【正文】 本文還有很多不足之處，懇請各位老師批評指正。 (3) 本論文中給出的程序，還需進(jìn)一步的優(yōu)化，減少 其大小，提高程序執(zhí)行效率。在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，這也是非常重要的一部分，是不可或缺的。 作為一個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)可能要考慮到諸多因素，每一個(gè)細(xì)節(jié)上，都可能出現(xiàn)意想不到的事情，有時(shí)一個(gè)小小的問題，要花好多的時(shí)間和精力，需 要耐心和恒心，經(jīng)過努力，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng) 基本 完成。 開始 初始化 a=1? a=2? a=3? 顯示數(shù)碼管 1 顯示數(shù)碼管 2 顯示數(shù)碼管 3 a=4? a=0 顯示數(shù)碼管 4 否 否 否 是 是 是 是 是 是 否 否 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 圖 46 按鍵掃描程序流程圖 開始 有鍵閉合？ 軟件延時(shí) 10ms 有鍵閉合嗎？ 按鍵處理程序 閉合鍵釋放？ 返回 否 否 否 是 是 否 是 否 是 否 是 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 32 5 結(jié)束語 在這篇文章中，就基于單片機(jī)的刷卡飲水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了說明。當(dāng)按鈕被釋放時(shí)，一直在測試按鈕是否保持關(guān)閉狀態(tài)電平，如果繼續(xù)，繼續(xù)檢測，直到 到斷開狀態(tài)電平后返回。 在識別的過程中主要問題的關(guān)鍵是消除抖動(dòng)，我用的軟件消抖，軟件消抖是在檢測到開關(guān)狀態(tài)后，延時(shí)一段時(shí)間再進(jìn)行檢測，若兩次檢測到的開關(guān)狀態(tài)相同則認(rèn)為有效，延時(shí)時(shí)間應(yīng)大于抖動(dòng)時(shí)間。 其流程圖如圖 44 所示 。 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 29 圖 43 讀 /寫卡程序流程圖 系統(tǒng)外圍基本電路程序的設(shè)計(jì) 顯示程序設(shè)計(jì) 顯示模塊的設(shè)計(jì)為 LED 數(shù)碼管 顯示，且為動(dòng)態(tài)顯示的方法，為了穩(wěn)定，需要采用掃描模式，即在某一時(shí)刻只選通顯示器的某一位，并發(fā)出相應(yīng)的部分代碼，在另一個(gè)時(shí)間來選擇另一位，再一次發(fā)出對應(yīng)的代碼 [15]。操作 中 MFRC522將 得到 MIFARE 卡片的 返回值和卡片 上 的系列號 ； (3) 認(rèn)證操作 ： 經(jīng)過上述步驟， 在確認(rèn)選擇了一張卡片 之后， MFRC522 在對卡進(jìn)行讀寫操作 時(shí)， 必須對卡片上 內(nèi)置 的密碼進(jìn)行認(rèn)證 ，認(rèn)證成功，則 允許進(jìn)一步的操作 ； (4) 讀寫操作 ： 在經(jīng)過上述幾個(gè)步驟之后就可以具體地對卡片進(jìn)行相應(yīng)的讀、寫、增值、減值、存儲(chǔ)和傳送等操作?？ㄆ?ATR 將啟動(dòng) ， 將卡片 Block0中的卡片類型共 2 個(gè)字節(jié)傳送給讀寫器， 建立卡片 和 讀寫器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。 (5)“ Write” (寫指令 ) 表 412 寫指令 指令 指令代碼（ hex） 相關(guān)的出錯(cuò)標(biāo)志 接收卡片上數(shù)據(jù) Write (寫 ) A0 TE， BE 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 28 “Write” 寫指令允許用戶寫數(shù)據(jù)到 MIFARE 卡片上 (完整的 16 個(gè) Byte 的數(shù)據(jù)塊 )。 KEYADDR 寄存器中的AB 設(shè)置必須匹配 “Authentication”命令 。用戶必須在 KEYSTACON 寄存器中指定一套密碼，即設(shè)置 KSO， KS1?？ㄆ系拇鎯?chǔ)器的每一個(gè)塊都分別地指定了該塊的存取條件。這可以通過選擇存儲(chǔ)在 MFRC522 之 RAM 中的密碼集中的一組密碼來進(jìn)行認(rèn)證而實(shí)現(xiàn)。 Select 指 令成功地完成后， MCU 將得到 MFRC522 的 DATA 寄存器傳送來的一個(gè)字節(jié)長的卡片容量信息 —Size。只要有一張卡片進(jìn)入 MFRC522 之天線的有效的工作范圍內(nèi)， Request std 指令將始終連續(xù)性地再次進(jìn)行讀卡操作。當(dāng) 卡 片在 MFRC522 天線的有效工作范圍內(nèi)， Request std 指令在成功地讀取這一張卡片之后 ， 對卡 進(jìn)行 其他操作。