本科毕业论文--非接触式IC卡门禁系统设计.doc

吉林农业大学本科毕业设计吉 林 农 业 大 学本 科 毕 业 设 计 论文题目：非接触式ic卡门禁系统设计 学生姓名： 专业年级： 电子信息科学与技术 指导教师： 职称讲师 2009 年 6 月 2 日目 录题目i摘要及关键词i1 前 言11.1 课题研究的背景和意义11.2 设计要求12. 非接触式ic卡及其特点22.1 非接触式ic卡的分类32.2 非接触式ic卡的国际标准33 射频识别技术（rfid）43.1 射频识别技术43.2 射频识别系统的工作原理54 非接触式ic卡在门禁机的硬件设计54.1 传输模块rs485简介94.2 时钟芯片ds1302结构及工作原理104.2.1 时钟芯片ds1302引脚功能及结构104.3.1 键盘显示芯片74ls164介绍124.3.2液晶存储模块jg19264a芯片介绍124.4 mcu接口电路134.5 门禁记录存储与传输175 非接触式ic卡在门禁机中的软件设计175.1 zlg500子程序175.2 写数据 mcu zlg500205.3 读数据 zlg500mcu226 结论23参考文献23致谢24附录一24附录二25附录三26i非接触式ic卡门禁系统设计学 生：隋洪涛 专 业：电子信息科学与技术 指导教师：宫鹤摘要：本文介绍了非接触式ic卡技术的基本原理和国际标准，并对其读卡器在工程上的设计和开发作了研究。首先论文描述了ic卡的发展和现状，然后通过对射频识别技术原理的研究，揭示了射频ic卡的工作原理。本文对ic卡中数据的逻辑结构和其提供的较高的安全性能进行了分析。简单介绍了射频ic卡的数据传输问题，编码和调制方法。介绍了射频ic卡所必须符合的国际标准iso/iec 14443的要求，以及type a和type b两种标准的区别。紧接着介绍了typea型常用的卡片mf1 ic s50和对应读卡器的设计方法和电路（使用专用射频读卡集成芯片rc500）。最后根据实际需要详细介绍了自主设计的一款type b型读卡器的核心部件射频模块的电路实现方案和具体电路及程序。关键词：非接触式ic卡读卡器射频识别射频ic卡射频模块 non-contact ic card access control system designname：suihongtao major：electronic information science and technologytutor：gongheabstract:this paper introduces the basic principle and the application of the contactless ic cardtechnology.first,the paper describes the development and the status current of the ic cards.then,the work principle of the radio frequency technology.the paper analyzes the logic datastructure of the ic card and security performance supported by ic cards.simply point to thematters about the data transmission in radio frequency ic cards,the ways to encode and modulateare provided.the international standards about the radio frequency ic cards-iso/iec14443 areintroduced too,it refers to the difference about the type a and type b standard.where afterintroduces the card mf1 ic s500 what is usually used in the cards of type a,the design methodand the circuit of the card reader device(the device use the radio frequence chip readermodule rc500).in the end,in detail introduces the implement project about circuit and programof the kernel components of a type b ic cards reader，the rf module，what is completelymade by do-it-yourself.key words:contactless ic card reader,radio frequency dentification,rfid371 前 言1.1 课题研究的背景和意义 非接触式ic卡是射频识别技术与ic卡技术的结合而出现的，自出现以来就成为这两种技术的重要发展方向。