【正文】 例如， 80C51 是通用型單片機(jī)，它不是為某種專用途設(shè)計(jì)的；專用型單片機(jī)是針對一類產(chǎn)品甚至某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計(jì)的要求，在片內(nèi)集成 ADC 接口等功能的溫。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致可以分為通用型 /專用型、總線型 /非總線型及工控型 /家電型。從眾多的八位微處理器中選 擇 了意法半導(dǎo)體公司 （ STMicroelectronics） 的 STC89C52RC 單片機(jī)作為系統(tǒng)的 MCU，它是 機(jī)的擴(kuò)展型號，其指令與 系列單片機(jī)完全兼容 ， 是目前所有內(nèi)部集成 Flash 存儲器產(chǎn)品中功耗最低的一種。單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一個(gè)可視化 高級語言 編寫的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十 K 的尺寸 。 只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性 。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用 美國 50 年代開發(fā)的 74 系列，或者 60 年代的 CD4000 系列這些純硬件來搞定的話， 電路 一定是一塊大 PCB 板 。 單片機(jī)是靠 程序 運(yùn)行的，并且可以修改。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、 VCD 等等的家電里面都可以看到它的身影，它主要是作為控制部分的核心部件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。概括的講：一塊芯片就成了一臺計(jì)算機(jī)。 單片機(jī)又稱 單片微控制器 ，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成 到一個(gè)芯片上。汽車上一般配備 40 多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機(jī)在同時(shí)工作 。手機(jī)、電話、 計(jì)算器 、家用 電器、電子玩具、 掌上電腦 以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 12部單片機(jī)。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows 和 Linux 操作系統(tǒng) 。目前，高端的 32 位單片機(jī) 主頻 已經(jīng)超過 300MHz，性能直追 90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價(jià)格跌落至 1 美元，最高端的型號也只有 10 美元。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用， 32 位單片機(jī)迅速取代 16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。 20 早期的單片機(jī)都是 8位或 4位的。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè)芯片中，使 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 更小，更容易集成 到 復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為使更多的業(yè)內(nèi)人士、學(xué)生、愛好者，產(chǎn)品開發(fā)人員掌握單片機(jī)這門技術(shù)，于是產(chǎn)生 單片機(jī) 開發(fā)板 ，比較有名的例如電子人 DZR01A 單片機(jī)開發(fā)板。因此本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制外圍電路 如圖 42。