當(dāng)某一張卡片在 MFRC522 天線的有效工作范圍內(nèi)， Request all 指令在成功地讀取這一張卡片之后，將一直等待卡片的使用者拿走這張卡片，直到有新一張的卡片進(jìn)入 M RC522 天線的有效工作范圍內(nèi)。Request 指令分為 Request std 和 Request all 兩個(gè)指令 。 MFRC522 主要指令說明如下： (1)“ Answer to Request” (應(yīng)答或復(fù)位應(yīng)答 ) 表 48 復(fù)位應(yīng)答指令 指令 指令代碼（ hex） 相關(guān)的出錯(cuò)標(biāo)志 接收卡片上數(shù)據(jù) Request std 26 TE， BE Tag type Request all 52 Request 指令將通知 MFRC522 在天線有效的工作范圍內(nèi)尋找 WARE 卡片。 MCU 對 MFRC522 的某一指令操 作不是簡單的一條指令所能完成的，必須有一個(gè)程序的序列來完成，其中有對 MFRC522 硬件內(nèi)核寄存器的讀 /寫以及根據(jù)讀出的硬件內(nèi)核寄存器的內(nèi)容進(jìn)行語言軟件上的判斷和設(shè)置。 MCU 對MFRC522 的控制是以 MCU 發(fā)出 MFRC522 的指令來達(dá)到的， MFRC522 收到指西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 令之后執(zhí)行這些指令。 Reset value:20h 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 RcvOFF Power Down Command Command 命令類別如表 47 所示。CommandReg 命令控制字如表 46 所示。 PAGE3: TESTREGISTER。 PAGE1: COMMAND。 控制塊塊 3 的存取控制與數(shù)據(jù)塊（塊 0、 2）不同，它的存取控制如下： 表 45 數(shù)據(jù)塊控制位組合定義 存取控制位 密碼 A 存取控制 密碼 B C13 C23 C33 Read Write Read Write Read Write 0 0 0 Never KeyA|B KeyA|B Never KeyA|B KeyA|B 0 1 0 Never Never KeyA|B Never KeyA|B Never 1 0 0 Never KeyB KeyA|B Never Never KeyB 1 1 0 Never Never KeyA|B Never Never Never 0 0 1 Never KeyA|B KeyA|B KeyA|B KeyA|B KeyA|B 0 1 1 Never KeyB KeyA|B KeyB Never KeyB 1 0 1 Never Never KeyA|B KeyB Never Never 1 1 1 Never Never KeyA|B Never Never Never 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 25 例如：當(dāng)塊 3 的存取控制位 C13 C23 C33=1 0 0 時(shí)，表示：密碼 A：不可讀，驗(yàn)證 KEYA 或 KEYB 正確后，可寫（更改）；存取控制：驗(yàn)證 KEYA 或 KEYB 正確后，可讀、可寫；密碼 B：驗(yàn)證 KEYA 或 KEYB 正確后，可讀、可寫。存取控制為 4 個(gè)字節(jié)，共 32 位，扇區(qū)中的每個(gè)塊（包括數(shù)據(jù)塊和控制塊）的存取條件是由密碼和存取控制 共同決定的，在存取控制中每個(gè)塊都有相應(yīng)的三個(gè)控制位 ， 定義如下： 塊 0： C10 C20 C30 塊 1： C11 C21 C31 塊 2： C12 C22 C32 塊 3： C13 C23 C33 三個(gè)控制位以正、反兩種形式存在于存取控制字節(jié)中，決定了該塊的訪問權(quán)限（如進(jìn)行減值操作必須驗(yàn)證 KEY A，進(jìn)行加值操作必須驗(yàn)證 KEY B，等等）。 每個(gè)扇區(qū)的塊 3 為控制塊，包括了密碼 A、存取控制、密碼 B。每個(gè)扇區(qū) 的塊 0、塊 塊 2 為數(shù)據(jù)塊，可用于存貯數(shù)據(jù)。沒有 IC 卡處于無線電頻率范圍時(shí)，在數(shù)碼管顯示工作模式，可以通過按鍵選擇工作模式，當(dāng)有 IC 卡的天線射頻在有效范圍內(nèi)時(shí)，讀卡程序驗(yàn)證卡和密碼成 功后將根據(jù)程序顯示 IC 卡中的數(shù)據(jù)，當(dāng) IC卡離開掃描范圍后，將恢復(fù)當(dāng)前模式，根據(jù) IC 卡的執(zhí)行掃描。其主要包括鍵盤掃描、數(shù)碼管顯示、讀 /寫卡片和外圍電路控制等等。開發(fā)環(huán)境 Keil 軟件如圖 41 所示。德國 Keil 軟件公司 C51 編譯器可以直接在 8051 單片機(jī)內(nèi)部特殊功能寄存器和 I/O 端口操作，直接訪問片內(nèi)外的儲(chǔ)存器，也可以進(jìn)行各種位操作，可以產(chǎn)生一個(gè)簡潔、高效的代碼，代碼質(zhì)量與匯編語言相媲美。 