由于具有安全性、智能性、较大存储容量、更好的应用环境适应性，读写设备简单，操作速度快等优点，其技术和应用发展十分迅速，当前在国内已大量普及。可以相信，随着大规模集成电路和制造工艺的发展及开发工具的日渐成熟，非接触式ic卡必将在我国各个领域广泛应用。智能卡的应用并不是简单的读写卡操作，而是一个综合性的工程项目。它不仅包括卡和读写模块的选择，还涉及到读写模块的控制、数据的传输、数据的处理和存储；既需要有硬件应用的知识、也还必须具有软件方面的能力。下面我们以一个完整的应用系统为例，详细地描述了各组成部分的设计要求、完成的功能及具体的实现方法。1.2 设计要求智能卡的应用并不是简单的读写卡操作，而是一个综合性的工程项目。它不仅包括卡和读写模块的选择，还涉及到读写模块的控制、数据的传输、数据的处理和存储；既需要有硬件应用的知识、也还必须具有软件方面的能力。下面我们以一个完整的应用系统为例，详细地描述了各组成部分的设计要求、完成的功能及具体的实现方法。智能卡门禁系统设计任务：1 智能卡门禁系统门禁机模块的设计（1） 非接触式ic卡读写头部分主要内容：读头部分采用非接触智能卡读写模块，由读卡器读入数据并加以保存，智能卡按常规要具有加密和数据分区存储功能，读写头的读写距离在5-10厘米左右，必须具有掉电保护、精确时间记时和显示，3k5k的临时数据存储。（2） 门禁机主控模块 主要内容：智能门禁机主控模块是智能门禁机系统的核心部分，主要包括mcu、键盘、显示、电子时钟、外部数据存储器及掉电保护和看门狗电路，有精确时间记时和显示。2 智能卡门禁系统系统管理模块的设计（1） 系统管理主控模块设计主要内容：设计门禁上层软件的主控模块，其主要实现的功能是最高权限卡对管理员和一般用户发卡，管理员对一般用户发卡。能对丢失的卡进行挂失，对找回的卡进行解挂，同时还要具备查找功能。（2） 系统管理的数据库管理软件设计 主要内容：运用高级语言编程，制作数据库管理软件。采集下位机的数据并保存，然后管理采集到的数据，具有采集、数据更新、查询统计和报表的打印功能 3 智能卡门禁系统数据传输模块的设计主要内容：完成中央控制电脑与门禁读写器之间的数据传输协议的设计，能实现主、从机的双向数据传输及一对一、一对多的数据传输。2. 非接触式ic卡及其特点非接触ic卡，又名感应卡，诞生于90年代初，由于存在着条码卡、磁卡和接触式ic卡不可比拟的优点，使之一经问世，便立刻引起了广泛的关注，并以惊人的速度得到推广应用。非接触式ic卡由ic芯片，感应天线组成，并完全密封在一个标准pvc卡片中，无外露部分。非接触式ic卡的读写过程，通常由非接触型ic卡与读写器之间通过无线电波来完成读写操作。非接触型ic卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的l/c产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、存储等，并返回给读写器。由非接触式ic卡所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是操作过程都得到了很大的简化，同时借助于先进的管理软件，可脱机的操作方式，都使数据读写过程更为简单。 非接触式ic卡无机械触点，通过无线方式与读写设备进行通讯，与接触式ic卡相比具有以下特点： 1)操作快捷 卡与读卡器之间为无线通讯，使用时无需插拔卡及固定方向。操作时，卡 可以放在钱包、衣服口袋或公文包中无需拿出，大大提高了使用速度。同时， 由于卡与读卡器进行通讯时的载波频率较高，卡内芯片可以工作在较高的系统 时钟下，使二者的通信速率很高。 2)高抗干扰性 非接触式ic卡具有防冲突机制，在多张卡片同时进入读卡器工作范围时 能够防止卡片之间出现数据干扰，允许多张卡片同时操作，相对接触式ic卡 增加了“并行”处理能力。 3)配合具体应用具有多种工作距离 非接触式ic卡中既有作用距离为几米、可用于高速公路收费系统中的远 距离卡，又有作用距离为几厘米、可用于电子钱包的近距离卡，使得系统配置 灵活多样。 4)高可靠性 非接触式ic卡与读卡器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的 各种故障，同时无需担心由于触点损坏或脱落而导致卡片失效，提高了应用 的可靠性及设备和卡的寿命。而且由于无线电波不会受尘土、潮气和震动的干 扰，使得非接触式ic卡可应用在恶劣的环境。同时，由于读卡器可以置于障 碍物的后面而不影响它与卡的通讯，可以防止在接触式ic卡的使用中对读卡 器进行恶意破坏现象的出现。 