【正文】 時，如果發(fā)卡器前端有卡（即堵卡）則自動回收；②在預讀發(fā)卡模式，當卡片送至讀卡位置超過 100 秒時卡片將被自動回收；③無論何種模式，當卡片送至取卡位置超過 100 秒時卡片將被自動回收；④卡片處于讀卡或取卡位置時，發(fā)卡器收到 CALLBACK 信號則將卡片回收。如果檢測到堵卡，則會自動將卡片回收至卡倉中；如果自檢正常，則會驅動馬達轉動嘗試預發(fā)卡操作。 發(fā)卡機整體模塊設計 發(fā)卡機功能和工作流程框圖如下： 圖 發(fā)卡機功 能流程圖 自動發(fā)卡機具體工作的指令和流程： （ 1）復位和自動回收。 山東建筑大學畢業(yè)論文 22 4 軟件設計 以非接觸 IC 卡自動發(fā)卡系統(tǒng)軟件需求分析內(nèi)容為依據(jù)，將系統(tǒng)軟件設計分為一個總體功能流程模塊和四個子功能模塊。要想 根本上杜絕卡卡現(xiàn)象，就必須改變傳統(tǒng)的發(fā)卡方式。同時由于卡片相對較薄，長期使用后的卡片會出現(xiàn)毛刺、粘連、形變等情況。針對傳統(tǒng)無人值守發(fā)卡機的致命的 “卡卡、發(fā)多張卡 ”問題， 這次選擇的TCD720M/800M 發(fā)卡器 在 傳統(tǒng)的出卡口結構基礎上做了一些改進，能保證每次只讓一張卡片被驅動。壞卡回收盒用于回收不能讀寫的壞卡，避免無效的通行卡從卡 口發(fā)出，以免司機誤領無效入口卡?？▕A提升機的作用是實現(xiàn)卡夾的裝載，并向上提升到在工作位置上。自動發(fā)卡機的物理發(fā)卡過程是靠電動馬達推動卡槽完成卡片的吞吐，在卡機裝設相應的電動機設備。蜂鳴器設計如下圖所示： 圖 蜂鳴器電路 自動發(fā)卡機機械構造 簡介 這次發(fā)卡機器選擇的是 TCD720M/800M，下面簡單介紹以下它的機械構造。當 管腳為高時，非門輸出低電平，三極管截止，蜂鳴器不發(fā)出聲音。蜂鳴器在本設計起到提示和警示作用，是不可少的一部分。 圖 指示燈電路 語音設計 車輛駛入發(fā)卡區(qū)、用戶按鍵取卡，語音喇叭播報相關提示。下面是電源模塊的原理圖： 山東建筑大學畢業(yè)論文 20 圖 電源模塊接線原理圖 其他外圍硬件設計 指示燈設計 取卡口對應著獨立的發(fā)卡機構，通行卡寫卡成功后，從取卡口發(fā)出，取卡指示燈隨著亮起，提示司機在相應的卡口取卡。它可以解決反向浪涌電流對穩(wěn)壓 IC 的沖擊。否則有些電路中會出現(xiàn)關閉電源后，輸出端電容向前級穩(wěn)壓 IC 放電的過程，這容易損壞穩(wěn)壓 IC。從電路中可以看到， 7812 的輸入輸出端都接有電容，而且是一大一小，大容量電容 C17 是低頻濾波作用，小容量電容 C19 是高頻濾波用。 12 Empty（卡箱空） 開集電極輸出，低電平有效。 10 Lower（卡量少） 開集電極輸出，低電平有效。 電平控制接口設計 電平接口的定義 表 電平控制接口定義表 編號 信 號 定 義 描 述 1 24V― （ 24 V負極） 發(fā)卡器工作電源負極 2 24V+（ 24V正極） 發(fā)卡器工作電源正極 3 0V（輸入輸出信號地） 與發(fā)卡器工作電源負極相連 4 PayOut（出卡信號） 輸入，低電平（不少于 200 毫秒）有效 5 Reset（復位輸入） 輸入，低 電平（不少于 200 毫秒）有效 6 0V（輸入輸出信號地） 與發(fā)卡器工作電源負極相連 7 VD (地感輸入 ) 輸入，低電平（不少于 200 毫秒）有效，可用作使 能信號 8 CallBack（回收卡片） 輸入，低電平（不少于 200 毫秒）有效 山東建筑大學畢業(yè)論文 18 9 OutOK（卡到位或取卡信號） 開集電極輸出，低電平有效。當數(shù)據(jù)傳送完畢 后，再把開關撥回來就可以了。因為當發(fā)卡機正常工作時單片機是和發(fā)卡機的機器連接在一起的，只有在工作人員在做收費統(tǒng)計時才把單片機系統(tǒng)和計算機連在一起。在這里我用了一個開關來分配 RS232 通訊口，當 RXD， TXD分別接 RXD1， TXD1 時，單片機系統(tǒng)是和計算機通信的。 在本次設計中，以單片機為核心的電路板是通過 RS232 與發(fā)卡機機器通訊連接的，來控制發(fā)卡機的動作。只要將待進行串行傳輸?shù)脑O備的發(fā)送和接收端相應的接上，編程即可。 MAX232 引腳 C1+與 CC2+與 C V+與 VCC、 V與 GND 之間的 4 個 的電容不可缺少，一般選用陶瓷介質(zhì)的電容。 