【正文】 用距離不同，如用于高速公路或一般路、橋收費，—20m的系統(tǒng)，如用于電子錢包或公交收費，可選用作用距離僅幾厘米的系統(tǒng)。正是由于非接觸式IC卡的上述特點，使它在某些領(lǐng)域具有接觸式IC卡無法比擬的優(yōu)越性，被廣泛應(yīng)用于電子錢包、鐵路、地鐵、公交、輪渡、高速公路、一般路橋收費、食堂售飯收費、門禁系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)、身份證等領(lǐng)域。2008年的北京奧運會和2010年的上海世博會將是中國安防市場的最大商機，而中國持續(xù)不斷的建設(shè)高潮也為安防市場的穩(wěn)定發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)?？v觀國內(nèi)外，門禁市場的發(fā)展情況大不相同。生產(chǎn)控制器的公司單單研究生產(chǎn)控制器和軟件。隨著其產(chǎn)業(yè)化的形成，各大專業(yè)公司由于其財力的雄厚、技術(shù)的先進(jìn)、市場的先導(dǎo)以及專業(yè)人員的積累，壟斷勢頭不斷呈現(xiàn)出來。至近幾年，歐美各大企業(yè)也開始投入到無線門禁系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)中來。近年來，國內(nèi)的門禁系統(tǒng)市場迅速增長，人們對門禁系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，應(yīng)用于智能大廈或智能社區(qū)的門禁控制、考勤管理、安防報警等諸多場合，涌現(xiàn)出許多生產(chǎn)門禁、安防系統(tǒng)的公司，如藍(lán)泰、創(chuàng)一公司等。由于中國的門禁系統(tǒng)起步較晚，在技術(shù)、設(shè)計等領(lǐng)域，可向國外一些較成熟的經(jīng)驗、技術(shù)借鑒與參考，因而大大加速中國門禁系統(tǒng)的發(fā)展[6]。特別是現(xiàn)在很多大城市里，一棟寫字樓里云集著很多家公司，如果要確保每個公司的安全就需要非常完善的門禁管理系統(tǒng)。采用無線的傳輸方式，能夠克服上述缺陷。本課題設(shè)計的就是基于非接觸IC卡的無線通信聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)。2． 一張非接觸式IC卡可以代替所有的大門鑰匙，且具有不同的通過權(quán)限，授權(quán)持卡進(jìn)入其職責(zé)范圍內(nèi)可以進(jìn)入的門。3． 可以將不受歡迎的人員拒之門外，例如可以杜絕傳銷，保險等行業(yè)的業(yè)務(wù)員在未經(jīng)許可的情況下產(chǎn)自闖入您的辦公室，干擾您正常的辦公秩序。4． 如果員工的感應(yīng)卡丟失可以在系統(tǒng)內(nèi)及時掛失，這樣即使其他人撿到了該感應(yīng)卡也無法進(jìn)入公司。5． 基于Windows的全中文操作系統(tǒng)，界面友好，操作方便簡單。6．系統(tǒng)采用無線通信方式，擴展性好，便于升級或者增加新的門禁。門禁系統(tǒng)組成如圖21所示圖21 門禁系統(tǒng)的組成門禁系統(tǒng)的硬件組成主要由基于ATmega16單片機的門禁控制器，鎖系統(tǒng)，讀卡器，非接觸式IC卡，RF射頻無線傳輸設(shè)備，電源以及其他周邊設(shè)備組成。它驗證門禁讀卡器輸入信息的可靠性，并根據(jù)出入規(guī)則判斷其有效性，如若有效則對執(zhí)行部件發(fā)出動作信號?？ㄆ洪T禁系統(tǒng)的開門電子鑰匙。讀卡器：與非接觸IC卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的控制部分。讀卡器分析確認(rèn)卡的有效性后，將結(jié)果傳送至控制器[9]。RF射頻傳輸設(shè)備:門禁系統(tǒng)的無線傳輸平臺。電源：提供整個門禁系統(tǒng)的供電，是系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，下一章將對電源做詳細(xì)介紹。以上對系統(tǒng)的各部分分別進(jìn)行說明，實際應(yīng)用中，各個硬件功能模塊是緊密地結(jié)合為一個有機整體共同協(xié)作的。各主要模塊的程序設(shè)計主要包括基于ATmega16單片機的主控設(shè)備的程序設(shè)計，基于RFM12無線通信模塊的程序設(shè)計以及讀卡模塊的程序設(shè)計?？ㄆ芾砟K，發(fā)放或注銷序列號、卡號。權(quán)限管理模塊，可分層設(shè)定操作者的各項權(quán)限，并通過Visual B設(shè)計開發(fā)簡單合理的人機界面。最后將以上各個模塊合理連接，完成硬件電路的設(shè)計。其中，開關(guān)電源的優(yōu)點是可以通過市電電源直接供電，使用起來簡單方便，但是這種電源的缺點是紋波效應(yīng)比較嚴(yán)重，無法提供高精度直流電壓。另一種較常見的供電是電池供電，尤以充電電池的供電方式應(yīng)用較為廣泛。所以本方案采用充電電池為系統(tǒng)電源。AVR系列單片機是ATMEL公司開發(fā)的新一代單片機，在設(shè)計上打破常規(guī)，采用了全新的概念，突出的優(yōu)點是高性能、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。