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dsp课程论文格式范本
基于ZLG500的XXXXXX
专业:
电子信息工程学号:
200XXX
学生姓名:
XXX 指导老师姓名:
陆叶
【内容摘要】通过对射频识别技术进行研究和分析,提出了一种以AT89S52单片机为主控核心,ZLG500B射频识别模块为前端射频主电路,通过射频识别技术来对MIFARE1S50非接触式IC卡进行读/写等操作的设计思路。
系统的成功设计使得以ZLG500B模块为核心的射频识别系统的应用开发变得更加便捷,大大缩短了其二次开发应用的周期。
系统具有体积小、功耗低、功能强、人机界面友好、可灵活扩展等特点,可直接应用于实验室门禁系统、食堂饭卡消费系统、热水卡消费系统等日常生活方面,具有广阔的应用前景。
【关键词】MIFARE1S50射频卡;ZLG500B;单片机;液晶
1绪论
1.1课题研究背景
随着现代科技、经济等产业的快速发展,以及人们生活节奏的加快,人们对信息的需求也日益增长。
动物管理系统等[1]。
在国内,由于RFID技术起步较晚,所以应用领域没有国外那么广。
目前我国RFID技术主要应用于公共交通管理、企业生产管理、校园日常管理等方面,现在很多城市都连续采用了射频公交卡。
另外,我国RFID技术应用最大的项目是第二代公民身份证[2]。
1.2RFID及MIFARE1S50介绍
射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID),又称电子标签(E-Tag)。
基本的RFID系统由三部分组成:
1)标签(Tag):
由耦合组件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码;
2)读卡器(Reader):
读取/写入标签信息的设备;
3)天线(Antenna):
在标签和读卡器之间传递射频信号。
RFID中的电子标签一般保存有约定格式的电子数据,在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面。
读卡器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,达到自动识别的目的。
通常读卡器与电脑相连,读卡器将读取到的标签信息传送到电脑进行下一步处理。
MIFARE1S50卡是一种非接触式IC卡。
非接触式IC卡又称射频卡,由IC芯片、感应天线组成,封装在一个标准的PVC卡片内。
非接触式IC卡在一定距离内,可以通过读写器完成数据的读写操作。
MIFARE1S50卡主要技术指标如下[3]:
1、无电源,自带天线,内含有加密控制逻辑和通讯逻辑电路;
2、容量为8K,分为16个扇区,每个扇区分4块,每块16个字节;
3、具有防冲突机制和快速防冲突协议,支持多卡操作,支持多种协议标准;
4、每张卡拥有全球唯一的序列号,其长度为32位。
2系统总体设计
2.1系统设计要求
2.1.1系统主要功能
系统主要研究的是基于ZLG500B模块的射频识别系统硬件平台设计,其主要包括以下功能:
1、系统可以实现对MIFARE1S50非接触式IC卡进行读/写等操作;
2、系统操作的过程中能正确显示当前的状态并具有报警提示功能;
3、系统设计提供一些完整的软、硬件输入输出接口,方便其二次开发;
4、系统自定义RS-232串口通信格式,能与PC机通信。
2.1.2系统组成
系统是一个多技术融合的技术系统,需要的基础技术包括ZLG500B射频识别模块的操作技术、单片机多机通信技术、单片机与PC的通信技术、EDA技术等。
总体上,系统由ZLG500B模块、单片机控制模块、显示模块和串口通信模块组成。
2.2系统总体设计方案
2.2.1系统设计思路
系统设计遵循先学习后应用、先简单后复杂和先模块后综合的原则。
从系统设计要求来看,
2.2.2系统模块的选取
1)主控制器模块
主控制器采用AT89S52单片机。
AT89S52单片机算术运算能力强,软件编程灵活,另外还具有功耗低、体积小、I/O口丰富和成本低等优点。
2)通信模块
利用RS-232串行通信。
串行通信只需一根数据线就可以传送数据,即数据是一位一位按顺序传送的。
RS-232是一种近距离通信的单端串行通信标准。
RS-232串行通信的最大优点就是成本低和占用I/O口较少。
3)显示模块
采用SMC1602LCD。
SMC1602是字符点阵型液晶显示模块,能显示2行字符,每行能显示16个字符。
SMC1602液晶显示器具有轻薄短小、功耗低、显示稳定、可视面积大、画面效果好、抗干扰能力强等特点。
4)电源模块
电源的性能与系统的性能有着很大的关联性。
系统选择专用电源适配器,适配器输入电压为AC100-240V,50/60HZ;输出电压为DC5V(+/-1V),电流2A。
5)其它模块
系统使用的RFID模块为ZLG500B,此模块的控制方式是串口控制。
而一块AT89S52单片机只有一个串口,也就是一块单片机并不能解决既要用于控制ZLG500B模块,又要用于和PC机通信。
此时系统的解决方案是利用两块AT89S52单片机,这样就等于拥有两个串口,就可以解决以上的问题。
2.2.3系统的最终方案
通过各个模块的分析和论证,决定系统各模块的最终方案如下:
1、控制模块:
采用AT89S52单片机做主控制器;
2、通信模块:
利用RS-232串行通信;
3、显示模块:
采用SMC1602液晶显示;
4、报警模块:
采用压电式蜂鸣器做报警提醒;
5、电源模块:
采用现成电源适配器。
系统总体方框图如图1所示。
图1系统总体方框图
3系统硬件设计
3.1系统硬件组成部分
系统硬件主要。
3.2系统主要单元电路设计
系统单元电路设计主要包括单元电路主要器件介绍、电路设计及工作原理分析和单元的具体实现电路图。
3.2.1ZLG500B模块
ZLG500B模块为非接触式IC卡读写模块,该模块采用最新的PHILIPS高集成ISO14443读卡芯片,能读/写MIFARE1S50卡。
这个器件包括了一个PCB天线和一个标准的UART接口(CMOS电平),可直接受控于主机微处理器。
模块的实物图如图2所示。
图2ZLG500B模块实物图
ZLG500B模块主要性能特征[4]:
1、双层电路板设计,双面表贴,EMC性能优良;
2、采用最新PHILIPS高集成ISO14443A读卡芯片--MFRC500;
3、UART串行接口,能外接RS-232或RS-485芯片;
4、蜂鸣器输出口,能用软件控制其输出频率及延续时间;
5、提供C51函数库,能读写模块中RC500芯片的EEPROM。
ZLG500B模块主要管脚功能描述如表1所示。
表1ZLG500B模块主要管脚描述
管脚
符号
类型
描述
J2-1
CTRL
输出
控制线输出
J2-2
BZ
输出
蜂鸣器信号输出,平时为高,输出方波或低电平
J2-3
CON485
输出
RS-485控制,平时为低,TXD发送时为高
J2-4
VCC
PWR
电源正端
J2-5
RST
复位
模块复位端
J2-6
GND
PWR
电源负端
J2-7
RXD
输入
UART接收端
J2-8
TXD
输出
UART发送端
4系统软件设计
4.1系统软件总体设计
系统软件设计采用模块化的编程方式,即将一个大的程序划分成若干个小的模块,每个模块具有自己相对的独立性,模块之间可以通过函数调用的方式相联系。
这种编程方式有助于程序的调试、修改和维护。
在编程语言方面,系统软件设计采用C语言,C语言最大的优点就是程序结构清晰、可读性强和移植性好。
系统软件设计流程为:
先在单片机开发平台编写好程序,然后编译生成hex文件,再利用程序下载软件进行程序下载。
通过反复修改和调试,最后完成设计。
软件设计包含到的环境名称:
PC机操作系统环境为WindowsXP,单片机开发平台为keiluVision3IDE,程序下载软件为Easy51Prov2.0。
系统设计要实现下位机与上位机的通信,所以根据系统要求自定义数据通信格式。
系统具体数据通信格式如表5所示。
1)上位机发送到下位机的数据(十六进制)格式为:
28个字节=0xFF+0xFE+卡类型(1字节)+密码(6字节)+操作类型(1字
节)+地址(1字节)+数据(16字节)+备用(1字节)
2)下位机发送到上位机(返回值)的数据格式为:
19个字节=0xFF+0xFE+命令字(1个字节)+扇区中的数据(16个字节)
表5系统通信数据格式
功能
上位机发送到下位机
返回值
连接
操作类型=0x41
成功:
命令字=0x00
失败:
命令字=0xFF(无卡)
读卡
操作类型=0x46
成功:
命令字=0x01
失败:
命令字=0x03(密码错误)
写卡
操作类型=0x47
成功:
命令字=0x02
失败:
命令字=0x03(密码错误)
数值(加)
操作类型=0x48
成功:
命令字=0x02
失败:
命令字=0x03(密码错误)
失败:
命令字=0x04(数据格式错误)
数值(减)
操作类型=0x49
成功:
命令字=0x02
失败:
命令字=0x03(密码错误)
失败:
命令字=0x04(数据格式错误)
格式化
操作类型=0x51
成功:
命令字=0x02
失败:
命令字=0x03(密码错误)
读RC500序列号
成功:
命令字=0xAA
系统主程序流程图和功能流程图如图8和图9所示。
图8主程序流程图
图9功能流程图
5系统测试
测试使用到的仪器设备和测试软件如表6所示。
表6测试仪器和测试软件
名称、型号、规格
数量
备注
UT61E数字万用表
1台
优利德公司
DS1042C示波器
1台
北京普源精电科技有限公司
ZLG500B配套读卡器
1台
周立功单片机公司
ZLG500B配套读卡器上位机
1
周立功单片机公司
MIFARE1S50射频卡
5张
周立功单片机公司
STC-ISPV38A串口调试工具
1
宏晶科技有限公司
5.1指标测试
5.1.1硬件电路测试
硬件电路测试主要是测试硬件电源、单片机的晶振信号情况和各个模块电路测试,硬件电路测试结果如表7所示。
表7硬件电路测试结果
测试单元
测试结果
硬件电源
上电后电源指示LED亮,测得VCC和GND两端的电压为5.08V
单片机的晶振电路
测得振荡频率为11.0591MHz
单片机复位电路
重新上电后,单片机自动复位
液晶显示电路
LCD1602显示“LCDOK”
两机通信和串口通信
串口调试工具测试接收、发送正常
ZLG500B模块
配置成功,蜂鸣器报警
通过以上结果可知,在误差允许的范围内,系统的硬件电路工作是正常的。
5.1.2系统功能测试
系统功能测试主要是测试系统的每个功能完成情况。
结合串口调试工具,通过对比论证的方式,测试系统准确性、稳定性、适应性等。
1)系统主要功能测试结果如表8所示。
表8系统功能测试结果
步骤
测试内容
测试结果(数据为十六进制)
1
系统上电
ZLG500B模块配置成功,蜂鸣器报警,上位机接收到数据为:
FFFEAA3088F800048CCAB65914000000000000
LCD1602显示:
第一行--“LCD1602_OK”
第二行--“LinkWaiting...”