3 至 25 表示邏輯 “1”， +3 至 +25 表示邏輯 “0”，其電平與 TTL 和 CMOS 電平是不同的，所以在通信時必須進行換。單片機本身的數(shù)據(jù)傳輸接口主要為 8 位或 16 位并行數(shù)據(jù)接口、全雙 工串行通信接口，但電子技術的迅速發(fā)展使得許多新的數(shù)據(jù)傳輸接口標準不斷涌現(xiàn)，大多數(shù)的單片機并沒有在硬件中集成這些新的數(shù)據(jù)傳輸接口。同時， R1OUT 接單片機的接受端 RXD 引腳， RS232的發(fā)送端 TD 一定要對應接 R1IN 引腳。原理圖就是一條主線貫穿于整個系統(tǒng)設計，下面對原理圖作一點說明：從MAX232芯片中的兩路發(fā)送接收中任選一路作為接口，要注意其發(fā)送與接收引腳對應，否則可能對器件或計算機串口造成永久性損壞。 （ 6） PC 機接收數(shù)據(jù)。 （ 4）單片機發(fā)送 TTL/CMOS 電平數(shù)據(jù)。 （ 2）通過 MAX232 將信號轉化為 TTL/CMOS 電平信號，以便于單片機接收。 要實現(xiàn)多機通訊先要實現(xiàn)單機通訊，再把多個從機按照主從式方式連接，再通過軟件編程實現(xiàn)多機通訊。 MAX232 芯片的引 腳圖如下： 圖 MAX232 引腳圖 MAX232 的工作電源為單電源，為了滿足 RS232 電平要求， MAX232 內(nèi)部有一個電壓變化電路，與外接的 4 個 1UF 的電容一起長生 +10V 或 10V 的工作電源。第三部分是供電。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。由 1 1 1 14 腳構成兩個數(shù)據(jù)通道。功能是產(chǎn)生 +12V 和 12V兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。內(nèi)部結構基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路。 MAX232 是一種把電腦的串行口 RX232 信號電平轉換為單片機所用到的 TTL 信號點平的芯片。該電路不但能準確地計時、附加其它功能，而且，其三線接口可以節(jié)省接口資源，在斷電后不丟失時間和數(shù)據(jù)信息。下面為 DS1302 的引腳圖： 山東建筑大學畢業(yè)論文 14 圖 DS1302 引腳圖 時鐘模塊系統(tǒng)主要由 1 個 DS1302 數(shù)字時鐘芯片、一個晶振，還有一個備用電池組成。 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、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。本系統(tǒng)中存儲器模塊硬件電路設計如圖所示： 山東建筑大學畢業(yè)論文 13 圖 存儲模塊接線原理圖 24C128 芯片兩個引腳與單片機 I/O 口相連， 24C128 的雙向串行數(shù)據(jù)引腳 SDA、串行數(shù)據(jù)時鐘輸入引腳 SCL 分別連接 89C51 單片機的 、 構成 I2C 總線結構；允許地址輸入引腳 A0、 A1 連接地；寫保護引腳 WP 接地，表明允許對器件進行讀 /寫操作，若 WP 接 VCC 時，所有內(nèi)存變?yōu)閷懕Ｗo。 在設計中存儲模塊用單片機與非易失性 24C128 的通信也是通過與行業(yè)標準協(xié)議兼容的 2 線 I2C 總線完成。振蕩電路原理圖如下： 圖 RC500 震蕩電路原理圖 存儲模塊設計 本設計選擇了 AT24C128 存儲芯片， AT24C128 是一種不具備加密功能的芯片，AT24C 為系列號，數(shù)字部分為 K 位容量， AT24C128 為 128K。 2 振蕩電路 MF RC500 內(nèi)部集成了振蕩器緩沖，連接外部的 的石英震蕩晶體，以獲取低相位抖動，如下圖所示。 C L1 構成低通濾波器，抑制石英晶體振蕩器產(chǎn)生的高次諧波， C14 是實際應用中的微調(diào)電容。為提高讀寫距離，所設計的天線須在盡可能大的范圍內(nèi)產(chǎn)生所需的電磁場。下面為天線接線原理圖： 天線接線原理圖 基于 MF RC500 的讀寫器主要由 MF RC500、微處理器、天線及 相應的外圍連接電路組成。