【正文】 式，內(nèi)置E2PROM，可用來存儲一些系統(tǒng)參數(shù)。DS1302是Dallas公司生產(chǎn)的新型產(chǎn)品，內(nèi)置電池，可連續(xù)使用10 年，可以方便記錄事件的發(fā)生時間。液晶屏采用帶字庫的ST7920，是因?yàn)樗遣⒖诓僮鞣绞降?，操作方便。E2PROM 采用24C64，用于存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的工作方式是先由MCU 控制MF RC500 驅(qū)動天線Mifare卡，進(jìn)行讀寫操作，然后，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)對其它接口器件，如液晶屏、E2PROM、時鐘芯片等，進(jìn)行響應(yīng)操作，最后，再與PC機(jī)之間進(jìn)行通信，把數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)。有源系統(tǒng)的工作原理與此大致相同，不同處只是卡的工作電源由電池提供。 讀寫模塊接收到返回的數(shù)據(jù)后，解碼并進(jìn)行錯誤校驗(yàn)來決定數(shù)據(jù)的有效性，然后進(jìn)行處理，必要時可以通過RS232或RS422或RS485或RJ45或無線接口將數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)。邏輯控制部分接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)或其它操作。電容電壓經(jīng)過穩(wěn)壓后作為工作電壓。射頻讀寫模塊在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)射能量形成電場，區(qū)域大小取決于發(fā)射功率、工作頻率和天線尺寸。計算機(jī)的功能是向讀寫器發(fā)送指令，并與讀寫器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。射頻卡分無源卡和有源卡兩種，有源卡內(nèi)置天線和電池，而無源卡只有內(nèi)置天線沒有電池，其能量由讀寫器提供，由于無源卡無需電池因此其尺寸較小且使用壽命長，應(yīng)用越來越廣泛。射頻卡可以根據(jù)讀寫器發(fā)出的指令對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)時讀寫操作?？梢源鎯τ谰眯詳?shù)據(jù)和非永久性數(shù)據(jù)。讀寫器同射頻卡之間通過無線方式通訊，因此它們都有無線收發(fā)模塊及天線（或感應(yīng)線圈）。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C6的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。它由電源變壓器T1，橋式整流電路D1，濾波電容CC6，防止自激電容CC13和一只固定式三端穩(wěn)壓器(LM7805)組成的。PB端口與無線傳輸系統(tǒng)的RF模塊相連接，PC端口與LCD顯示模塊相連接，PD口與讀卡模塊相連接，PA口用于電子鎖和報警模塊相連接。(4)定時／計數(shù)器ATmega16系列單片機(jī)有2個兩個具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時器/計數(shù)器一個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時器/計數(shù)器(5)指令系統(tǒng)ATmega16系列單片機(jī)具有先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)，131條指令，并且大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期(6)睡眠模式空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby 模式以及擴(kuò)展的Standby模式綜上所述，ATmega16單片機(jī)是一款功能強(qiáng)大、集成資源豐富的智能型微控制器。這意味著用SBI 或CBI 指令改變某些管腳的方向( 或者是端口電平、禁止/ 使能上拉電阻) 時不會無意地改變其他管腳的方向( 或者是端口電平、禁止/ 使能上拉電阻)。(2)內(nèi)部存儲器分為程序存儲器(FLASH)和數(shù)據(jù)存儲器(RAM)ATmega16具有豐富的內(nèi)部存儲單元，包括16K字節(jié)的程序存儲器FLASH，512 字節(jié)EPROM和1K字節(jié)SRAM。ATmega16的硬件設(shè)計特點(diǎn)如下：(1)CPU設(shè)計ATmega16單片機(jī)的CPU采用8位的RISC結(jié)構(gòu)。C 時的功耗正常模式時的工作電流為 ，空閑模式時的工作電流為 ，掉電模式時的工作電流 1 μA。AVR系列單片機(jī)是ATMEL公司開發(fā)的新一代單片機(jī)，在設(shè)計上打破常規(guī)，采用了全新的概念，突出的優(yōu)點(diǎn)是高性能、低功耗的 8 位AVR 微處理器，并且具有先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)，方便設(shè)計者使用。數(shù)據(jù)處理：針對數(shù)據(jù)的采集和分析的結(jié)果做出相應(yīng)的處理，例如顯示、報警、門控等。