5)可适合于多种应用 非接触式ic卡的存储结构的特点使其可以一卡多用，能用于不同的系统， 用户可以根据不同的应用设置不同的密码和访问条件。 6)高安全性 非接触式ic卡的序列号是唯一的，制造商在产品出厂前将此序列号固化 于卡芯片中，不可再更改，使用时非接触式ic卡于读卡器要进行三次相互认 证，而且讯过程中所有的数据都加密，卡内各个扇区都有自己的操作密码和访 问条件8。2.1 非接触式ic卡的分类 非接触式ic卡按照工作频率可分为：（1） 低频卡卡与读卡器间通信使用的频段为低频段，如125khz；（2） 高频卡卡与读卡器间通信使用的频段为高频段，如13.56mhz、915mhz、 2.45ghz等。 按照工作距离可分为：（1） 密耦合卡（1mm以内）（2） 近耦合卡（近距离卡，15cm以内）（3） 疏耦合卡（远距离卡，1m以内）（4） 远耦合卡（1m以上） 按照卡内芯片的供电方式可分为：（1）有源卡卡内带电池（2）无源卡卡内为设备工作时由读写设备通过无线方式供电。2.2 非接触式ic卡的国际标准非接触式ic卡表面无触点，因此接口设备与非接触式卡的通信方式与接触式卡不同，提供电源的方式也不同，为此iso/iec根据接口设备与ic卡作用距离的不同而定义了三个国际标准（远耦合卡暂未出统一标准），如表21所示： 标准 卡类型 作用距离（约）iso/ice 10536 密耦型 0-10mmiso/ice 14443 近耦型 0-1000mmiso/ice 15693 疏耦型 0-1000mm表2.2 非接触式ic卡国际标准 table2.2 non-contact ic card international standards 其中iso/iec 14443又分为typea和type b两个标准。本课题开发的非接触式ic卡读卡器即是分别基于这两种标准而设计的。在下文中如未特别说明，非接触式ic卡都是指近耦合类型的卡。3 射频识别技术（rfid） rfid的全文是“radio frequency identification”，直译成中文是“无线射频识别系统”，还有其他很多的称呼像是无线ic标签、射频识别标签技术、电子标签、感应卡等等，是一种透过无线电波来做到非接触的资料存取(access)的技术，通过无线通讯(wireless communication)结合资料存取技术(informationtechnology)，再连结背后的资料库系统，形成一个庞大且串连在起的系统。3.1 射频识别技术射频识别技术是在射频技术、通信技术、计算机技术等现代信息技术发展的基础上于20世纪80年代中期问世的。自出现以来，由于它极大加速了信息的收集和处理，近年来获得迅速的发展。与传统的条码或磁条识别技术相比，射频识别技术具有非接触、作用距离远、精度高、信息的收集和处理快捷灵活及较好的的应用环境适应性等一系列的优点，在工业自动化、商品控制、交通运输控管等众多领域得到广泛的发展。一个完整的射频识别系统通常包括两个部分，一是主动询问子系统（寻呼器），二是被动应答子系统（应答器）。其中主动询问子系统从基本功能上又可分为两个层：系统管理层和接口层。被动应答子系统既是通常意义的用户射频识别ic卡，即非接触式ic卡。3.2 射频识别系统的工作原理实用rfid系统为无源系统，即射频卡内不含电池，射频卡的能量是由读写器发出的射频脉冲提供。系统工作过程如下：1） 读写器在一个区域内发射能量形成电磁场，区域大小取决于发射功率、 工作频率和天线尺寸等因素。2） 射频卡进入这个区域时，接收到读写器的射频脉冲，经过桥式整流后给电容充电。电容电压经过稳压后做为其工作电压。3） 数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出命令和数据并送到控制逻辑，控制逻辑接受指令完成存储、发送数据或其他操作。4） 如需要发送数据，则将数据调试后从收发模块发送出去。5） 读写器接收到返回的数据后，解码并进行错误校验来决定数据的有效性，然后进行处理，必要时还可通过rs232、rs485或无线接口将数据发送到计算机。读写器发送的射频信号除提供给非接触式ic卡能量外，通常还提供时钟信号，使数据保持同步。104 非接触式ic卡在门禁机的硬件设计根据设计要求，整个智能卡门禁系统分为三大部分：其一是读写器部分，包括mcu、复位电路、时钟电路、显示电路、键盘、数据存储等主控模块及非接触ic卡读写模块和电锁驱动部分；其二是中央控制电脑的软件管理系统模块；其三是中央控制电脑与读写器之间的数据传输模块。其总体方案见下图。图4 总体方案图 fig4 the overall program plan系统采用philips公司的非接触智能ic卡mifare 1卡，以m1卡作为用户卡，以用户卡的序列号sn（全球唯一）为依据控制门的开启。因为它是一个高频卡（工作频率为13.5mhz），有较强的抗干扰能力、读写距离远（5mm10mm）。首先,在发卡系统（中央控制pc机）里把用户的卡号及个人信息输入系统数据库，并将该卡号作为合法卡号下载给所有门禁机。