然后數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接口由微控制器進行讀取。天線拾取的信號經(jīng)過天線匹配電路送到 RX 腳。根據(jù)寄存器的設定對發(fā)送數(shù)據(jù)進行調(diào)制山東建筑大學畢業(yè)論文 11 得到發(fā)送的信號。 1 天線部分 非接觸式天線使用 4 個管 腳： TX1, TX2， WMID， RX。 電路設計 射頻識別是應用前景非常廣泛的自動識別技術，整個系統(tǒng)包括讀寫器、標簽和天線。內(nèi)部寄存器 ， 命令集 ,加密算法可支持 TYPE A標準的各項功能 ， 同時支持 MIFARE類卡的有協(xié)議； 具有內(nèi)部 地址鎖存 和 IRQ 線 ,可以很方便地與 MCU接口； 天線驅動電路僅需很少的外圍元件 ,有效距離可達 10cm； 載波頻率為 ； TX1,TX2 為發(fā)送器 ,發(fā)送由包絡信號調(diào)制的 的載波；RX 為接收器輸入 ,卡應答輸入腳； D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)總線 ,在本系統(tǒng)中 ,此 8 位數(shù)據(jù)端口與單片機數(shù)據(jù)端口 P0 口直接連接并進行數(shù)據(jù)傳送； IRQ 為中斷請求端 ,通過在寄存器中設置 IRQ 位指示一定的事件并使 IRQ 腳有效 ,其端口和單片機的中斷 0 相連接；NCS為片選禁止信號 ,接單片機的 I/O口線 ,接單片機的地址。下面為單片機震蕩部分原理圖： 圖 單片機振蕩電路原理圖 讀寫模塊的設計 芯片的選擇 在讀寫模塊的設計中，我選擇了 RC500 芯片。晶體的頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快，但反過來運行速度快，對存儲器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高，即要求線間的寄生電容要??；晶體和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。該電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。 2 振蕩電路 單片機各功能不見得運行都是以時鐘控制信號為基準，有 條不紊地工作的。當電源 VCC 接通時只要電壓上升時間不超過 1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復位。下面是單片機復位電路的原理圖： 圖 單片機復位電路原理圖 復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式，但由于上電自動復位電路比較簡單方便，所以在此次試驗中采用了上電自動復位方式。 單片機模塊設計 1 復位電路 P89C51RD2 單片機 的復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。低功耗的閑置和掉電模式； 5個 中斷源 ； 32可編程 I/O 線； 三級 程序存儲器 鎖定； 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年； 4K字節(jié)可編程閃爍 存儲器 ； 下面為 P89C51RD2 單片機的引腳圖： 圖 P89C51RD2引腳圖 P89C51RD2 單片機的主要特點是： 可以相信 ,隨著大規(guī)模集成電路和制造工藝的發(fā)展開發(fā)工具的日漸成熟 ,非接觸式 IC 卡必將在我國各個領域廣泛應用。非接觸式 IC 卡自從出現(xiàn)以來 ,就成為 IC 卡技術的重要發(fā)展方向。 除此之外 ,非接觸式 IC 卡門控系統(tǒng)還可以用于加油站、停車場等場合的門控和收費系統(tǒng) ,使用后可以極大地提高現(xiàn)代化管理水平。非接觸式 IC 卡門禁控制系統(tǒng)就是利用非接觸式 IC 卡代替?zhèn)鹘y(tǒng)鑰匙進行身份識別 ,實現(xiàn)一個單位內(nèi)部 (或一個建筑內(nèi) )的人員進出控制及其它人事管理的系統(tǒng)。非接觸式 IC 卡收費系統(tǒng)則能很好地解決以上問題 ,不僅具有防灰塵、防水汽、防震動、防靜電、防電磁干擾等特性 ,而且其防沖突機制可以同時操作多張卡片