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。ATmega16的硬件設(shè)計特點如下：(1)CPU設(shè)計ATmega16單片機的CPU采用8位的RISC結(jié)構(gòu)。(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。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)。(4)定時／計數(shù)器ATmega16系列單片機有2個兩個具有獨立預(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 模式以及擴展的Standby模式綜上所述，ATmega16單片機是一款功能強大、集成資源豐富的智能型微控制器【11】。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。圖31 ATmega16單片機的引腳圖在現(xiàn)有的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)中，基于RF模塊的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)功耗小、成本低、組網(wǎng)方式簡單，非常適合小型無線網(wǎng)絡(luò)的場合。無線模塊的傳輸原理框圖如圖32所示。綜合考慮本系統(tǒng)采用深圳市惠貽華普電子有限公司生產(chǎn)的RFM12作為RF模塊。 RFM12 可工作在315/433/868/915MHZ 四個頻段,并符合 FCC 和ETSI SPI 接口,實現(xiàn)由 MCU通過軟件去設(shè)置各種射頻參數(shù)和其它輔助功能[12，19]。圖33 RFM12無線模塊引腳圖各引腳的功能見表31所示。在無需外加功放電路的情況下，距離可達(dá)200米以上。其中一塊和單片機相連負(fù)責(zé)把讀卡器的數(shù)據(jù)傳輸給PC機，一塊和PC機相連負(fù)責(zé)接收單片機的數(shù)據(jù)以及反饋數(shù)據(jù)給單片機。（從125KHz到134KHz）該頻段主要是通過電感耦合的方式進(jìn)行工作，也就是在讀寫器線圈和感應(yīng)器線圈件存在著變壓器耦合作用。磁場區(qū)域能夠很好的被定義，但是場強下降的太快，且傳輸速率慢，價格高。感應(yīng)器一般通過負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作。如果通過數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫器。傳輸速率高，價格合理。電場的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進(jìn)行定義。這要是通過電容耦合的方式進(jìn)行實現(xiàn)。因為ISO15693疏耦合卡在高頻時讀取距離可達(dá)1m，所以本系統(tǒng)采用基于ISO15693協(xié)議的高頻讀寫器，、寫、鎖操作[14]。串口通訊，默認(rèn)波特率為19200bps，8位數(shù)據(jù)位，1位起始位，1位停止位，無校驗。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”，它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會聯(lián)合貝爾統(tǒng)統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同指定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)采用SIPEX公司的SP232ACP芯片。l 對所有的RS232協(xié)議和ITU l l 高數(shù)據(jù)速率 — 負(fù)載時速率可達(dá)120Kbpsl 低功耗CMOS — 工作電流為3mAl 無需外部電容 l 低功耗關(guān)斷l(xiāng) 增強型ESD保護SP232芯片的引腳圖如圖35所示：圖35 SP232引腳圖UNLK端口接單片機的口，通過單片機編程實現(xiàn)開鎖動作?？梢圆灰?guī)則信號轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定規(guī)則的輸出信號。圖36為開鎖原理圖圖36 開鎖電路（1）指示燈指示信號燈由兩個LED燈構(gòu)成。當(dāng)有非法卡進(jìn)入感應(yīng)區(qū)，紅色指示燈常亮起警示作用。報警電路如圖37所示。CA12864K 是一款帶中文字庫的圖形點陣模塊，由動態(tài)驅(qū)動方式驅(qū)動12864 點陣顯示。有自動復(fù)位（RESET）功能。