào) * **/ 2) MCU 軟件設(shè)計(jì) 串口初始化 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) void _init() { TMOD=0x20。 PCON=0x80。 TH1=0xfd。 TL1=0x00。 SCON=0x50。 TR1=1。 TI=0。 RI=0。 } MCU 流程圖如下圖所示 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 串口接收到一幀數(shù)據(jù) 退出，通信并報(bào)告 此幀正確否 讀命令信號(hào) 分析此命令，開(kāi)始執(zhí)行 發(fā) 數(shù) 據(jù)幀 寫(xiě)命令信號(hào) 分析此命令，取出數(shù)據(jù)信號(hào) 發(fā)正回應(yīng)信號(hào)幀 退出，等待下一幀命令 退出，等待下一幀命令 連續(xù)二 次否 發(fā)重發(fā)命令幀 退出通信并報(bào)告 圖 43 MCU 軟件設(shè)計(jì) RS232 通信程序設(shè)計(jì) 1. 通信協(xié)議概述 本通信協(xié)議的設(shè)計(jì)思想是基于幀傳輸方式，即在向串口發(fā)送命令信號(hào)、應(yīng)第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 答信號(hào)及數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)是按幀的格式發(fā)送的。為了使數(shù)據(jù)快速可靠地傳輸，將每一幀數(shù)據(jù)唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)命令幀，此時(shí)轉(zhuǎn)輸數(shù)據(jù)即執(zhí)行命令具體如下： 1)在 PC 讀數(shù)據(jù)時(shí)，遵循“讀命令－等數(shù)據(jù)－報(bào)告”，即 PC 下達(dá)一個(gè)命令， 等待接收數(shù)據(jù)，再據(jù)所接收數(shù)據(jù)正誤向應(yīng)用程序報(bào)告此命令的執(zhí)行情況。 2)在 PC 寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，遵循“寫(xiě)命令－等回應(yīng)－報(bào)告”，即 PC 下達(dá)一寫(xiě)命令 （此時(shí)所要寫(xiě)的數(shù)據(jù)含于此命令中），等待 MCU 發(fā)來(lái)的已正確接收的回應(yīng)信號(hào)，并向應(yīng)用程序報(bào)告此命令執(zhí)行完畢。 3)如果在傳輸過(guò)程中 PC 或 MCU 所接收的任何一幀信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，均會(huì) 向?qū)Ψ桨l(fā)送重發(fā)此幀信號(hào)的請(qǐng)求，如果連續(xù)三次傳輸失敗，則退出通信，并向應(yīng)用程序報(bào)告。 在數(shù)據(jù)通信時(shí)所使用的信號(hào)幀可分以下幾類 : A. 讀命令幀：當(dāng) PC 讀數(shù)據(jù)時(shí)， PC 向 MCU 發(fā)送的命令信號(hào)。 B. 寫(xiě)命令幀：當(dāng) PC 寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí) PC 向 MCU 發(fā)送的命令信號(hào)（內(nèi)含所要寫(xiě)的數(shù)據(jù)） C. 數(shù)據(jù)幀：當(dāng) PC 讀數(shù)據(jù)時(shí)， MCU 向 PC 發(fā)送的內(nèi)含數(shù)據(jù)信息的信號(hào)。 D. 正回應(yīng)幀：當(dāng) PC 寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí) MCU 向 PC 報(bào)告數(shù)據(jù)已正確接收的信號(hào)。 E. 重發(fā)命令幀：當(dāng) PC 讀 /寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)， MCU 所接收的信號(hào)幀（讀 /寫(xiě)命令 幀）有誤時(shí) PC 發(fā)出的請(qǐng)求重發(fā)信號(hào)。 F. 放棄命令幀：當(dāng) PC 讀 /寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，出現(xiàn)了使程序無(wú)法正常執(zhí)行時(shí)， PC 或MCU 向?qū)Ψ桨l(fā)出的退出通信的通知信號(hào) LCD 子模塊程序設(shè)計(jì) 由于本考勤系統(tǒng)中所用的液晶每行能顯示 15 個(gè)字符 (或 7 個(gè)半漢字 )，又根據(jù)緩沖區(qū)中存放字模地址的格式，因此為每行液晶的顯示開(kāi)辟了 30 個(gè)字節(jié)的緩沖區(qū)。 DDRAM 提供 64 2 個(gè)位元組的空間，最多可控制 4 行 16 字 (64 個(gè) 字 )的第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 中文字型顯示，當(dāng)寫(xiě)入 DDRAM 時(shí)，可分別顯示 CGROM 與 CGRAM 的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是 short 型 (16 8)、 CGRAM 字型及 CGROM 的中文字型，三種字型的選擇，由在 DDRAM 中寫(xiě)入的編碼選擇，在 00~0F 的編碼中將選擇 CGRAM 的字定義字型， 10~7F 的編碼中將 short 型的字型，至于 A0以上的編碼將自動(dòng)的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)位元組的編碼形成中文字型的編碼 (A140~D75F)。例如： 0XD2D1,表示漢字“已”， 0x55 表示英文字符“ U”。(1)CD_ON：開(kāi)啟 LCD，讓 LCD 上電顯示 /*LCD_ON:LCD 上電顯示 * *功能 :LCD 上電 ,即給 LCD 提供電源 * *參數(shù) :無(wú) * *返回 :無(wú) * **/ (2)LCD_OFF：關(guān)閉 LCD，讓 LCD 掉電以節(jié)電 /*LCD_OFF:LCD 斷電 * *功能 :給 LCD 斷電 ,為節(jié)電考慮 * *參數(shù) :無(wú) * *返回 :無(wú) * **/ (3)LCD_BackColor：開(kāi)啟 LCD 背光顯示 /*LCD_BackColor:LCD 背光顯示 * *功能 :根據(jù)入口 En 的值 ,決定液晶是否開(kāi)背光燈 * *參數(shù) :En,是否打開(kāi)背