发布时间 : 星期三 文章基于RFID的门禁控制系统研究设计（刘珊）更新完毕开始阅读e73887a5284ac850ac024206
湖南人文科技学院毕业论文（设计）
使用上需要注意，DDRAM位址中的88 H～8 FH和98 H～9 FH中的内容是不能显示出来的。位址80H～87H和90H～97H的内容会被分别显示在第1行和第2行。 （3）、单片机与WGM-12832液晶的接口电路
AT89C52和液晶WGM-12832模块的接口电路见图3-4。由于WGM-12832采用SPI串口通信，外接引脚较少，与单片机连接采用直接连接的方法，即用I/O口直接与LCD数据线和控制线相连，其特点是简单、直观、操作方便。在此电路中，采用软件模拟液晶的时序，达到正确显示的目的。
VCC P2.4 P2.5 P2.3CS VCCSCLK VDDRSID WGM-12832 LED+ LED-
AT89C52图3-4 AT89C52和液晶WGM-12832模块的接口电路
（4）、SPI总线协议
SPI（Serial Peripheral Interface串行外设接口）总线系统是一个同步串行外设接口。它允许CPU与各种外围接口器件以串行方式进行通讯，交换信息。外围接口器件包括简单的TTL移位寄存器（用作并行输入或输出）、A/D或D/A转换器、实时时钟（RTO）、存储器以及LCD和LED显示驱动器等。SPI系统可与各个厂家生产的多种标准SPI外围器件直接接口，它使用四条线：串行时钟（SCK），主设备输入/从设备输出数据线（MISO）,主设备输出/从设备输入数据线（MOSI）和低电平有效的从设备选通线。由于SPI系统总线只需3-4根数据线和控制线即可扩展具有SPI接口的各种I/O器件，而并行总线扩展方法需8根数据线、8-16位地址线、2-3位控制线，因而SPI总线的使用可以简化电路设计，提高设计的可靠性。 3.2.6 其他外围接口电路
该系统使用的时钟芯片DS1302是美国Dallas半导体公司推出的一种高性能，低能耗，带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，且
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具有闰年补偿功能。采用三线串行数据传输接口与CPU进行同步通信，内部有一个31字节的高速RAM，可通过外部可充电电池加长期保存，并可采用突发方式一次传送多个字节的时间信息或RAM数据。采用普通32.768kHz晶振。增加了主电源/后备电源双电源引脚，工作电压范围为2.5~5.5V，在2.5V电源电压时，工作电流为300nA，同时提供了对后备电源进行小电流充电的能力。系统的E2PROM采用24C256，用于存储系统数据。24C256是串口操作方式的，是一种性价比较高的存储芯片，它主要用来存储上位机发送的指令，以及暂时存储读卡信息。液晶屏采用带字库的ST7920，它是并口操作方式的，操作方便，它是用来显示读写卡的状况，并提示用户的下一步操作等信息。 3.2.7 非接触式Mifare1卡的天线选择
基于MF RC500的射频模块可以采用Mifare1卡和Mifare Light卡，它们都是Philips公司的Mifare1系列产品。Mifare Light是一种小容量卡，其特性有:容量为384位；16位的数值计算；128位的数据区(如果不用钱包文件可达192位)；用户可自定义控制权限；唯一的32位序列号；工作频率：13.56MHz；通信速率：106KB波特率；防冲突:同一时间可处理多张卡；读写距离：在10cm以内(与天线有关)；卡内无需电源。
而Mifare1卡是较新的Mifare1系列产品，其主要特性有：容量为SK位E2PROM；分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节，以块为存取单位；每个扇区有独立的一组密码及访问控制；每张卡有唯一序列号，为32位；具有防冲突机制，支持多卡操作；无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路；工作温度:一20℃~50℃；工作频率:13.56MHZ；通信速率:106KBPS；读写距离:10cm以内(与读写器有关)；数据保存期为10年，可改写10万次，读不限次数;
从上面的特性可以看出，Mifare1存储量更大，分区的存储结构适用于“一卡通”的系统，为了方便系统以后的升级，本系统采用Mifare1。