2
MIFARE1S50卡进入系统读卡区
蜂鸣器报警,上位机接收到数据为:
FFFE005C9CB514000000000000000000000000
LCD1602显示:
第一行--“LinkingOk!
”
第二行--“Card=0x14B59C5C”
3
读数据(地址=0x04)
蜂鸣器报警,上位机接收到数据为:
FFFE0100000000FFFFFFFF0000000004FB04FB
LCD1602显示:
第一行--“ReadingOk!
”
第二行--“Address=0x04”
4
写数据(地址=0x04)
蜂鸣器报警,上位机接收到数据为:
FFFE0200000000000000000000000000000000
LCD1602显示:
第一行--“WritingOk!
”
第二行--“Address=0x04”
5
读数据(地址=0x04)
蜂鸣器报警,上位机接收到数据为:
FFFE0100010203040506070809101112131415
LCD1602显示:
第一行--“ReadingOk!
”
第二行--“Address=0x04”
6
格式化(地址=0x04)
蜂鸣器报警,上位机接收到数据为:
FFFE0200000000000000000000000000000000
LCD1602显示:
第一行--“WritingOk!
”
第二行--“Address=0x04”
7
读数据(地址=0x04)
蜂鸣器报警,上位机接收到数据为:
FFFE0100000000FFFFFFFF0000000004FB04FB
LCD1602显示:
第一行--“ReadingOk!
”
第二行--“Address=0x04”
2)系统部分测试结果截图如图12、图13、图14和图15所示。
图12系统上位机测试结果
图13串口调试工具测试结果
图14读卡成功LCD显示图15写卡成功LCD显示
5.2结果分析
通过对系统多次的测试,可知系统能准确读写MIFARE1S50卡中的数据、
6结论
6.1系统实现功能
①感知MIFARE1S50卡的到来,准确读取当前卡的序列号并上传到上位机;
6.3系统展望
此次设计完成了系统方案论证、硬件设计、软件设计、调试等工作,
虽然系统设计最终得以完成,但是系统仍存在下面一些不足的地方,而这些地方期待以后能加以给进。
1、系统使用串口与PC机通信,而随着笔记本的快速普及,很多地方都已使用笔记本代替台式机,而笔记本很多都是不带有串口的;
2、由于本人程序编程水平有限,在程序代码优化方面做得不够好;
3、系统使用的是手工制作的电路板,在稳定性方面存在一定的缺陷。
参考文献
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中国一卡通网,2009-11-24
附录A电路原理图及PCB图
附录B系统设计实物图
TheDesignofRFIDSystemBasedonZLG500HardwarePlatform
Author:
【Abstract】ThisRFIDsystemisforthecoreAT89S52SCMandbasedonZLG500module.ThissystemusedtheZLG500moduleasthemainfront-endRFIDmaincircuitandoperatedthecontactlessICcardthroughradiofrequencyidentificationtechnology.ThesuccessfuldesignofthesystemmaketheRFIDsystemwhichusedtheZLG500moduleasthecoremoreconvenient,andgreatlyshorterthecycleoftheseconddevelopmentandapplication.Thesystemprovidesthefollowingstandardfeatures:
small,lowconsumption,powerful,user—friendly,flexibility,expansibilityandsoon.Thesystemcanbedirectlyappliedinlaboratoryaccesscontrolsystem,mealcardsystem,bathwatersystemandotherareasofdailylife.Sothisstudyisofgreatsignificance.
【KeyWords】MIFARE1S50RFCard;ZLG500B;AT89S52SCM;1602LCD
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