單片機(jī)控制 MFRC500驅(qū)動(dòng)天線對 MIFARE卡進(jìn)行讀寫操作 ， LED和蜂鳴器 聲光報(bào)警 作為人機(jī)交互接接口， MAX232 作串口信號轉(zhuǎn)換把數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)。 19 4 讀寫器硬件設(shè)計(jì)與制 作 讀寫器總體構(gòu)思 讀寫器的硬件從功能上來劃分大致可分為幾個(gè)模塊，包括 MCU 主控制模塊、天線、射頻接口 模塊、儲存模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、聲光報(bào)警模塊 等， 其結(jié)構(gòu)框圖如圖 41所示。當(dāng)電容器充電達(dá)到一定電壓值時(shí)，此電容就作為電源為卡片上的其他電路提供 工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收讀寫器發(fā)出的數(shù)據(jù)與保存。讀寫器工作時(shí)，不斷地向外發(fā)出一組固定頻率的電磁波，當(dāng)有卡靠近時(shí)，卡片內(nèi)有一個(gè) LG 串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器的發(fā)射頻率相同，這樣在電磁波的激勵(lì)下， LG 諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容充電有了電荷。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為射頻區(qū)和接口區(qū)：射頻區(qū)內(nèi)含調(diào)制解調(diào)器和電源供電電路，直接與天線連接； 接口區(qū)有與單片機(jī)相連的端口，還具有與射頻區(qū)相連的收 /發(fā)器、數(shù)據(jù)緩沖器、防碰撞模塊和控制單元。 芯片主要特性及應(yīng)用 該芯片的主要特性有： （ 1） 高集成度模擬電路用于射頻卡應(yīng)答信號的解調(diào)和解碼 ； （ 2） 緩沖輸出驅(qū)動(dòng)器使用最少數(shù)目的外部元件連接到天線 ； （ 3） 支持 ISO／ IEC 14443A 國際標(biāo)準(zhǔn) ； （ 4） 支持 MIFARE 雙界面卡和 MIFARE 典 型協(xié)議 ； （ 5） 支持波特率高達(dá) 424 kHz 的通信速率 ； （ 6） 靈活的中斷處理 及 可編程定時(shí)器 ； （ 7） 近距離操作可達(dá) 100mm； （ 8） 帶低功耗的硬件復(fù)位 和 軟件實(shí)現(xiàn)掉電模式 ； （ 9） 并行微處理器接口帶有內(nèi)部地址鎖存和 IRQ 線 ； （ 10） 自動(dòng)檢測微處理器并行接口的類型 ； （ 11） 64 Byte 發(fā)送和接收 FIFO 緩沖區(qū) ； （ 12） 面向位和字節(jié)的幀 ； （ 13） 唯 一 的序列號 ， 可靠的內(nèi)部非易失性 加 密存儲器 ； （ 14） 連接到 晶振上的內(nèi)部振蕩緩沖器具有優(yōu)化的低相位去抖動(dòng) ； （ 15） 在近距離應(yīng)用中，發(fā)送器采 用電壓 ～ 5V； MFRC500 適用于各種基于 ISO／ IEC 14443A 標(biāo)準(zhǔn) ，主要應(yīng)用于 要求低成本、小尺寸、高性能以及單電源的非接觸式通信的應(yīng)用場合：計(jì)量 、 公共交通終端 、 手持終端 、 板上單元 、 非接觸式 PC 終端 、 非接觸式公用電話等 。 IRQ（ 2腳）：中斷請求引腳，當(dāng)有中斷事件發(fā)生時(shí)產(chǎn)生中斷信號。 NRD（ 11腳）：讀信號線，輸入，低電平有效。輸入高電平有效。 A0～ A2（ 22 腳至 24 腳）：地址線輸入。 （ 5） 串行 接口 MFIN， MFOUT（ 3 腳， 4腳）： MIFARE 接口輸入、輸出引腳。） （ 4） 晶振引腳 OSCIN， OSCOUT（ 1腳， 32 腳）：晶振的輸入、輸出引腳。如果 RSTPD 置位，則 MFRC500 執(zhí)行上電時(shí)序。 （ 3） 復(fù)位引腳 RSTPD（ 31腳）：禁止內(nèi)部電流源和時(shí)鐘，并使 MFRC500 從微控制器總線接口脫開。 RX（ 29 腳）：模擬天線輸入信號。 （ 2） 天線引腳 TX1， TX2（ 5 腳， 7腳）：發(fā)送器引腳。 AVDD， AVSS（ 26 腳， 28 腳） ： 模擬部分的單獨(dú)電源 。 