基于單片機(jī)的IC門禁卡的設(shè)計(jì)

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1、物理與電子學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的IC門禁卡的設(shè)計(jì)論文作者：論文合作者專 業(yè)：班 級(jí)：指導(dǎo)教師：完成日期：目 錄摘要1、引言2、1602液晶顯示器2.1、液晶顯示器2.2、液晶顯示簡(jiǎn)介2.3、1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能2.4、1602LCD的指令說明及時(shí)序2.5、1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表2.6、1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過程2.7、硬件原理圖2.8、程序流程圖2.9、軟件代碼3、RC522 RFID 讀卡模塊4、DS13025、硬件設(shè)計(jì)5.1、非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)的構(gòu)成5.2、非接觸式IC卡的特點(diǎn)5.3、非接觸式IC卡的功能組成5.4、射頻接口電

2、路5.5、數(shù)字電路部分6、軟件設(shè)計(jì)6.1、編程語言的選擇6.2、主程序設(shè)計(jì)6.3、MF RC522應(yīng)用子程序設(shè)計(jì)7、 PCB圖8、 原理圖9、 元器件清單10、 實(shí)物圖11、結(jié)束語12、參考文獻(xiàn)基于單片機(jī)的IC門禁卡的設(shè)計(jì)摘 要：本論文介紹了一種基于非接觸式IC卡的門禁管理系統(tǒng)，非接觸式IC卡是IC卡領(lǐng)域的一項(xiàng)新興技術(shù)，它是射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。論文介紹了該門禁系統(tǒng)的硬件組成、軟件組成?？蔀槿耸?、保安等管理部門提供安全、實(shí)用、方便的管理。論文又詳細(xì)地闡述了射頻識(shí)別技術(shù)，非接觸式IC卡讀卡器的硬件和軟件設(shè)計(jì)。本論文系統(tǒng)分析了非接觸式IC卡門禁技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和非接觸式IC卡技術(shù)在門

3、禁系統(tǒng)中使用的優(yōu)點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)射頻技術(shù)原理和射頻卡在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，分析比較了門禁系統(tǒng)的幾種方案，結(jié)合本系統(tǒng)的要求特點(diǎn)加以改進(jìn)。關(guān)鍵詞：非接觸式IC卡 液晶顯示 射頻技術(shù)1、引言隨著以人為本的社會(huì)生活意識(shí)的提高，越來越多的住戶對(duì)小區(qū)的安全防范意識(shí)也不斷的增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)小區(qū)管理的智能化勢(shì)在必行。該系統(tǒng)無需鋪設(shè)通訊線路，相對(duì)而言成本低、可靠性高、便于維護(hù)，尤其利于現(xiàn)有老社區(qū)、舊辦公樓的智能化改造。門禁系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)最主要的保安系統(tǒng)之一，和傳統(tǒng)的保安設(shè)備不同。門禁系統(tǒng)已由早期單純的門道及鑰匙管理，發(fā)展為一套完整的出入管理系統(tǒng)，并且通過采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使整套系統(tǒng)的操作和自身資源的使用不

4、再受時(shí)間和地域的限制。非接觸式IC卡門禁管理系統(tǒng)讀卡器是以非接觸IC卡射頻識(shí)別技術(shù)為核心，使用戶使用方便和管理方便為目的，具有高安全性、高可靠性的管理系統(tǒng)。非接觸式IC卡門禁管理系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化、重要區(qū)域的通行等。2、 1602液晶顯示器2.1 液晶顯示器在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。體積小、重量輕液晶顯示器通

5、過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。功耗低相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。2.2 液晶顯示簡(jiǎn)介液晶顯示原理液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。液晶顯示器的分類液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有

6、多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）三種。液晶顯示器各種圖形的顯示原理:線段的顯示點(diǎn)陣圖形式液晶由MN個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3

7、FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。字符的顯示用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每

8、行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。漢字的顯示漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5右邊為2、4、6根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)直到32B顯示完就可以LCD上得到一個(gè)完整漢字。2.3 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否

9、帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖2-1所示：圖2-1 1602LCD尺寸圖1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個(gè)字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引腳功能說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表2-2所示:表2-2：引腳接口說明表第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：R

10、S為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。2.4 1602LCD的指令說明及時(shí)序1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表2-3所示：表2-3：控制命令表1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過

