课程设计带电脑显示的ic卡门禁系统设计本科论文.docx
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课程设计带电脑显示的ic卡门禁系统设计本科论文
单片机课程设计报告
带电脑显示的IC卡门禁系统设计
目录
0前言3
1系统组成与功能3
1.1系统组成3
1.2系统功能7
2系统原理7
2.1完整系统仿真原理图8
3系统制作过程及最终实物图9
3.1元器件的焊接9
3.2系统调试图10
4门禁系统总流程图12
5主要程序源代码13
6元器件清单14
7注意事项14
8结论14
9个人心得………………………………………………………15
参考文献15
非接触式射频IC卡门禁系统
0前言
随着微电子技术的发展和社会对服务行业自动化的迫切需要,越来越多的场合采用了IC卡门禁系统。
伴随着RFID技术的迅猛发展和日趋成熟,IC卡技术在社会生活中得到了广泛的应用,譬如:
汽车加油卡,公交卡,银行卡,门禁卡以及作为学生天天需要使用的一卡通。
IC卡的使用让我们的生活更加方便快捷。
使用IC卡作为货币存储介质,可以使得出行不需要携带太多的现金,不仅方便,而且更加安全,即使IC卡丢弃或者被盗,由于密码的保护,财产也可以得到十分周全的保护。
再者,由于IC卡内部存储的信息是经过加密的并且可以是唯一的,因此IC卡可以作为身份识别使用,然后可以利用到门禁系统方面,这样就可以脱离沉甸甸的钥匙,而且更加安全可靠。
总而言之,从目前发展来看,IC卡将来必然会和人们如影随形,成为学习工作生活的方方面面不可缺少的一部分,想手机一样对人们产生深刻影响。
本论文介绍了射频IC卡网络门禁系统的设计与开发,详细分析了系统的硬件设计和软件设计,给出了电路原理图,以及主要程序设计的流程图和程序。
读卡器采用AT89C52单片机作控制器,扩展上位机。
随着感应卡技术,生物识别技术的发展,门禁系统得到了飞跃式的发展,出现了感应卡式门禁系统,指纹门禁系统等各种技术的系统,它们在安全性,方便性,易管理性等方面都各有特长,门禁系统的应用领域也越来越广。
系统组成与功能
1.1系统组成
1.1.1STC89C52及其外围电路
52单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机,后来随着Flashrom技术的发展,8031单片机取得了长足的进展,成为目前应用最广泛的8位单片机之一。
STC89C52单片机具有以下特点:
8位CPU,4kbytes程序存储器,256bytes的数据存储器,32条I/O口线,111条指令,大部分为单字节指令,21个专用寄存器,2个可编程定时/计数器·5个中断源,2个优先级,一个全双工串行通信口,外部数据存储器寻址空间为64kB,外部程序存储器寻址空间为64kB,逻辑操作位寻址功能,双列直插40PinDIP封装。
但是单纯的一个STC89C52单片机是不能够正常工作的,需要一些外围电路构成一个最小单元才能正常工作,这个最小单元成为最小系统。
最小系统如下图所示:
1.1.2RC522读卡模块
RC522是高度集成的非接触式读写卡芯片。
此发送模块利用调制和解调原理,并将它们完全集成到各种非接触式通信方法和协议中。
RC522芯片模块的内部发送器部分可驱动读写天线与MIFARE卡和应答机的通信,无需其他电路。
接收器部分提供一个功能强大和高效的解调和译码电路,用来处理兼容ISO14443/MIFARE卡和应答机的信号。
数字电路部分处理完整的ISO14443A帧和错误检测(奇偶&CRC)。
RC522的简化框图如下:
对于IC模块与主控MCU通信部分来说主要分为三部分。
第一部分是主控MCU部分,即此处所选择的STC89C52单片机,主要提供对射频读写芯片的控制操作。
这种控制操作体现在对射频读写芯片的电源控制。
通过对射频读写部分的独立电源控制,用户可以在MCU中根据自己的需要选择或关闭射频读写功能。
当应用系统有低功耗要求,不需要射频读写芯片一直工作时,这种控制方式是必不可少的。
而且,通过MCU的供电控制,可以用软件方式实现射频读写芯片的上电复位。
第二部分,射频读写芯片,它负责接收主控MCU的控制信息并完成与MIFARE卡的通信操作。
为了正常工作,射频读写芯片须选用合适的并行接口与MCU连接。
而为了发送、接收稳定的高频信号,射频读写芯片要通过高频滤波电路与天线部分连接。
第三部分,天线部分,包括线圈及匹配电路,这是读写模块实现射频通信必不可少的一部分。
读写模块要依靠天线产生的磁通量为MIFARE卡提供电源、在读写模块与MIFARE卡之间传送信息。
综上所述,读写模块的硬件系统组成的框图如下:
1.2系统的功能
本系统最直观的功能就是刷卡功能。
IC模块是由单片机控制的,当MIFARE卡在IC模块可以检测到的范围之内时,MIFARE卡中的数据即被IC模块读取,然后IC模块将信息传送给单片机,单片机处理之后可以被数码管显示出来,数码管也就显示了IC卡的序列号。
这部分是IC门禁的主要功能。
2系统原理
本设计的中心部分是主控MCU即STC89C52部分。
