西北民族大學(xué) 馬 祥 黃冬林 李貽昌 劉 海 梁婷婷

基于51單片機(jī)的非接觸式lC門禁卡設(shè)計(jì)

西北民族大學(xué) 馬 祥 黃冬林 李貽昌 劉 海 梁婷婷

電子技術(shù)的發(fā)展使得各種各樣的電子產(chǎn)品都趨于方便攜帶和小型化，從而也使得非接觸式IC卡控制系統(tǒng)有了更好更快的發(fā)展?；?1單片機(jī)的IC卡門禁系統(tǒng)是對(duì)傳統(tǒng)門等帶來的巨大改變，通過一鎖一卡或一鎖多卡，甚至是多鎖一卡的形式進(jìn)行管理，設(shè)計(jì)上選擇高效，可靠的器件。系統(tǒng)的硬件組成有單片機(jī)電路，RC522的工作原理等，軟件設(shè)計(jì)方面使用C語(yǔ)言開發(fā)工具進(jìn)行編程。

51單片機(jī)；IC門禁卡；非接觸式

1 設(shè)計(jì)背景

我國(guó)目前對(duì)門禁系統(tǒng)的研究已進(jìn)入關(guān)鍵的研發(fā)時(shí)期，但在制造和設(shè)計(jì)方面還存在著很多問題。在技術(shù)方面，我國(guó)很多很多廠家都是仿制國(guó)外優(yōu)秀的門禁系統(tǒng)，造成價(jià)格很昂貴。非接觸式IC卡的研究和使用也只是近幾年在個(gè)別發(fā)達(dá)國(guó)家的事。

2 設(shè)計(jì)意義

智能門禁系統(tǒng)是建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的安全系統(tǒng)，作為一種新型現(xiàn)代化安全系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)把自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施結(jié)合起來。門禁系統(tǒng)，它是集微機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，涉及電子，機(jī)械，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)等諸多領(lǐng)域，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。

3 系統(tǒng)主要器件的選擇

系統(tǒng)主要有單片機(jī)最小系統(tǒng)和24C02串行EEPROM.FRIDRC522射頻識(shí)別非接觸式IC卡片組成。

3.1 主控器件

本設(shè)計(jì)是STC89C52RC單片機(jī)為控制核心，RC522為非接觸式IC卡讀寫器?；贔RID的視頻識(shí)別技術(shù)綜合實(shí)現(xiàn)所有功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)框圖

表1 HS12864產(chǎn)片與單片機(jī)連接接口

3.2 12864液晶

（1）HS12864產(chǎn)片與單片機(jī)連接接口（表1）

（2）12864讀寫操作時(shí)序

八位并口寫操作時(shí)序（圖2）：

圖2 八位并口寫操作時(shí)序圖

八位并口讀操作時(shí)序（圖3）：

圖3 八位并口讀操作時(shí)序圖

串行連接操作時(shí)序（圖4）：

圖4 串行連接操作時(shí)序圖

串行數(shù)據(jù)傳送共分三個(gè)字節(jié)完成：

第一字節(jié)：串行控制---格式 11111ABC

A 為數(shù)據(jù)傳送方向控制：H表示數(shù)據(jù)從 LED 到 MCU 到MCU, L表示數(shù)據(jù)從MCU 到 LCD

B 為數(shù)據(jù)類型選擇：H表示數(shù)據(jù)是顯示數(shù)據(jù)，L 表示數(shù)據(jù)是控制指令C固定為零

第二字節(jié)：（并行）8位數(shù)據(jù)的高4位---格式 DDDD0000

第三字節(jié)：（并行）8位數(shù)據(jù)的低4位---格式 0000DDDD

3.3 RFID-RC522智能門禁卡

讀卡器通過天線發(fā)射激勵(lì)信號(hào)（一組固定頻率的電磁波），IC卡進(jìn)入讀寫器工作區(qū)內(nèi)，被讀寫器信號(hào)激勵(lì)。在電磁波的激勵(lì)下，卡內(nèi)的LC串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)累計(jì)的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可以作為電源為其他電路提供工作電壓，供卡內(nèi)集成電路工作所需。

4 硬件電路設(shè)計(jì)及其原理

智能充電器硬件的設(shè)計(jì)有單片機(jī)電路，充電控制電路，電壓轉(zhuǎn)換電路等：?jiǎn)纹瑱C(jī)電路充電控制實(shí)現(xiàn)充電器的智能化控制。

4.1 最小系統(tǒng)的原理圖（圖5）

單片機(jī)最小系統(tǒng)由電源接口，開關(guān)，時(shí)鐘電路，下載接口，復(fù)位電路和STC89c52單片機(jī)組成。

圖5 最小系統(tǒng)的原理圖

4.2 12864原理圖

選用并行讀寫模式，故根據(jù)引腳定義，通過Vout腳引出，通過電位器調(diào)節(jié)后，從接口的V0腳引入模塊用來驅(qū)動(dòng)LCD。直接驅(qū)動(dòng)LCD的是V0，V0電壓越高，對(duì)比度越深。其原理圖如圖6所示：

圖6 12864原理圖

5 程序設(shè)計(jì)

智能卡系統(tǒng)主要由單片機(jī)通過RC522控制，當(dāng)其完成檢測(cè)到有非接觸卡IC卡進(jìn)入場(chǎng)內(nèi)，產(chǎn)生耦合，對(duì)卡內(nèi)信息進(jìn)行讀寫，其數(shù)據(jù)的傳輸根據(jù)協(xié)議的內(nèi)容，可有IIC,SPI,UART等通信方式進(jìn)行通信。智能卡系統(tǒng)程序需要完成以下功能：

（1）矩陣鍵盤，可以設(shè)置是IC卡信息錄入和IC信息輸入；

（2）矩陣鍵盤，可以設(shè)置密碼開鎖及密碼重置；

（3）IC卡長(zhǎng)時(shí)間放在RC522接觸區(qū)時(shí)，閉鎖關(guān)閉；

（4）系統(tǒng)按鍵，IC卡輸入，IC卡登記，密碼輸入，等級(jí)提示音；

（5）用12864液晶顯示功能狀態(tài)。

程序流程圖如圖7所示：

圖7 程序流程圖

[1]陳國(guó)棟．基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D]．碩士論文長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2005:15-36．

[2]韓瑜,焦小澄．高效的LCD模塊顯示程序設(shè)計(jì)方法[J]．計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2004,22(1):123-126．

[3]安靜宇．基于非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]．西安科技大學(xué),2006:12-45．

[4]黃菊生．基于智能IC卡的網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[D]．碩士論文長(zhǎng)沙:湖南大學(xué),2003:69-95．

[5]趙妍妮．I2C總線的單片機(jī)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用[J]．微機(jī)發(fā)展,2001,12(4):172-174．

[6]游戰(zhàn)清,李蘇劍,張益強(qiáng),等．無線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)理論與與應(yīng)用[M]．北京:電子工業(yè)出版社,2004:95-121．

馬祥（1994—），男，寧夏人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于西北民族大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。