C 語言是通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它在世界上很受歡迎，它不僅可以用來創(chuàng)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程序，還可以用來編寫應(yīng)用程序。單片機(jī)的開發(fā)語言是常用的匯編語言和 C 語言。 軟件設(shè)計(jì)環(huán)境 一個(gè)好的程序設(shè)計(jì)思想，加上適當(dāng)?shù)木幾g器軟件，仿真和編程的配合 ，是一個(gè)單片機(jī)軟件開發(fā)的基本要求。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1 STC12C5A32S2MF MISOMF MOSIS1S212C630PFC730PFP24P12P13P10P11P00P01P02P03P04P05P06P07P22P23PSENALERXD1TXD1P35P36P37BEEPP34VCCMF SSMF SCKP25104C12123J3MF RSTWELADULAP20P21P46單片機(jī)系統(tǒng)C810UFRESTR31KR410KVCC程序下載接口復(fù)位電路系統(tǒng)時(shí)鐘電路獨(dú)立按鍵 圖 311 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 非接觸式 IC 卡飲水機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)可以分為三個(gè)部分，分別為主程序設(shè)計(jì)，RC522 讀 /寫設(shè)計(jì)以及讀卡器的基本外圍電路設(shè)計(jì)。還使用了 穩(wěn)壓芯片為西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 MFRC522 射頻模塊提供 電源。本模塊的接口采用 SPI 總線，當(dāng)然也可以選擇 I2C 或 UART 方式，可以根據(jù)不同情況進(jìn)行選擇。 如果太高， 卡將無法準(zhǔn)確地識別復(fù)位響應(yīng)。從而減弱閱讀器的調(diào)制邊帶，會(huì)導(dǎo)致讀寫模塊無法與卡通信。通過品質(zhì)因數(shù)可以很容易計(jì)算出天線的帶寬 B: B=f/Q (32) 西安思源學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 從式 (32)中可以看出，天線的傳輸帶寬與品質(zhì)因數(shù)成反比關(guān)系。計(jì)算品質(zhì)因數(shù)的公式如下 : Q=(2πf較高的品質(zhì)因數(shù)的值會(huì)使天線線圈中的電流強(qiáng)度大些，由此改善對 IC 的功率傳送。 在天線設(shè)計(jì)中，品質(zhì)因數(shù) Q 是一個(gè)非常重要的參數(shù)。 第二，功率匹配， 最大程度地利用產(chǎn)生交變磁通量的可用能量 。 讀寫模塊的天線設(shè)計(jì) 電感耦合射頻識別系統(tǒng)的讀寫模塊中的天線用于產(chǎn)生交變磁通量， 而交變磁通量用于向 IC 卡提供電源并在讀寫模塊與 IC 卡之間傳送信息。天線的性能高低決定著讀卡的距離遠(yuǎn)近 。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號，指揮芯片完成數(shù)據(jù)、修改、存儲(chǔ)等，并返回給讀寫模塊 [11]。通過這樣一個(gè)通訊回路， MFRC522 就可以對非接觸卡的內(nèi)容進(jìn)行讀寫操作。非接觸卡處理好數(shù)據(jù)后，也通過它本身的天線向MFRC522 返回載波信號， MFRC522 也通過自身的調(diào)制 /解調(diào)電路來對這些信號進(jìn)行處理。 表 33 MFRC522 接口類型的鏈接配置 引腳名稱 UART 方式 SPI 方式 I2C 方式 SDA RX NSS SDA I2C L L H EA L H EA D7 TX MISO SCL D6 MX MOSI ADR0 D5 DTRQ SCK ADR1 D4 ADR2 D3 ADR3 D2 ADR4 D1 ADR5 MFRC522 模塊工作原理 首先， MFRC522 射頻卡讀 寫模塊 (下面簡稱讀寫模塊 )通過天線向射頻卡 (非接觸卡 )發(fā)送無線載波信號，這些信號經(jīng)過射頻卡的天線耦合接收后，先進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換，然后對其整流濾波，由電壓調(diào)節(jié)模塊對電壓進(jìn)行進(jìn)一步的處理，包括穩(wěn)壓等，最終輸出到射頻卡上的各級電路上。 MFRC522 在復(fù)位階段后根據(jù)控制腳的邏輯電平識別微處理器接口。通過天線匹配電路送到 RX 腳， RC522 內(nèi)部接收器對信號檢測、解調(diào)和根據(jù)寄存器的設(shè)定處理，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到串行接口通過微控制器讀取。 根據(jù)寄存器的設(shè)定對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制得到發(fā)送