【正文】 狀態(tài)，隨時準備與卡片讀寫器進行通信。序列號 Serial Number存儲在卡片的 Block 0中，共有 5個字節(jié)，實際有用的為 4個字節(jié)，另一個字 節(jié)為序列號 Serial Number的校驗字節(jié)。 Select Application 模塊：主要用于卡片的選擇 當卡片與讀寫器完成了上述的二個步驟，程序員控制的讀寫器要想對卡片進行讀寫操作，必須對卡片進行“ SELECT”操作。 被選中的卡片將卡片上存儲在 BLOCK 0 中的卡片的容量“ SIZE”字節(jié)傳送給讀寫器。 Mifare 1 卡片上有 16個扇區(qū)，每個扇區(qū)都可分別設置各自的密碼，互不干涉。整個卡片可以設計成“一卡通”形式來應用?？刂萍八阈g運算單元 這一單元是整個卡片的控制中心，是卡片的“頭腦”。同時它還對各種收 /發(fā)的數(shù)據進行算術運算處理，遞增 /遞減處理， CRC運算處理，等等。 如果某些數(shù)據需要存儲到 EEPROM，則由控制及算術運算單元取出送到 EEPROM存儲器中；如果某些數(shù)據需要傳送給讀寫器，則由控制及算術運算單元取出，經過 RF射頻接口電路的處理，通過卡片上的天線傳送給卡片讀寫器。同時， ROM中還固化了卡片運行所需要的必要的程序指令，由控制及算術運算單元取出去對每個單元進行微指令控制，使卡片能有條不紊地與卡片 的讀寫器進行數(shù)據通信。數(shù)據加密單元 該單元完成對數(shù)據的加密處理及密碼保護。存儲器及其接口電路 該單元主要用于存儲數(shù)據。 Mifare 1卡片中的這一單元容量為 8196bit（ 1Kbyte），分為 16個扇區(qū)， 64個塊。圖中，對外通信的接口為 J3和 J4。 11 10 H202114x 20 ○ 1 ○○○○○○○ ○ ○ ○ ○ 18 （ 2）引腳 2：讀過程 LED 指示的負端。 （ 4）引腳 4：供電 LED 指示的負端。它集成了 PCB 板載天線電路和 RS232/422 接口的集成讀寫模塊，還提供了 RS232/422 接口與 TTL 接口的轉換電路。主要性能指標如下： （ 1）工作頻率： 。 （ 3）接口： RS232/422/485。 （ 5）天線尺寸： 45mm 70mm。 （ 7）電流供應： 80mA。 IC 卡讀寫電路的原理及說明 IC 卡應用系統(tǒng)的硬件設計結構框圖如圖 所示，總體原理圖見附錄 1。 H6152 讀寫器對射頻卡進行讀寫后通過串口電平轉換電路將 RS－ 232 電 19 平 轉換為單片機所識別的 TTL 電平，從而達到了使用 AT89C51 單片機來控制射頻卡的讀寫過程。 單片機 AT89C51 串口電平 轉換電路 IC卡讀寫器 報警電路 Mifare1 射頻卡 20 圖 單片機模塊 圖 串口電平轉換模塊 21 圖 H6152 讀寫模塊 U1 為單片機芯片 AT89C51，其 腳為單片機對 H6152 的控制輸出，它控制 H6152 的工作狀態(tài)，該引腳為高電平時， H6152 停止工作； 腳為單片機對蜂鳴器的控制輸出，為低電平時，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲。該反向放大器可以配置為片內振蕩器，石晶振蕩和陶瓷均可采用。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。另外單片機中還帶有復位端，為了安全方便，單片機采用了上電自動 復位和手動復位兩種。 L1 為雙色發(fā)光二極管，它表示當前 H6152 的工作狀態(tài)。 MAX3232 將單片機的TTL 電平轉為 RS232，然后與 H6152 的 RS232 接口直接相連。 RS232C 標準的信號線共 25 根，其中只定義了 22 根。在通信中，即便是只使用主信道，也并非主信道的所有信號都要連接，一般情況下只需使用其中的 9 根信號線，這就是為什么在微機的機箱上串行通信接口（如 COM COM2）只有 9 根的原因。負載開路時電壓不得超過177。對于接收端，電壓低于－ 3V 表示邏輯“ 1”，高于＋ 3V 表示邏輯“ 0”。 