它的主要特性如下：l 提供8位，4位及串行接口可選l 64*14位字符顯示RAMl 2M位中文字型ROM，總共提供8192個中文字型l 16K位半寬字型ROM，總共提供126個西文字型l 64*14位字符產(chǎn)生RAMl 15*16位總共240點的ICON RAMCA12864K型LCD液晶顯示器的引腳圖如圖38所示：圖38 LCD顯示器引腳圖各引腳的功能如表32所示表32 LCD顯示器引腳功能表管腳名稱符號電平功能描述1VSS 0V接地（GND）2VDD電源電壓3V0負(fù)壓液晶顯示器驅(qū)動電壓調(diào)節(jié)端4RSH/L并口模式寄存器選擇 H：數(shù)據(jù)；L：指令5R/WH/L并口模式 H：讀； L；寫6EH/L并口：讀/寫起始腳7到10DB0到DB3H/L數(shù)據(jù)總線低4位，4位并口時懸空11到14DB4到DB7H/L數(shù)據(jù)總線高4位15PSBH/LH:8/4位數(shù)據(jù)接口模式L:串行接口模式由硬件設(shè)置時，此腳懸空16NCH/L懸空17RESH/L復(fù)位信號，選擇硬件復(fù)位時，此腳懸空18VOUT負(fù)壓液晶顯示器驅(qū)動電壓19BLA5V背光正20BLK0V背光負(fù)系統(tǒng)的硬件原理圖如圖39所示：圖39 系統(tǒng)硬件原理圖4 軟件設(shè)計本系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括基于ATmega16單片機的主控設(shè)備的流程圖以及主程序的編寫，基于RFM12無線傳輸模塊的通信協(xié)議以及編程，用Visual Basic語言設(shè)計開發(fā)人機界面。當(dāng)讀卡器感應(yīng)到有卡進(jìn)入讀卡區(qū)后會把讀取的相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給單片機，單片機正確的讀到數(shù)據(jù)以后就會通過無線模塊發(fā)送到PC機，PC機把這個數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫中的合法信息比對，做出判斷后返回一個結(jié)果給單片機。如果數(shù)據(jù)是非法的，蜂鳴器報警，警告信號燈紅燈閃爍，LCD顯示 “對不起”。圖41為程序的主流程圖。uc rfid_rcount。 void Lcd_Wcmd(uc cmd)。 //////////////////////////////////////////////////////////定義I/O輸出端口define RST 4define RST_H() PORTB |= (1 RST)define RST_L() PORTB amp。= ~(1 RS)define RW 6define RW_READ() PORTB |= (1 RW)define RW_WRITE() PORTB amp。= ~(1 EN)define M_DIR 6//定義全局變量uc numeral_hour_counter=20。uc numeral_minute_counter=01。uc int lock_number。 DDRB = 0xFF。 LCD_DIR = 0xFF。 PORTB = 0x00。 LCD_PORT_OUT = 0xFF。USART 支持4 種模式的時鐘: 正常的異步模式，倍速的異步模式，主機同步模式，以及從機同步模式。倍速模式( 只適用于異步模式) 受控于UCSRA 寄存器的U2X。僅在同步模式下XCK 有效。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。]部中斷T0定時掃描，檢測有否數(shù)據(jù)讀進(jìn)[16]。圖42為串口接收狀態(tài)時流程圖，圖43為串口發(fā)送狀態(tài)時的流程圖。 //時能接收發(fā)送器 UCSRB amp。 UCSRC |= 0x86。 //設(shè)置波特率為19200，數(shù)據(jù)格式為8位數(shù)據(jù)，無奇偶校驗，1位停止位 } /******************************************************** * 函數(shù)名稱：get_char() * * 入口參數(shù)：N/A * * 返回參數(shù)：a * * 函數(shù)說明：串口接收一個字符 * *******************************************************/ uc get_char(void){ uc a。0x80) { UDR = a 。0x80)) { } }} /******************************************************** * 函數(shù)名稱：put_char() * * 入口參數(shù)：a * * 返回參數(shù)：N/A * * 函數(shù)說明：串口發(fā)送一個字符 * *******************************************************/ void put_char(uc a){ while(~(UCSRAamp。 } while(UCSRAamp。\039。 }}/******************************************************** * 函數(shù)名稱：rfid_rblock_eb() * * 入口參數(shù)：N/A * * 返回參數(shù)：N/A * * 函數(shù)說明：讀RFID數(shù)據(jù) * *******************************************************/ void rfid_rblock_eb(void)//讀塊數(shù)據(jù){ uc i。 put_char(RFID_ADDR)。 put_char(1)。 rfid_rdata[1] = get_char()。 rfid_rcount = rfid_rdata[2] + 3。