李志強(qiáng),盛 健
九江學(xué)院電子工程學(xué)院,江西九江 332005
九江學(xué)院電子工程學(xué)院室內(nèi)田徑館二樓,有一個(gè)大型的羽毛球館,運(yùn)營(yíng)初期,計(jì)劃采用由計(jì)算機(jī)組成軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行管理。通過對(duì)比,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件成本較高,外圍擴(kuò)展也受很大限制。實(shí)際運(yùn)營(yíng)中,采用的是手工登記,該方法存在效率低,統(tǒng)計(jì)難度太,會(huì)員卡的安全性差等缺陷?;谶@樣的應(yīng)用背景,提出了一種價(jià)格低廉,操作簡(jiǎn)單,安全性強(qiáng)的基于單片機(jī)的電子管理系統(tǒng)。
整個(gè)系統(tǒng)分為主控制器、非接觸式IC卡讀卡電路、外部存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路、鍵盤和LCD顯示電路六個(gè)部分。由于系統(tǒng)外圍電路比較多,處理工作復(fù)雜,所需I/O端口較多,本設(shè)計(jì)采用AVR系列的ATMEGA128單片機(jī),做為主控制器。ATMEGA128自帶有USART,SPI和TWI,便于對(duì)IC卡電路和外部存儲(chǔ)器等的操作。該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
當(dāng)會(huì)員使用場(chǎng)地時(shí),IC卡讀卡電路讀取會(huì)員卡的內(nèi)容,將數(shù)據(jù)傳送給主控制器,主控制器根據(jù)從IC卡上讀取的信息,在外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中,查找相對(duì)應(yīng)的會(huì)員卡的具體內(nèi)容。管理人員可通過矩陣鍵盤,控制主控制器,開始對(duì)其使用的羽毛球場(chǎng)地計(jì)時(shí)和扣費(fèi),并將各片羽毛球場(chǎng)地使用信息在LCD或大型點(diǎn)陣屏上顯示,實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。
Philips公司的MFRC500一種應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中的高集成讀卡IC,該IC利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念,完全集成了13.56MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,使用Philips公司的MFRC500芯片作為核心,加上一定的外圍電路,構(gòu)成非接觸式IC卡讀卡電路,從而與主控單片機(jī)進(jìn)行對(duì)接,讀寫卡電路如圖2所示。
圖2 非接觸式IC卡讀卡電路圖
系統(tǒng)中,外部存儲(chǔ)器采用的是AT24C256,它是一個(gè)256位串行E2PROM,內(nèi)部含有32768個(gè)字節(jié),采用先進(jìn)的CMOS技術(shù),實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗,內(nèi)部有一個(gè)64字節(jié)頁(yè)寫緩沖器,該器件通過I2C總線接口進(jìn)行操作。其存儲(chǔ)容量和簡(jiǎn)便的操作方式,完全滿足系統(tǒng)的需求。
圖3 系統(tǒng)流程圖
本系統(tǒng)時(shí)鐘電路以DS1302芯片為核心,它是一款廉價(jià)的高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路,它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí),具有閏年補(bǔ)償功能。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信,并可采用突發(fā)方式,一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘數(shù)據(jù),內(nèi)含主電源后備電源雙電源引腳,同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓流充電的能力,能為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)和持續(xù)的計(jì)時(shí),供系統(tǒng)計(jì)時(shí)扣費(fèi)提供基礎(chǔ)信息。
因?yàn)樵诒鞠到y(tǒng)中要顯示各場(chǎng)地使用等信息,選用了FYD12864液晶模塊,以漢字和圖形的方式顯示相關(guān)內(nèi)容。FYD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式,其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字,和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集,利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令,可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。鍵盤的設(shè)計(jì)是采用行列式(矩陣式) 的鍵盤,用于輸入相關(guān)信息。
單片機(jī)主要顯示場(chǎng)地信息,采用中斷方式來查詢非接觸式IC卡讀卡電路的信息。單片機(jī)通過并口來控制非接觸式IC卡讀卡電路,鍵盤和LCD顯示電路。時(shí)鐘信號(hào)則由SPI口獲取,同時(shí)采用TWI對(duì)外部存儲(chǔ)電路采集數(shù)據(jù),系統(tǒng)主要工作流程如圖3所示。
本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在低成本,高安全性。本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),可以大大的節(jié)約羽毛球館管理運(yùn)營(yíng)成本和管理的安全性和方便性。目前市場(chǎng)上還難以找到類似產(chǎn)品,該設(shè)計(jì)具有一定的市場(chǎng)推廣價(jià)值。
[1]師建英,郭寶增.淺談非接觸式IC卡—.金卡工程,2005(6).
[2]張友生.基于IC 卡的電子支付模型研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2002.
[3]李海華,等.用于非接觸式IC卡的高頻接口模塊設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng),2004(3).
[4]馬永翔.基于AVR單片機(jī)的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2008,30(4).