11、指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，

12、低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。與HD44780相兼容的芯片時(shí)序表如下：表2-4：基本操作時(shí)序表讀寫操作時(shí)序如圖2-5和2-6所示：圖2-5 讀操作時(shí)序圖2-6 寫操作時(shí)序2.5 1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙

13、標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖2-7是1602的內(nèi)部顯示地址。圖2-7 1602LCD內(nèi)部顯示地址例如第二行第一個(gè)字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶

14、模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖2-8所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”圖2-8 字符代碼與圖形對(duì)應(yīng)圖2.6 1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過程延時(shí)15mS寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）延時(shí)5mS寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）延時(shí)5mS寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)寫指令38H：顯示模式設(shè)置寫指令08H：

15、顯示關(guān)閉寫指令01H：顯示清屏寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置2.7 硬件原理圖1602液晶顯示模塊可以和單片機(jī)AT89C51直接接口，電路如圖10-60所示。圖10-60 硬件原理圖2.8 程序流程圖圖10-61 軟件流程圖2.9 軟件代碼#include #include sbit rs= P20;sbit rw = P21;sbit ep = P22;unsigned char code dis1 = ;unsigned char code dis2 = 0772-2686915;void delay(unsigned char ms)unsigned cha

16、r i;while(ms-)for(i = 0; iVcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc20;i-)/循環(huán)8次移位SCLK=0;temp=addr;DIO=(bit)(temp&0 x01);/每次傳輸?shù)妥止?jié)addr=1;/右移一位SCLK=1;/發(fā)送數(shù)據(jù)for(i=8;i0;i-)SCLK=0;temp=dat;DIO=(bit)(temp&0 x01);dat=1;SCLK=1;CE=0;/數(shù)據(jù)讀取子程序unsignedcharRead1302(unsignedcharaddr)unsignedchari,temp,dat1,dat2;CE=0;SCLK=0;CE=

17、1;/發(fā)送地址for(i=8;i0;i-)/循環(huán)8次移位SCLK=0;temp=addr;DIO=(bit)(temp&0 x01);/每次傳輸?shù)妥止?jié)addr=1;/右移一位SCLK=1;/讀取數(shù)據(jù)for(i=8;i0;i-)ACC_7=DIO;SCLK=1;ACC=1;SCLK=0;CE=0;dat1=ACC;dat2=dat1/16;/數(shù)據(jù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換dat1=dat1%16;/十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制dat1=dat1+dat2*10;return(dat1);/初始化DS1302voidInitial(void)Write1302(WRITE_PROTECT,0X00);/禁止寫保護(hù)Write13

18、02(WRITE_SECOND,0 x56);/秒位初始化Write1302(WRITE_MINUTE,0 x34);/分鐘初始化Write1302(WRITE_HOUR,0 x12);/小時(shí)初始化Write1302(WRITE_PROTECT,0 x80);/允許寫保護(hù)4.6硬件原理圖4.7程序流程圖5、硬件設(shè)計(jì)采用Philips公司的非接觸式IC卡Mifare 1卡，以M1卡作為用戶卡，以用戶卡的序列號(hào)SN（全球唯一） 為依據(jù)控制門的開啟。硬件電路主要由MIFARE卡讀寫模塊ZLG500A及天線、中央控制、數(shù)據(jù)傳輸、主控制器AT89C52、鍵盤、顯示器、門禁記錄與授權(quán)卡號(hào)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路以

19、及電磁門鎖等部分組成，其硬件框圖如圖2所示：5.1、非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)的構(gòu)成非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)由非接觸式IC卡、讀卡器和PC管理機(jī)組成，此外還包括外部門禁設(shè)備。（1)讀卡器：是門禁系統(tǒng)的主要設(shè)備，直接與PC機(jī)通過RS522串行口相連，只要有非接觸式IC卡進(jìn)入讀卡器天線射頻能量范圍，讀卡器便通過射頻信號(hào)與IC卡通信，認(rèn)證密碼，讀取卡中的數(shù)據(jù)，并將其存入計(jì)算機(jī)中。(2)非接觸式IC卡：相當(dāng)于開門鑰匙，它是通過磁力線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流向讀卡器發(fā)射卡內(nèi)信息，完成讀卡工作的。(3)PC管理機(jī)：門禁系統(tǒng)有不同的構(gòu)成方案，一種是讀卡器不帶存儲(chǔ)器，PC機(jī)直接與讀卡器相連，讀卡信息實(shí)時(shí)地傳送給PC機(jī)。另一種

