射频IC卡门禁系统设计

1、河南大学物理与电子学院开放实验室单片机设计报告射频IC卡门禁系统设计开放实验室入室人员 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 0前言1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1系统组成与功能11.1系统组成11.2系统功能1 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 2系统原理42.1完整系统仿真原理图4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 3系统制作过程及最终实物图43.1元器件的焊接4

2、3.2系统调试图5 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 4门禁系统总流程图7 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 5主要程序源代码7 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 6元器件清单9 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 7结论9 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 8个人心得10 HYPERLINK l bookmark38 o Current Docum

3、ent 参考文献10IC卡门禁系统开放实验室入室人员（河南大学物理与电子学院，河南开封，475004）0前言伴随着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

4、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。IC卡使用的知识相当综合,普遍的IC卡使用的Mifaie卡读写技术研制而成, 集计算机技术，自动控制技术，网络通讯技术，智能卡技术，传感技术，模式识 别技术和机电一体化技术。系统采用符合潮流的开放式体系结构，能够与任何第 三方的系统和设备兼容，实现用户系统的高度集成。能真正实现全方位IC卡“一 卡通”智能综合管理的目的。1系统组成与功能1.1系统组成1.1.1 STC89C51及其外围电路51单片机是对目前所有兼容Intel

5、 8031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Flash rom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。STC89C51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40P111DIP封装。但是单纯的一个STC89C51单片机

6、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:PCWE&_Lu:3T5S9C*11.1.2RC522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ISO 14443/MIFARE卡和应答机的信号。数字电路部分处理完整的ISO 14443A帧和 错误检测（奇偶&CRC）。RC522的简化框

7、图如下：通信接口 V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STC89C51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

8、 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

9、原理本设计的中心部分是主控MCU即STC89C51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，然后绿色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，红色LED灯被点亮，表明刷 卡被拒绝。2.1完整系统仿真原理图. EUSAO 3 9CLA1AO EUMAO.CLMAO PZCVAfi P2.1AX& P2fA1D P2J7

10、A11 P2.*A12 P2A13AM： 品5 11.0592 = =?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。3系统制作过程及最终实物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:右边是焊接过程中的背面效果图。3.2系统调试图此系统可以对所有采用RC522系统的MIFA

11、RE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，中间上面那块绿色板就是读卡器。因为没有放卡，所以读数位00000000c老师说，最后一个数码管亮度高，是因为显示程序中, 它的时间偏长，要修改，没有时间了，让学弟来修改吧放上河南大学一卡通学生卡，可见下图：读出河南大学一卡通的序列号为0 xA2,0 x5A,0 x65,0 x21,是预设好的卡号，报警 声不响，同时P2.7输出高电平（比如驱动开锁装置，本实验没有装电磁锁）。 w M * 1J.J.J,J 括器器器器施曜碣曲醴明脂髓曙8鑫器就就成从图中可以读出

12、河大水卡的序列号为0 x7C,0 x63,0Xd5,0 x03,不是预设好的卡号, 报警声响不停。由此实现门禁系统。至此，整个IC门禁系统的设计和验证工作全部完成。4门禁系统总流程图5主要程序源代码include ninclude.hnsbit lsl38a=PlA0;定义变量sbit lsl38b=PlAl;sbit lsl38c=PlA2;sbit P37=P3 人 7;sbit P36=P3A6;uchar data NewKey16=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,Oxff,0 x07,0 x80,0 x69,0 x00,0 x00,0 x00,

13、0 x00,0 x00,0 x00;unsigned chai idata Read_Data 16=(0 x00);uchai idata PassWd6=(0 x00);uchar idata WnteData16;unsigned chai idata RevBuffei30;unsigned chai data MLastSelectedSm4;void main(void)程序主函数，对IC卡做初始化设置，及按键判断ImtAllO；程序太长不宜写在报告中，完整程序清while(l) 联系 QQ154401855(或 154401856)下载(KeyNum=GetKey();if(Ke

14、yNum=N_ 1)KeyTime=15;sendcharl(Oxaa);opiationcaid=SENDID;)if(bWani)bWarn=0;Wam();)iRbPass)bPass=O;Pass()；)if(uait_comp)ctil_uanQ;)if(SysTime=2)SysTime=O;ctilpiocess();)scanQ;P36=l;6元器件清单LM2940 B压电源，STC89C52单片机MCU, 9012PNP型三极管，蜂鸣器开 关，9012三极管开关，5.1K电阻，10K排阻,5.1K贴片电阻，11.0592M晶振。 30pF晶振电容，O.luF瓷片电容，10uF

15、电解电容，5V蜂鸣器，4脚按键，单排 排针，双排DIP IC插座，2205V电源适配器。RC522 IC 模块，MIFARE 卡。7结论本系统的关键是在己知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。在己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

16、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。8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，因此只能对己有的程序进行修 改。在大致了解整个程序的工作流程之后，需要使用程序中己有的内容构建自己 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