MFRC500 引腳說明 MFRC500 共有 32 個(gè)引腳可以分為以下幾類 。數(shù)據(jù)處理部分則主要進(jìn)行 ISO 14443A 幀的封裝和錯(cuò)誤檢測（支持 CRC 校驗(yàn)和奇偶校驗(yàn)）。 MFRC500 的 8 位并行微控制器接口可自動(dòng)檢測連接的接口類型，它包括一個(gè)雙向 FIFO 緩沖區(qū)和一個(gè)可設(shè)置的中斷輸出。 MFRC500 支持 ISO 14443A 所有的層，模擬電路部分內(nèi)含射頻發(fā)送器和接收器。 認(rèn)證與加密 Mifare 類產(chǎn)品中加密算法的實(shí)現(xiàn)被稱之為 CRYPT01， 它是一種密鑰長度為 48bit 的流密碼 。 寄存器 Command的相應(yīng)位存貯 R 命令碼 ， 屬性為 dy 可用于啟動(dòng)或停止命令執(zhí)行 。 MFOUT 引腳上可輸出曼徹斯特碼 ， 帶副載波的曼徹斯特碼 ， NRZ 碼 ， 修正密勒碼以及測試信號 ， 具體可通過寄存器 MFOUTSelect 的不同設(shè)置來選擇 。 MFIN 可輸入曼徹斯特碼 ， 帶副載波的曼徹斯特碼 ， 并由寄存器 RxControl2 的設(shè)置選擇送至解碼器 。 串行信號開關(guān) 串 行信號開關(guān)用于橋接芯片數(shù)字電路和模擬電路兩部分 ， 兩部分電路的輸入 /輸出和外部應(yīng)用所需的輸入 /輸出可以靈活組合 。 可在芯片內(nèi)產(chǎn)生 。 調(diào)制信號及 TX1， TX2 輸出的射頻信號類型 。 定時(shí)器可用于定時(shí)輸出計(jì)數(shù) ， 看門狗計(jì)數(shù) ， 停止監(jiān)測 ， 定時(shí)觸發(fā)等工作 。 定時(shí)器 MFRC500 內(nèi)有定時(shí)器 ,其時(shí)鐘源于 晶振信號 ， 信號由晶振電路 、外接石英晶體產(chǎn)生 。InterruptRq 的相應(yīng)位屬性用于指示使能情況下的相應(yīng)中斷出現(xiàn) 。 中斷請求 芯片的中斷請求有定時(shí)設(shè)置到 ， 發(fā)送請求 ， 接收請求 ， 一個(gè)命令執(zhí)行完 ， FIFO 滿 ，F(xiàn)IFO 空等六種 。FIFO 緩沖器的狀態(tài) ， 如空 、溢出等可由寄存器 PrimaryStatus， FIFOLevel 的相關(guān)位指示 。 FIFOData 寄存器作為輸入 /輸出數(shù)據(jù)流的并 /并轉(zhuǎn)換口 。 FIFO 緩存 8*64 位的 FIFO 用于緩存微控制器與芯片之間的輸入 /輸出數(shù)據(jù)流 。第四部分從塊 8 至塊 31， 屬性為只寫 ， 用于存放加密運(yùn)算的密鑰 ，存放一個(gè)密鑰需要 12字節(jié) ， EEPROM 密鑰 存放區(qū)共可存放 32個(gè)密鑰 ， 實(shí)際密鑰長度為 6字節(jié) ， 存放在緊鄰的 12 個(gè) EEPROM 字節(jié)地址中 。第二部分為塊 1 和塊 2， 它們具有讀 /寫屬性 ， 用于存放寄存器初始化啟動(dòng)文件 。 并行接口 MFRC500 芯片可直接支持各種微控制器 (MCU)， 也可直接和 PC 機(jī)的增強(qiáng)型并行接口(EPP)相連接 ， 每次上電 (PON)或硬啟動(dòng) (Reset)后 ， 芯片會(huì)復(fù)原其并行接口模式并檢測當(dāng)前的 MCU 接口類型 ， 通常用檢測控制引腳邏輯電平的方法來識別 MCU 接口 ， 并利用固定引腳連接和初始化相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)正確的接口 。 寄存器在芯片復(fù)位狀態(tài)為其預(yù)置初始值 。 其中 dy 屬性位可由微控制器讀寫 ， 也可以在執(zhí)行實(shí)際命令后自動(dòng)由內(nèi)部狀態(tài)機(jī)改變位值 。 每個(gè)寄存器由 8位組成 ， 其位特性有四種 :讀 /寫 (r/w) ， 只讀 (r)。 MF RC500 的內(nèi)部電路它由并行接口及控制電路 ， 密鑰存貯及加密算法 Cypto1 ， 狀態(tài)機(jī)與寄存器 ， 數(shù)據(jù)處理電路 ， 模擬電 路 ， 調(diào)制 ， 解調(diào)及輸出驅(qū)動(dòng)電路等組成 。 