數(shù)據(jù)分析：ATmega16接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳送給AT24C04或上位機(jī)，AT24C04或上位機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而判斷數(shù)據(jù)的有效性。軟件主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的分析，模塊之間的通信，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。LCD1602與ATmega16之間的通信是通過將LCD1602的3條控制線和8條數(shù)據(jù)線與ATmega16的I/O口相連。而非接觸式IC卡與RFID卡之間的數(shù)據(jù)通信主要是通過天線進(jìn)行的。F的電解電容用來濾波。微控制器ATmega16負(fù)責(zé)非接觸式IC卡的初始化，上位機(jī)通過串口向非接觸式IC卡發(fā)送命令，非接觸式IC卡根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的命令做相應(yīng)的操作，然后將得到的信息傳送給微控制器ATmega16，然后微控制器控制其它模塊完成顯示、報警、判斷和門控操作。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖 門禁系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計主要由ATmega16主控芯片和非接觸式IC卡模塊構(gòu)成。第1章 門禁系統(tǒng)總體設(shè)計方案 門禁系統(tǒng)總體系統(tǒng)設(shè)計基于MF RC500射頻識別門禁系統(tǒng)是以射頻識別讀寫器為核心，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)見圖，門鎖繼電器以及其他一些輔助器件而組成的系統(tǒng)。它是解決重要部門出入口實(shí)現(xiàn)安全防范管理的有效措施。作為政府職能的重要組成部分，保障公民生命財產(chǎn)安全和社會的安定，實(shí)施綜合安全服務(wù)工程將會像環(huán)保工程、生態(tài)農(nóng)業(yè)工程一樣，受到社會的關(guān)注和公眾的歡迎。黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文基于射頻識別技術(shù)的門禁系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計目 錄摘 要 I引言 1第1章 門禁系統(tǒng)總體設(shè)計方案 2 門禁系統(tǒng)總體系統(tǒng)設(shè)計 2 門禁系統(tǒng)硬件設(shè)計 2 3第2章 門禁系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計 3 門禁主控器 3 5 6 射頻識別系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 6 7 RS485通信模塊設(shè)計 9 RS485接口 9 RS485網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 11 液晶顯示模塊設(shè)計 13 LCD1602介紹 13 引腳功能介紹 14 寄存器選擇功能及指令功能 14 15 實(shí)時時鐘的接口 15 時鐘數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂?16 時鐘數(shù)據(jù)傳送方式 17 17 17 MAX232芯片 18 19 19第3章IC卡與門禁主控器的選擇 20 20 21 讀卡器選擇 22第4章 門禁系統(tǒng)軟件設(shè)計 24 24 射頻控制模塊 24 通訊模塊 27 31 32 上位機(jī)程序流程圖 32 33 35第5章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 37 系統(tǒng)調(diào)試 37 結(jié)論分析 37參 考 文 獻(xiàn) 38附錄 部分電路原理圖及PCB圖 39致 謝 41 I 引言隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展和未來知識經(jīng)濟(jì)時代的臨近，門禁系統(tǒng)作為一項(xiàng)安防措施，將會形成更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。這方面的社會需求已在逐步升溫。出入口門禁安全管理系統(tǒng)是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集微機(jī)自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，它涉及電子，機(jī)械，光學(xué)，計算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。適用各種機(jī)要部門，如銀行、賓館、機(jī)房、軍械庫、機(jī)要室、辦公間、智能化小區(qū)、工廠等。系統(tǒng)的工作原理是先由微處理器ATmega16控制射頻識別讀寫器讀取非接觸式IC卡的信號，接著，ATmega16根據(jù)所得數(shù)據(jù)輸出四個開關(guān)量信號（門閥繼電器有兩個，分別控制進(jìn)出），經(jīng)放大后分別用于控制門鎖繼電器和讀取門磁信號，并且整個系統(tǒng)與上位PC機(jī)之間進(jìn)行通訊，獲得指令以及傳輸系統(tǒng)狀態(tài)等，最后，對系統(tǒng)的輔助設(shè)備，如液晶屏、E2PROM等進(jìn)行操作。