当有一张m1卡在门禁机的有效工作范围内时,系统会自动向卡发出命令,卡接收到命令后向门禁机反馈其sn, 门禁机判断收到的卡号是否合法，合法则驱动电磁门锁开门，并实时上传其开门记录；如果是非法卡（未经授权或已挂失的卡）则拒绝开门并上传报警信息。只有最高授权者（掌握授权密码）才可以发管理员卡，管理员必须用管理员卡方可登录发卡系统进行发卡/下传合法卡号、挂失、解挂、下传黑名单等操作。 由于采用了philips公司的非接触式mifare 1卡，所以卡的读写模块也采y用了以philips公司最新推出的mifare读写芯片mf rc500为核心开发的zlg500a读写模块。通过at89c52对zlg500a的控制达到对卡的读写。系统结构简单,成本较低且具有信息量大和安全保密性好等特点。外围配有rs232转rs485接口能与pc机互连成网络，可以完成读卡、显示卡号和出入时间、身份识别、开锁以及保存和上传出入记录、下载黑名单、设置开门权限等功能。门禁机模块的主控软件主要完成门禁机模块的初始化、卡的识别开启门锁及保存有关数据和数据的传输等五大功能。其总体工作流程如下图图4.1 非接触式ic卡门禁机总体工作流程fig 4.1 non-contact ic card access control machine overall workflow在完成整个门禁机模块的设计和制作前，首先必须明确非接触式ic卡读写模块的功能特性、接口规范和控制方式。本系统选用mifare 1卡作为门禁钥匙，相应地，选用广州周立功公司的zlg500a读写模块作为卡与门禁机交换数据的接口模块。（1） zlg500a读写模块特性下图为zlg500a非接触式ic卡读写模块，该模块采用最新philips高集成iso14443读卡芯片mf rc500，能读写rc500内eeprom，提供三线spi接口，并具有控制线输出口，能与任何mcu接口。此外，该模块四层电路板设计，双面表贴，emc性能优良；并自带无源蜂鸣器信号输出，能用软件控制输出频率及持续时间。图4.1.1 zlg500a模块实物图fig4.1.1 physical map zlg500a module所示j1 为与天线的接口j2 为与mcu 的接口,j1、j2的管脚排列和功能说明见下表： 表4.1.2 管脚和排列功能说明表table4.1.2 with pin-and function table管脚符号描述j1-1gnd地j1-2tx1天线发送1j1-3gnd地j1-4tx2天线发送2j1-5gnd地j1-6rx天线接收表4.1.3 zlg500a非接触式ic卡读写模块管脚说明(一)table 4.1.3zlg500a non-contact ic card reader module pin description (a)管脚符号类型描述j2-1sclk输入三线spi接口时钟总线由外部mcu产生j2-2sdata双向数据线可双向传输j2-3ss双向传输启动线接mcu外部中断j2-4vccpwr电源正端j2-5rst复位内部mcu复位端高电平有效j2-6gndpwr电源负端j2-7ctrl输出控制线输出j2-8bz输出蜂鸣器信号输出zlg500 模块可方便地与任何mcu 进行接口，如图5.4所示为zlg500与mcs-51 单片机的典型接口。sclk、sdata、ss为zlg500a与mcu相联接的控制线，分别为片选ss、时钟线sclk 和数据线sdata。主控制器的mcu 和读卡模块内的mcu 通过此三线相连，三根线上的实际电平是双方口线状态逻辑线与的结果。（2） zlg500三线串行读卡模块接口规范如图下图所示，无论数据传输的方向如何，spi 线上信号的波形总是如下；图4 zlg500时序图fig4 timing diagram zlg500由图中可以看出，在ss为低的情况时，时钟和数据线上的信号才有效。且在sclk为低时sdata变化，在sclk为高时sdata应保持稳定。以上传输中从数据发送器请求开始至数据接收器响应的时间是不确定的，取决接收器内的mcu 是否忙，有必要设置一个看门狗定时器对数据接收器的响应进行监视，一旦接收器响应，则mcu 必须根据数据传输的方向，严格控制以下几个时间，以确保数据传输无误。t1数据接收器响应至mcu 产生第一个sclk 上升沿的时间。t2两个字节传输之间sclk 低电平的持续时间。t3传输最后一个字节的最后一位的sclk 信号的上升沿至ss 上升沿的时间。thsclk 信号的高电平持续时间。tlsclk 信号的低电平持续时间。在数据传输的方向不同时，对时间t1 t3 th 和tl 都有各自不同的要求。（3） 通信协议mcu与zlg500的通信必须先由mcu发送命令和数据给zlg500，zlg500执行命令完毕后，将命令执行的状态和响应数据发回mcu。开始通信前，收发双方必须处于空闲状态。