液晶顯示電路 液晶顯示模塊 液晶顯示模塊選用圖形液晶顯示模塊 GXM12864，它內含 KS0108B/HD61202 23 控制器，是一種采用低功耗 CMOS 技術實現(xiàn)的點陣圖形 LCD 模塊，有 8 位的微處理器接口，通過內部的 128 64 位映射 DDRAM 實現(xiàn) 128 點 64 點大小的平板顯示。 KS0107B 不與 CPU 發(fā)生聯(lián)系，只要提供電源就能產生行驅動信號和各種同步信號，比較簡單。 圖 液晶顯示模塊 GXM12864 的工作原理圖 電位器 R15 的作用是調節(jié)提供給驅動器的供壓，從而調節(jié)液晶顯示的對比度。數(shù)據線 DB0～ DB7 和單片 機的 P0 口相連，控制線 D/I、 R/W 和片選線 /CSA、 /CSB 分別與單片機 P2 口的 0 腳相連，使能線與 相連。為避免液晶模塊的損壞，在加液晶驅動電壓 V0/VEE 時需要比加邏輯電壓 VDD 滯后 50ms；在關電時，液晶驅動電壓V0/VEE 需要比邏輯電壓 VDD 提前 50ms 關斷。 表 GXM12864 的引腳定義 引腳名稱 引腳定義 /CSA、 /CSB 片選 2 VSS 數(shù)字地 VDD 邏輯電源 +5V V0 對比度調節(jié) D/I 指令數(shù)據通道 R/W 讀 /寫選擇 E 使能信號、高電平有效 DB0DB7 8 位數(shù)據線 RST 復位信號 VEE 液晶驅動電源 A、 K 背光正電源端、背光接地端 25 電源模塊 在一般情況下，液晶器件的驅動需要兩種不同的電源電壓，一種是 +5V(工作電壓 )，另一種是 10V(背景光對比度調節(jié)電壓 )。液晶電源電路的作用就是將電壓轉換成這兩種電壓信號輸出 ，為液晶顯示模塊提供工作電壓。 MAX1677 是雙電壓輸出升壓 DCDC 變換器，它是一種專門為 LCD 提供電源的芯片，可以產生兩種可調電壓輸出。 電源模塊電路如圖 所示。 26 圖 電源模塊電路 電路中的其他器件說明如下。 D D2 是反相耐壓大于 16V 的肖特基二極管，也可選用具有相同耐壓參數(shù)的其他型號二極管。如果不是用欠電壓監(jiān)測的話，只需要將第三引腳（ LBI）接地即可。 單片機模塊 由于內部液晶控制器的存在，單片機可直接與 GXM12864 相連，不必使用其他的接口芯片。其工作原理圖見附錄 2 所示。 28 記憶單元電路 I2C 總線簡介 I2C 總線，是 Inter Integrated Circuit Bus 的縮寫，即“內部集成電路總線”。目前， Philips 公司和其他集成電路制造商推出了很多基于 I2C 總線的外圍器件。協(xié)議允許總 線接入多個器件，并支持多主工作?？偩€按照一定的通信協(xié)議進行數(shù)據交換。 一個典型的 I2C 總線標準的 IC 器件，其內部不僅有 I2C 接口電路，還可將內部各單元電路劃分成若干相對獨立的模塊，它只有二根信號線，一根是雙向的數(shù)據線 SDA，另一根是時鐘線 SCL。在信息的傳輸過程中， I2C 總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器）。地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調整的類別及需要調整的量。 I2C 總線接口電路如圖 所示。主器件的功能是啟動在總線上傳送數(shù)據，并產生時鐘脈沖，以允許與被尋址的器件進行數(shù)據傳送。一般來講，任何器件均可以稱為從器件，只有單片機才能稱為主器件。 傳統(tǒng)的單片機串行接口的發(fā)送和接收一般都分別各用一條線，而 I2C 總線則根據器件的功能通過軟件程序使其工作于發(fā)送或接收方式。主器件用于啟動總線上傳送數(shù)據并產生時鐘以開放傳送的器件，此時任何被尋址的器件 30 均被認為是從器件。 總線上主和從（即發(fā)送和接收）的關系取決于此時數(shù)據傳送的方向。連接總線器件的輸出級必須是集電極或漏極開路，以具有線“與”功能，當總線空閑時，兩根線都是高電平。連接到總線的接口數(shù)量只由總線電容是 400pF 的限制決定。 AT24C01 中帶有片內尋址寄存器。所有字節(jié)都以單一操作方式讀取。圖 為 AT24C01 的引腳圖。