其主要性能如下 : ●載波頻率為 ； ●集成了編碼調(diào)制和解調(diào)解碼的收發(fā)電路 ； ●天線驅(qū)動(dòng)電路僅需很少的外圍元件 ， 有效距離可達(dá) 10cm； ●內(nèi)部集成有并行接口控制電路 ， 可自動(dòng)檢測外部微控制器 (MCU)的接口類型 ； ●具有內(nèi)部地址鎖存和 IRQ 線 ， 可以很方便地與 MCU 接口 ； ●集成有 64 字節(jié)的收發(fā) FIFO 緩存器 ； ●內(nèi)部 寄存器 ,命令集 ,加密算法可支持 TYPE A 標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)功能 ， 同時(shí)支持 MIFARE類卡的有關(guān)協(xié)議 ； 14 ●數(shù)字 、 模擬 、 發(fā)送電路都有各自獨(dú)立的供電電源 ； 基于以上特點(diǎn) ， 用 MF RC500 極易設(shè)計(jì) TYPE A 型卡的讀寫器 ， 可廣泛用于非接觸式公共電話 ， 儀器儀表 ， 非接觸式手持終端等領(lǐng)域 。這使得最大操作距離可達(dá) 100 mm，接收器可以檢測到并解碼非常弱的應(yīng)答信號 。當(dāng)與 Mifare Standard 和 Mifare 通信時(shí) ,使用高速 CRYPTOI 流密碼單元和一個(gè)可靠的非易失性密匙存儲器。 MF RC500 以完全透明的模式進(jìn)行操作．因而支持IS014443A 的所有層。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的并行 — 串行轉(zhuǎn)換。 它包含一個(gè)易用的雙向 FIFO 緩沖區(qū)和一個(gè)可配置的中斷輸出 ,為連接各種 MCU 提供了很大的靈活性。 MF RC500 的外部接口包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線 (包含讀寫信號和中斷等 )和電源等。 MF RC500 內(nèi)部包括并行微控制器接口、雙向。方便的并行 接口可直接連接到任何 8位微處理器，給讀卡器 /終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。 MF RC500 支持 ISO14443A 所有的層，內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動(dòng)操作近距離的天線（可達(dá) 100mm）；接收器部分提供一個(gè)堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于 ISO14443 兼容的應(yīng)答器信號；數(shù)字部分處理 ISO14443A 幀和錯(cuò)誤檢測（奇偶 CRC）。 Philips公司的 MF RC500是應(yīng)用于 IC系列中的一員。微處理器可使用該時(shí)鐘管理與定時(shí)有關(guān)的任務(wù)。 MFRC500 內(nèi)部 有完善的中斷系統(tǒng)，其中包括內(nèi)部定時(shí)器中斷、發(fā)送器中斷、 CRC 效驗(yàn)中斷、 E2PROM 中斷、接收器中斷、命令寄存器中斷、 FIFO 緩沖區(qū)的空和滿中斷等等，相關(guān)的中斷源都可以通過 IRQ 腳上的信號觸發(fā)微處理器產(chǎn)生中斷，這就使微處理器的軟件更為有效。 MFRC500 內(nèi)部結(jié)構(gòu) MFRC500的內(nèi)部 EEPROM分為四個(gè)部分，分別用于存放產(chǎn)品的信息，啟動(dòng)寄存器初始化文件，寄存器初始化文件， Cryptol 密匙區(qū)。B 并行、 SPI 100mm MF RC530 可達(dá)848Kbps 5V、 ISO/IEC 14443A 并行、 SPI 100mm MFRC500 106Kbps 5V ISO/IEC 14443A 并行 100mm MFCM 500 106 Kbps 5V ISO/IEC 14443A 并行 100mm MFCM 200 106 Kbps 5V ISO/IEC 14443A 并行 25mm 本方 案選用 MFRC500 射頻讀寫芯片來進(jìn)行讀寫模塊的設(shè)計(jì)。 MFCM 200與 MFCM 500 是第一代 MIFARE 讀寫器模塊，現(xiàn)已停產(chǎn) ， Philips 新推出的集成化單顆射頻基站芯片 RC 系列是 CM 模塊系列