20、是讀卡器獨(dú)立工作，內(nèi)部用較大的存儲(chǔ)器存放讀卡數(shù)據(jù)，采用采集器采集讀卡器中的數(shù)據(jù)，再傳送到PC管理機(jī)上。在本設(shè)計(jì)中采用的是第一種方案。(4)門禁設(shè)備：門禁設(shè)備由讀卡器中單片機(jī)的I/O口根據(jù)刷卡情況發(fā)出控制信號(hào)控制，密碼認(rèn)證通過開門，否則不開門。在讀卡器上用喇叭來仿真。5.2、非接觸式IC卡的特點(diǎn)非接觸式IC卡系統(tǒng)由非接觸式IC卡和非接觸式IC卡讀卡器構(gòu)成。非接觸式IC卡與接觸式IC卡相比，有以下特點(diǎn)：可靠性高、壽命長(zhǎng)操作快捷便利動(dòng)態(tài)處理成本較高安全性高5.3、非接觸式IC卡的功能組成本論文采用的非接觸式IC卡是Philips公司的MIFARE 1卡。非接觸式IC卡的功能組成如圖4所示： 圖4 非

21、接觸式IC卡的功能組成圖5.4、射頻接口電路在射頻接口電路中，波形轉(zhuǎn)換模塊接收讀卡器上的1356MHZ的無線電調(diào)制頻率，一方面送調(diào)制解調(diào)模塊，另一方面進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換，將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后對(duì)其整流濾波，由電壓調(diào)節(jié)模塊對(duì)電壓進(jìn)行進(jìn)一步的處理，包括穩(wěn)壓等，最終輸出供給卡片上的各電路。在身份識(shí)別單元的設(shè)計(jì)中，只有確定了RFID卡，才能設(shè)計(jì)讀卡器等其余硬件。所以首先應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求來選定RFID卡。系統(tǒng)的主要參數(shù)要求如下：工作頻率：1356MHz通信頻率：106K波特率防沖突：同一時(shí)間可處理多張卡讀寫距離：在100mm(與天線形狀有關(guān))能方便、快速傳遞數(shù)據(jù)半雙工通信方式數(shù)據(jù)處理完整且安全典型處理時(shí)間小

22、于200ms通過前面分析，目前我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上Philips公司的Mifare 1卡及其芯片產(chǎn)品占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合本門禁系統(tǒng)的要求，考慮到產(chǎn)品的技術(shù)性能要求成熟可靠，安全保密性高，盡量選擇符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。最后確定選用Philips公司的性價(jià)比高的Mifarel卡，讀寫芯片MF RC522，其特性完全符合本系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。5.5、數(shù)字電路部分ATR請(qǐng)求模塊：當(dāng)一張卡片處在讀卡器天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)，程序員控制讀卡器向卡片發(fā)出REQUEST all(或REQUEST std)命令后，卡片的ATR模塊將啟動(dòng)，將卡片中的卡片類型號(hào)共2個(gè)字節(jié)傳送給讀卡器，建立卡片與讀卡器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。如果不進(jìn)行第一步

23、的ATR工作，讀卡器對(duì)卡片的其他操作(讀、寫等操作)將不會(huì)進(jìn)行。AntiCollision防重疊模塊：防(卡片)重疊功能，如果有多張卡片處在讀卡器的天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)，AntiCollision模塊的防重疊功能將被啟動(dòng)工作。在程序員控制下的讀卡器將會(huì)首先與每一張卡片進(jìn)行通信，取得每一張卡片的系列號(hào)。由于每一張卡片都有其唯一的序列號(hào)，因此讀卡器根據(jù)卡片的序列號(hào)來識(shí)別已選的卡片，讀卡器中MFRC500芯片的AntiCollision防重疊功能配合卡片上的防重疊功能模塊，由程序員來控制讀卡器，根據(jù)卡片的序列號(hào)來選定一張卡片。被選中的卡片將直接與讀卡器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，未被選擇的卡片處于等待狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)