首先由mcu发出ss下降沿信号，然后等待zlg500载sdata线上的响应，若在50ms内为检测到此信号，则退出本次传输。若正确响应，则mcu可将命令和数据发送出去。然后mcu等待zlg500发回的状态和响应数据。也即等待ss线上的下降沿信号，若在50ms内为检测到此信号，则退出本次传输，若正确检测到ss信号，则可以接收状态和数据。4.1 传输模块rs485简介 rs485接口标准传输方式：差分传输介质：双绞线标准节点数：32最远通信距离：1200m 共模电压最大、最小值：+12v；-7v差分输入范围：-7v+12v接收器输入灵敏度：200mv接收器输入阻抗：12krs485芯片在输出电路的部分设计：输出电路的设计要充分考虑到线路上的各种干扰及线路特性阻抗的匹配。由于工程环境比较复杂，现场常有各种形式的干扰源，所以485总线的传输端一定要加有保护措施。在电路设计中采用稳压管d1、d2组成的吸收回路，也可以选用能够抗浪涌的tvs瞬态杂波抑制器件，或者直接选用能抗雷击的485芯片（如sn75lbc184等）。考虑到线路的特殊情况（如某一台分机的485芯片被击穿短路），为防止总线中其它分机的通信受到影响，在75176的485信号输出端串联了两个20的电阻r10、r11。这样本机的硬件故障就不会使整个总线的通信受到影响。在应用系统工程的现场施工中，由于通信载体是双绞线，它的特性阻抗为120左右，所以线路设计时，在rs-485网络传输线的始端和末端各应接1只120的匹配电阻（如图1中r8），以减少线路上传输信号的反射。由于rs-485芯片的特性，接收器的检测灵敏度为 200mv，即差分输入端vavb +200mv，输出逻辑1，vavb 200mv，输出逻辑0；而a、b端电位差的绝对值小于200mv时，输出为不确定。如果在总线上所有发送器被禁止时，接收器输出逻辑0，这会误认为通信帧的起始引起工作不正常。解决这个问题的办法是人为地使a端电位高于b两端电位，这样rxd的电平在485总线不发送期间（总线悬浮时）呈现唯一的高电平，8031单片机就不会被误中断而收到乱字符。通过在485电路的a、b输出端加接上拉、下拉电阻r7、r9，即可很好地解决这个问题。4.2 时钟芯片ds1302结构及工作原理ds1302 是美国dallas公司推出的一种高性能、低功耗、带ram的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5v5.5v。采用三线接口与cpu进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或ram数据。ds1302内部有一个318的用于临时性存放数据的ram寄存器。ds1302是ds1202的升级产品，与ds1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 4.2.1 时钟芯片ds1302引脚功能及结构图示出ds1302的引脚排列,其中vcc1为后备电源，vcc2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。ds1302由vcc1或vcc2两者中的较大者供电。当vcc2大于vcc10.2v时，vcc2给ds1302供电。当vcc2小于vcc1时，ds1302由vcc1供电。x1和x2是振荡源，外接32.768khz晶振。rst是复位/片选线，通过把rst输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。rst输入有两种功能：首先，rst接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当rst为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对ds1302进行操作。如果在传送过程中rst置为低电平，则会终止此次数据传送，i/o引脚变为高阻态。上电运行时，在vcc2.5v之前，rst必须保持低电平。只有在sclk为低电平时，才能将rst置为高电平。i/o为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。sclk始终是输入端。 图4.2 ds1302引脚排列图fig4.2 ds1302 pin map4.3 键盘及显示部分键盘和显示是一般智能化仪器仪表均须具有的功能，是人机交互最主要的方式。不同的智能仪器，随着其功能、mcu资源的占用、使用环境等各种条件的不同，可采用多种键盘和显示方案。本应用系统中，由于外围部件较多，mcu资源占用较大，为了尽可能的减少mcu输入输出i/o的占用，键盘的设计采用串入并出的方式，利用一片74ls164，占用mcu的四根i/o口，就可以实现16个键的全部功能。具体电路如下 fig 4.3 serial port i / o expansion keyboard determinant从系统监控软件的角度来看，仅仅完成键盘扫描，读取当前时刻的键盘状态是不够的，还有不少问题需要解决，否则，在操作键盘时就容易引起误操作、失控等现象。