在MCU周围接上IC卡读写模块,当MIFARE卡与IC卡读写模块进行通信之后,IC卡内部buffer存储的信息传送给MCU进行处理,然后通过内部控制程序,对IC卡传递过来的信息进行特点处理,然后可以让数码管显示出来,从数码管可以看出卡号。
当读取到的卡号与存储的可以通过的卡号匹配时,然后第一个LED灯所接端口被加上高电平,然后绿色灯被点亮,表明刷卡通过。
否则,LED灯都不亮,表明刷卡被拒绝。
完整系统仿真原理图
由于Proteus中不存在IC模块,因此此原理图并不能用来仿真,只能根据IC模块的接线规则,连接在单片机上,给系统的布线有个整体规划。
系统制作过程及最终实物图
3.1元器件焊接过程
项目设计注重的是一切从零开始。
所以我们组从最基础的做起,首先学习如何焊接电路,然后学着认识各种电子元器件,再学习在开发板上进行整体的布局和走线。
从最直观的角度了解单片机最小系统是如何正常工作的。
准备工作做好之后,开始进行电路的焊接。
以下是焊接电路的截图:
背面效果图
成型图
系统调试图
此系统可以对所有采用RC522系统的MIFARE卡进行读取操作,譬如作为学生经常使用的一卡通,为了进行验证系统的可靠性和完善性,同样对一卡通的读取操作进行了测试。
通电结果如下图所示;
刷河南大学一卡通后如下显示
读出河南大学一卡通的序列号为0x86,0XF5,0x7F,0xC1,是预设好的卡号,报警声不响,同时P1.5输出低电平,LED灯被点亮,将电路板通过PL2303串口线与电脑相连接,电脑能够控制单片机的输出,同时单片机将读卡器接受到的信息传送给电脑,在电脑上显示出刷卡人信息
将本文放在网上的原因就是这里:
该生增加了上位机,刷卡时可以显示持卡人的信息,,该生用C#编写,其他人可以用任何自己熟悉的语言编写。
门禁系统总流程图
否
有
有
6元器件清单
LM2940稳压电源,STC89C52单片机MCU,9012PNP型三极管,蜂鸣器开关,5.1K电阻,10K排阻,5.1K贴片电阻,11.0592M晶振。
30pF晶振电容,0.1uF瓷片电容,10uF电解电容,5V蜂鸣器,4脚按键,单排排针,双排DIPIC插座,220~5V电源适配器。
RC522IC模块,MIFARE卡。
7软、硬件设计注意事项
(1)读卡模块T7122M-I外部电源接触不良或者严重的电磁干扰,则有可能偶然使读卡模块内部软件跑飞。
(2)天线周围如果有金属存在,则工作频率将受影响,读卡距离也受影响,严重时读卡反应迟钝,甚至不能读卡。
避免的方法是所有的金属材料尽量离开天线线圈,特别是天线前面不能有金属封板。
金属封板会屏蔽电磁波,致使读卡完全失效。
天线后面如果有金属封板,则应该离开天线线圈至少3厘米以上。
(3)读卡模块与模板注意是否有共地。
(4)如果使用的电源性能不良,将引起电压不稳,波纹太大,对读卡距离产生影响。
(5)外界的电磁杂波也会对读卡产生干扰。
8结论
本系统的关键是在已知IC模块的开发资料的情况下弄明白所提供的函数。
比如模块的初始化函数,等待函数,IC卡与读卡模块的通信函数,IC模块与单片机的通信函数。
在已知这些函数的情况下,结合51单片机的特点,然后根据特有的通信机制,分成51单片机程序,IC模块程序,以及51单片机与IC模块的通信函数。
然后调用IC序列号存储数组,赋值给数码管,然后让数码管显示序列号,这样就完成了这个系统的核心部分。
在整个系统的设计过程中,首先需要分析要实现的功能,在做电路仿真图,在结合仿真图写程序,在写程序的过程中完善仿真图的不足,最后联合调试。
仿真工作完成之后开始电路板的焊接工作,首先需要大致规划布线,尽量减少飞线的出现。
在电路板焊接完成之后,根据实际出现的情况调试电路,最后使得系统正常工作起来。
9个人心得
单片机项目设计这门课给我们带来的不只是理论上的学习,更重要的是培养我们的动手能力。
硬件。
我们都是焊接的初学者,很多东西都不会,所以要以谦虚的态度,去向别人请教。
我们要用先设计好线该怎么接再焊,不能走一步再看下一步怎么接,这样不仅浪费时间,而且影响美观。
更重要的是会引起更大的错误。
影响系统的稳定性或者系统不工作等等。
焊接技术是需要锻炼的,不动手你就不会掌握好。
软件。
由于没有IC模块的模块使用指南,因此只能对已有的程序进行修改。
在大致了解整个程序的工作流程之后,需要使用程序中已有的内容构建自己所需要的功能,最主要的部分就是数码管的显示部分。
使用数码管的过程中,了解到了共阴与共阳的实际区别,四位数码管的引脚图,数码管从1-F的对应编码。
面对一项新的任务,我们都要以认真的态度来对待,遇到困难,也要自己想办法解决。
这样才能提高自己的能力。
要有团结合作的精神,既然是一个小组的,那我们就要一起应对困难,一起战胜困难。
参考文献
[1]李朝青.单片机原理与接口技术[M],北京:
北京航空航天大学出版社.2005;
[2]彭伟.单片机C语言程序设计[M],北京:
电子工业出版社.2007;
[3]郭天祥.51单片机C语言教程[M],北京:
机械工业出版社,2008;
[4]何立民.单片机中级教程[M],北京:
北京航空大学出版社,1998。
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