24、備與讀卡器進(jìn)行通信。選擇模塊：主要用于卡片的選擇當(dāng)卡片與讀卡器完成了上述的二個(gè)步驟，想要對(duì)卡片進(jìn)步操作時(shí)，必須先對(duì)卡片進(jìn)行“選擇”操作，以使卡片真正地被選中。被選中的卡片將存儲(chǔ)在卡片上的卡片的容量傳送給讀卡器。當(dāng)讀卡器收到信息后，就可以對(duì)卡片進(jìn)行深一步的操作了。認(rèn)證模塊：在確認(rèn)了上述的三個(gè)步驟，確認(rèn)已經(jīng)選擇了一張卡片時(shí)，程序員對(duì)卡片進(jìn)行讀寫操作之前，必須對(duì)卡片上已經(jīng)設(shè)置的密碼進(jìn)行認(rèn)證，如果匹配，則允許進(jìn)一步的讀、寫操作?？ㄆ嫌?6個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)都可分別設(shè)置各自的密碼，互不干涉。因此每個(gè)扇區(qū)可獨(dú)立地應(yīng)用于一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合。整個(gè)卡片可以設(shè)計(jì)成“一卡通”形式來應(yīng)用。三遍認(rèn)證的令牌原理框圖如圖5所示：

25、(C)(E) 圖5 三次相互認(rèn)證的令牌原理框圖6、軟件設(shè)計(jì)6.1、編程語言的選擇軟件是整個(gè)門禁控制系統(tǒng)的靈魂，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)有賴于相應(yīng)軟件的編制。而軟件編制先要選擇合適的編程語言。對(duì)AT89C52單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)而言，所有的控制都是由單片機(jī)程序控制實(shí)現(xiàn)。C語言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，在國(guó)際上十分流行，它既可用來編寫計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序，也可用來編寫一般的應(yīng)用程序，用它編寫的程序，具有較好的可讀性可移植性。德國(guó)Keil軟件公司的C51編譯器可以直接對(duì)8051單片機(jī)的內(nèi)部特殊功能寄存器IO口進(jìn)行操作，直接訪問片內(nèi)或片外存儲(chǔ)器，還可以進(jìn)行各種位操作，能夠產(chǎn)生簡(jiǎn)潔、高效率的程序代碼，

26、在代碼質(zhì)量上可以與匯編語言相媲美。因此在本讀卡器中使用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。6.2、主程序設(shè)計(jì)軟件主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，主要完成初始化，控制程序的流向，調(diào)用子程序等功能。其工作流程如圖6所示。上電復(fù)位后，程序開始運(yùn)行。首先是初始化的工作。包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)I/O口及內(nèi)部寄存器變量初始化，使整個(gè)系統(tǒng)處于一個(gè)確定的工作狀態(tài)。 定時(shí)器TO和T1的初值的設(shè)置：定時(shí)計(jì)數(shù)器Tl用作串口通信的波特率發(fā)生器，波特率為9600bits；定時(shí)計(jì)數(shù)器T0用作定時(shí)計(jì)數(shù)器，定時(shí)時(shí)間為65ms。 中斷請(qǐng)求控制寄存器的設(shè)置，包括定時(shí)計(jì)數(shù)器的中斷標(biāo)志、外中斷1的觸發(fā)方式控制位、串行發(fā)送接收中斷標(biāo)志、中斷的使能。LED顯示器工作狀態(tài)

27、寄存器的設(shè)置，包括譯碼方式選擇、亮度調(diào)節(jié)、掃描位數(shù)設(shè)定、待機(jī)開關(guān)。 讀卡芯片工作寄存器的設(shè)置，包括緩沖區(qū)、天線、詢卡操作的相關(guān)寄存器的設(shè)置。然后進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，依次詢問是否需要回鈴、呼叫用戶、設(shè)置管理RFID卡(新卡注冊(cè)或舊注銷)等。YN讀卡寫卡是寫卡 圖6 主程序工作流程圖 6.3、MF RC522應(yīng)用子程序設(shè)計(jì)單片機(jī)對(duì)Mifare非接觸式智能卡的控制是通過MF RC522來實(shí)現(xiàn)的，MF RC522是單片機(jī)和MIFAR目接觸式智能卡之間的通信載體。單片機(jī)對(duì)MF RC522的控制是以單片機(jī)發(fā)出MF RC522的指令來達(dá)到的，MF RC522收到指令之后執(zhí)行這些指令。單片機(jī)對(duì)MFRC522的某一指