在該引腳的上升沿時，系統(tǒng)將數(shù)據輸入到 每個 EEPROM 器件，在下降沿時輸出。該引腳為開漏極驅動，可雙向傳送數(shù)據。為器件地址輸入端。當該引腳為高電平時禁止寫入，為低電平時可正常讀 /寫數(shù)據。一般輸入 +5V 電壓。 硬件原理圖 記憶單元硬件原理圖如圖 所示。 32 圖 記憶單元硬件原理圖 電磁閥控制電路 電磁閥選用脈沖式電磁閥， 為以 色列 BERMAD公司出品，其控制電路原理如圖 。當關斷時則在 AB兩端加一反向脈沖，水閥就會關閉。電路設計上采用多路模擬開關組合成一組雙刀雙擲開關，在 AT89C51 33 的控制下，將正脈沖或負脈沖加到電磁閥的控制線 AB兩端?？稍谠械睦鲜綕袷剿砑尤氪裴樅透苫晒埽裴橂S著用水的流動而旋轉使得干簧管動作發(fā)出開關信號，作為計量信號。 (2) 安全保護電路 安全保護電路，利用 AT89C51可編程的 1/O中斷口接到水表的外封裝上實現(xiàn)保護。這樣就能有效地防止私拆或惡意破壞水表的事件發(fā)生。外部數(shù)據讀取設備可通過水表的 485接口，將水表的數(shù)據讀出，實現(xiàn)自動抄表功能。密碼寄存器可以由用戶設置，作為訪問 Mifarel 卡的快速密碼訪問區(qū)，可以保存密碼 A 和密碼 B 類型的預設密碼。 ID 的實際取值范圍為 1~254,因為 0 和 255 分別用于標識主控制設備和“ getID”申請。 （ 2） 05H（協(xié)議配置寄存器） MSB LSB 保留 保留 保留 Binary timeout Extend ID Binary Autostart 為用于“連續(xù)讀”模式下工作范圍內存在多張 Mifarel 卡時的卡片識別控制。該位默認值為 0。為 1時開啟超時控制。 Extend ID 位為 0 時，執(zhí)行“ c” “ s” “ m”命令時，傳送 Mifarel 卡序列號前不傳送卡片類型字節(jié)（ TAGID）；為 1 時，傳送 Mifarel 卡序列號前先發(fā)送 1B 卡片類型。該位默認值為 0。為 0 時，使用 ASCII 通信協(xié) 37 議；為 1 時，使用 Binary 通信協(xié)議。 Autostart 位為 0 時， H6152 在上電復位后自動進入“連續(xù)讀”模式（即讀寫模塊反復與工作范圍內的 Mifarel 卡進行通信，讀取其序列號）；為 1 時僅在讀寫模塊接收到“ c”命令時才進入“命令”模式。該位的默認值為 1。H6152 支持兩種串行異步通信協(xié)議： ASCII 協(xié)議和 Binary（比特流）協(xié)議。 ASCII 通信 協(xié)議的幀結構如下： 命令（ 1~2 字節(jié)） 數(shù)據（ N 字節(jié)） 一幀的內容實際上就是一個字符串，其中，命令不分通常為 1~2 個字節(jié)，根據命令的不同后面跟隨的數(shù)據內容和長度也不相同， N 字節(jié)的數(shù)據部分需要將待傳送的數(shù)據轉化為十六進制后以 ASCII 形式發(fā)送。 （ 1） Reset（系統(tǒng)軟復位） 發(fā)送部分： 命令 數(shù)據 “ X” 無 39 接受部分： 回答 數(shù)據 無 “ ” +CR+LF 該命令將使 H6152 軟復位，返回值中的 CR、 LF分別指 ASCII 碼中的回車符和換行符，其 ASCII 碼值為 13H 和 10H。只有 H6152 的 05H 寄存器的Extend ID 位為 1 時，才會再返回數(shù)據中增加一個字節(jié)的射頻卡的類型說明。該命令只有在H6152 天線有效范圍內只有一張卡片時才有效。 （ 5） Read（讀操作） 發(fā)送部分： 命令 數(shù)據 “ r”讀模塊 快號（ 1 字節(jié)） “ rv”以數(shù)值方式讀數(shù)據塊 快號（ 1 字節(jié)） “ re”讀 H6152 工作寄存器內容 快號（ 1 字節(jié)） 接收部分： 回答 數(shù)據 42 無 讀塊，返回 16B 選定塊內容：以數(shù)值方式讀數(shù)據塊 ，返回 4B數(shù)值塊內容：讀工作寄存器內容 “ N”無卡 無 “ I”無數(shù)值塊 無 “ F”讀失敗 無 該命令用于讀取選定卡上的塊或 H6152 工作寄存器中的