硬件電路由八部分構(gòu)成：微控制器ATmega1讀卡器模塊非接觸式IC卡、LCD1602顯示、串口通信MAX23按鍵電路、AT24C04存儲、報警電路、門控電路。上位機(jī)與下位機(jī)之間的連接主要是通過串口進(jìn)行通信，采用MAX232芯片并將芯片的輸入和輸出管腳連接到ATmega16的I/O口，在MAX232的引腳上連接10181。讀卡器模塊非接觸式IC卡與微控制器ATmega16之間的通信是通過I2C總線進(jìn)行的，由于ATmega16單片機(jī)本身并沒有I2C總線，所以將非接觸式IC卡模塊的串行時鐘線與數(shù)據(jù)線接到ATmega16的兩個I/O口，然后通過模擬I2C時序來完成ATmega16與非接觸式IC卡之間的通信，為了防止出現(xiàn)三態(tài)，在非接觸式IC卡的串行時鐘線和數(shù)據(jù)線上分別上拉10k電阻。AT24C04與ATmega16之間的通信也是通過模擬I2C時序進(jìn)行，同時為了防止出現(xiàn)三態(tài)， k的上拉電阻。對于按鍵電路的設(shè)計是將3*4按鍵直接連接到ATmega16的7位I/O口，采用線反轉(zhuǎn)法通過查詢方式進(jìn)行工作。數(shù)據(jù)采集：非接觸式IC卡通過天線讀取RFID卡的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送出去。模塊之間的通信：ATmega16與AT24C04之間的通信都是通過模擬I2C總線進(jìn)行的， I2C總線的高效性、高實(shí)用性、高可靠性數(shù)據(jù)傳輸增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時性和可靠性。第2章 門禁系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計 門禁主控器門禁系統(tǒng)的主控設(shè)備采用ATmega16單片機(jī)。一般而言ATmega16在1 MHz, 3V, 25176。此外，該系列單片機(jī)擁有各種流行接口，方便與目前許多種類的外圍設(shè)備連接通信，操作方便快捷，非常適合于低功耗、混合信號處理的產(chǎn)品與應(yīng)用。擁有32個8位通用工作寄存器，其中X、Y、Z 特殊寄存器可以用作3 個16 位的間接尋址寄存器指針以尋址數(shù)據(jù)空間，實(shí)現(xiàn)高效的地址運(yùn)算。(3)輸入/輸出(I/O)口ATmega16單片機(jī)32 個通用I/O 口線，作為通用數(shù)字I/O 使用時，所有AVR I/O 端口都具有真正的讀 修改 寫功能。有些引腳還具有特殊功能，包括可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的SPI 串行接口。利用其上述特性，結(jié)合本系統(tǒng)的設(shè)計需求，主控設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)以下的操作：（1）控制無線傳輸平臺的傳輸過程，包括發(fā)送、接收模塊的配置與控制.（2）控制電子鎖的開啟（3）LCD輸出顯示的驅(qū)動程序（4）報警模塊的驅(qū)動程序針對以上需實(shí)現(xiàn)的功能，ATmega16單片機(jī)預(yù)留相應(yīng)的資源與之對應(yīng)。門禁系統(tǒng)的電源電路如圖22所示圖22電源電路如圖所示電路為輸出電壓+5V、。 220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路D1和濾波電容C4的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的IN和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓。 射頻識別系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)：讀寫器和射頻卡。射頻卡中有存儲器，內(nèi)存容量為幾個比特到幾十千比特。永久性數(shù)據(jù)可以是射頻卡序列號，它是用來作為射頻卡的唯一身份標(biāo)識，不能更改；非永久性數(shù)據(jù)寫在E2PROM等可重寫的存儲器內(nèi)，用以存儲用戶數(shù)據(jù)?？刂颇K完成接收、譯碼及執(zhí)行讀寫器的命令，控制讀寫數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)安全等功能。讀寫器內(nèi)的控制模塊往往具有很強(qiáng)的處理功能，除了完成控制射頻卡工作的任務(wù)，還要實(shí)現(xiàn)相互認(rèn)證、數(shù)據(jù)加解密、數(shù)據(jù)糾錯、出錯報警及與計算機(jī)通信等功能。 RFID系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)，這是一個無源系統(tǒng)，即射頻卡內(nèi)不含電池，射頻卡工作的能量是由射頻讀寫模塊發(fā)出的射頻脈沖提供[1113]。射頻卡進(jìn)入這個區(qū)域時，接收到射頻讀寫模塊的射頻脈沖，經(jīng)過橋式整流后給電容充電。 數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出命令和數(shù)據(jù)并送到邏輯控制部分。 如果需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)調(diào)制然后從收發(fā)模塊發(fā)送出去。讀寫器發(fā)送的射頻信號除提供能量外，通