28、令操作不是簡(jiǎn)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(duì)MF RC522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。6.31、AT89C52對(duì)MF RC522的初始化寫41H到寄存器RxControl2： 譯碼源來自內(nèi)部寫5BH到寄存器TxControl： 使能TXl和TX2腳，設(shè)置調(diào)制源來自內(nèi)部寫ADH到寄存器BitPhase： 設(shè)置天線的位相值寫OOH到寄存器MfOutSelect： 設(shè)MFOUT引腳為低電平6.32、AT89C52對(duì)MF RC522的操作AT89C52是通過對(duì)MF RC522的控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)Mi fare l卡的讀寫操

29、作，所以在軟件上我們首先要設(shè)計(jì)好AT89C52對(duì)MF RC522的控制，主要有以下三方面：(1)設(shè)置MF RC522的狀態(tài)：(2)通過讀MF RC522的狀態(tài)標(biāo)志來監(jiān)視MF RC522的工作情況；(3)發(fā)送命令，要求MF RC522執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)上述的控制操作都是通過讀寫MF RC522的寄存器來實(shí)現(xiàn)的：設(shè)置MFRC522就是設(shè)置寄存器的某些位；監(jiān)測(cè)MF RCS00即讀狀態(tài)寄存器的標(biāo)志位；執(zhí)行命令要向命令寄存器寫入命令代碼以及通過FIFO緩沖寄存器向緩沖區(qū)寫入令參數(shù)。6.33、AT89C52對(duì)MF RC522的控制指令A(yù)T89C52對(duì)MF RC522的控制過程是：AT89C52先通過FI

30、FO緩沖區(qū)將指令寫到Command寄存器中，而后MF RC522讀取這個(gè)寄存器，即執(zhí)行這些指令。MF RC522的指令主要有：Request std，Request atl，Anticollision，Select，Loadkey，Authentication(Auth la，Auth lb)，Read，Write，Increment，Decrement，Restore，Transfer，Halt等等。指令的啟動(dòng)只需要將相關(guān)的命令代碼寫到Command寄存器中，執(zhí)行命令所需要的變量和數(shù)據(jù)都是通過FIFO緩沖區(qū)來傳遞，讀這個(gè)寄存器就可以知道正在執(zhí)行哪條命令。7、PCB圖8、 原理圖9、元器件清單

31、1.AT89C522.40P底座3.8P IC底座4.8P母座（IC讀寫卡專用）5.LED*2（紅、綠）6.12M晶振7.30P瓷片電容*28.10uf電解電容9.10K電阻10.1K電阻*411.16P液晶底座12.103電位器13.繼電器14.9*15萬用板15.3V紐扣電池（含底座）16.DS1302芯片17.32.768K晶振18.1602液晶19.按鍵*620.自鎖開關(guān)21.DC電源插口22.USB電源線23.導(dǎo)線若干24.蜂鳴器25.8550三極管*226.IC讀寫模塊27.IN4007二極管*310、實(shí)物圖11、結(jié)束語非接觸式IC卡具有接觸式IC卡、磁卡等其它卡類不可比擬的優(yōu)勢(shì)，

32、應(yīng)用范圍廣泛，能夠在大多數(shù)場(chǎng)合代替接觸式IC卡的使用。針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，非接觸式IC卡可以使用同一種IC卡，但是讀卡器必須針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合單獨(dú)設(shè)計(jì)。因此，非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)正在被世界各地的政府機(jī)關(guān)、銀行、廠礦企業(yè)和智能大廈等部門廣泛應(yīng)用，呈現(xiàn)出方興未艾之勢(shì)。本論文取得了以下的成果：完成了系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計(jì)。主電路采用AT89C52作為核心芯片。完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件根據(jù)與系統(tǒng)硬件之間的協(xié)議和系統(tǒng)規(guī)劃的功能，采用了模塊化設(shè)計(jì)。12、參考文獻(xiàn)1劉守義主編 智能卡技術(shù) 西安 西安電子科技大學(xué)出版社出版 20042 吳曉蘇 張中明主編 單片機(jī)原理與接口技術(shù) 北京 人民郵電出版社出版 20053 王汝琳主編 智能門禁控制系統(tǒng)北京 電子工業(yè)出版社出版 20044梁楚樵 基于Mifare非接觸式IC卡的射頻識(shí)別系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)【學(xué)位論文】武漢 武漢理工大學(xué) 20055 黃筱霞 IC卡門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)北京工商大學(xué)學(xué)報(bào) 20036 劉麗麗 非接觸式智能卡系統(tǒng)研究與開發(fā)北京 北京化工大學(xué) 2004