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第4章 基于射频识别的门禁系统硬件设计
由于系统主要由MCU、时钟芯片、MF RC500、四位开关量输入/输出、液晶屏、看门狗以及RS485通信模块组成。系统的工作方式是先由MCU控制MF RC500驱动天线Mifare1卡，进行读写操作，然后，根据所得的数据对其它接口器件，如液晶屏、E2PROM、时钟芯片等，进行响应操作，最后，再与PC机之间进行通信，把数据传给上位机。MCU采用AT89C52，是因为AT89C52开发简单，运行稳定。E2PROM采用24C64，用于存储系统的数据。24C64是串口操作方式，是一种性价比较高的存储芯片。液晶屏采用带字库的ST7920，是因为它是并口操作方式的，操作方便。时钟芯片采用DS1302，DS1302是Dallas公司生产的新型产品，内置电池，可连续使用10年，可以方便记录事件的发生时间。为了防止系统“死机”，使用x5045作为看门狗。x5045是串口工作方式，内置E2PROM，可用来存储一些系统参数。与上位机的通信采用RS485通信模式，通信距离可以达到1000m左右。整个系统由9V电源供电，再由稳压模块7805稳压成5V的电源。由于7805的工作热量很高，故在7805上安置一个散热片。
图4-1 MF RC500与89C52的接口电路
MF RC500是应用于13.56 MHz非接触式通信中高集成读卡IC系列中的一员。该读卡IC系列利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56 MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。MF RC500支持IS014443A所有的层。内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的(100mm)。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于ISO14443A兼容的应答器信号。数字部分处理ISO14443A帧和错误检测(奇偶&CRC)。此外，它还支持快速CRYPTO1加密算法用于
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验证MIFARE系列产品。方便的并行接口可直接连接到任何8位微处理器，这样给读卡器/终端的设计提供了极大的灵活性。
图4-1为MF RC500与MCU的接口原理。由图4-1可以看出，本系统采用中断(INT0)工作模式，即MCU利用MF RC500提供中断信息对其进行控制。另外，根据系统的需要，可以采用查询方式对MF RC500进行操作。
4.1 射频卡读卡器的天线设计
MF RC500通过天线驱动引脚TX1和TX2驱动的天线以13.56MHz的电磁波形式发送出去。在其射频范围内的RFID卡采用RF场的负载调制进行响应。天线接收到卡片的响应信号经过天线匹配电路送到MFRC500的接收引脚RX，芯片内部的接收器对接收的信号进行解调、译码，并根据寄存器的设定进行处理，最后将数据发送到并行接口由微控制器读取。为了获取稳定、可靠的射频信号，天线部分的电路设计非常关键。
直接匹配天线可操作距离高达100mm。操作距离主要取决于天线尺寸以及天线匹配电路的正确值。下面将要描述必要的组件（EMC过滤器、接收电路以及天线匹配电路）和它们对Mifare系统的功能性必要进行研究和优化设计[11]。 4.1.1 EMC电路
Mifare系统是以13.56MHz的工作频率为基础，该频率由石英晶振产生，与此同时还会产生高阶谐波。为了符合内部电磁兼容性规则，13.56MHz的三次及五次以上的高阶谐波必须适当的抑止。低通滤波器有元件L0和C0组成他们的值，如表4-1所示[12][13]。
元件
L0 C0 R1 R2 C3 C4
4.1.2 接收电路
MF RC500的内部接收单元采用了一个新的接收概念，它使用卡响应的副载波负载调制所产生的两个边频带，能够在芯片的内部对接受到的副载波进行解调，不再需要外
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表4-1 EMC滤波器和接收电路的值
值 注释 2.2μΗ±10% 屏蔽的磁场，例如：
TDKACL322S-T
47pH±5% Np0材料 820Ω±5% —— 2.7KΩ±5% —— 15 pH±2% Np0材料 100μF±2% Np0材料