首先是去抖动处理。按键的触点在闭合和断开时均会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定的，如不妥善处理，将会引起按键命令的错误执行或重复执行。最常用的一种方法是软件延时的方法来避开抖动阶段，延时过程一般取10ms50 ms。其次是连击的处理。当按下某个键时，键盘处理程序便查找相应的功能号,并转到相应的功能模块程序去执行，如果这时操作者还没有释放按键，mcu就会反复执行该按键对应的功能，好像操作者在连续操作该键一样。本系统中需要按键去改变系统的实时日历，如果出现连击现象，操作者就很难设定时间。要解决连击的问题最关键是一次按键只让它响应一次，该键不释放就不执行第二次。为此要分别检测到按键按下的时刻和释放的时刻。有两种程序结构都可以解决连击的问题，一是按下键盘就执行，执行完成后等待操作者释放按键，在末放前不再执行指定的功能，从而避免了一次按键重复执行的现象。二是在按键释放后再执行指定的功能，同时可以避免连击，但与前一种相比，给人一种反应迟钝的感觉。具体采用哪种结构，可根据实际情况而定。关于键盘控制的具体编程，可参考有关的书籍和应用说明，在此就不再说明。显示是人与计算机系统打交道所必不可少的部分，本系统要求门禁在不打卡时具备显示当前时间,打卡时显示该卡卡号及打卡时间。为此，选用了具有有良好的显示界面的图形点阵液晶显示器。图形点阵液晶显示器分辨率较高，显示出的结果非常细腻，且能够显示各种复杂图形，为以后的扩展留下了余地。本系统所选择的是jg19264a图形点阵液晶，图5.8为jg19264a的结构框图，引脚说明见下表。4.3.1 键盘显示芯片74ls164介绍 164 为 8 位移位寄存器,其主要电特性的典型值如下：54/74164 185mw 54/74ls164 80mw 当清除端（clear）为低电平时，输出端（qaqh）均为低电平。 串行数据输入端（a，b）可控制数据。当 a、b任意一个为 低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（clock）脉冲上升沿作用下q0 为低电平。当a、b 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在clock 上升沿作用下决定q0 的状态。引脚功能：clock ：时钟输入端clear： 同步清除输入端（低电平有效）a，b ：串行数据输入端qaqh： 输出端 图4.3.1 74ls164封装图fig4.3.1 74ls164 package plans4.3.2液晶存储模块jg19264a芯片介绍jg19264a液晶的分辨率为19264 ，该液晶的显示内核是hd61202u与hd61203u，其中一片hd61203作为64路行驱动器，三片hd61203u组成196点列的列驱动器组。所以内置hd61202u图形液晶显示模块的电路特性实际上是hd61203u和hd61202u组合的电路特性。hd61203u是带有振荡器和显示时序发生器的行驱动器。它具有64路行驱动输出，但它的特点在于它本身带有振荡器和时序发生器，通过外接振荡电阻电容使其上电后就以其设定的占空比系数1/n值开始行扫描工作；它可以自行完成行、列驱动时序的生成及分配，自动进行行驱动的工作；同时向列驱动器输出同步信号及显示数据驱动所需的脉冲时序，控制列驱动器hd61202u的工作，所以我们只用控制hd61202u就可以操作整个液晶模块。hd61202u是带显示存储器的图形液晶显示列驱动控制器。它的特点是内置6464位的显示存储器，显示屏上各像素点的显示状态与显示存储器的各位数据一一对应，显示存储器的数据直接作为图形显示驱动信号。显示数据为“1”，相应的像素点显示；显示数据为“0”相应的像素点就不显示。同时hd61202u配备了一套显示存储器的管理电路和与计算机的连接口电路。 图4.3.2 jg19264a图形点阵液晶结构框图fig4.3.2 lcd dot matrix graphics jg19264a block diagram表4.3 jg19264a图形点阵液晶引脚说明table4.3 jg19264apin dot matrix lcd graphical help引脚符号电平说明1db7h/l数据位72db6h/l数据位63db5h/l数据位54db4h/l数据位45db3h/l数据位36db2h/l数据位27db1h/l数据位18db0h/l数据位09eh,hl片使能信号10r/wh/lh:读；l:写11rsh/lh:数据；l:指令12v0可调lcd驱动电压,对比度调节13vdd5.0v电源电压14vss0v接地(gnd)15csbh/l片选信号，00,01,10分别对应一片ic的seg，11三片均不选中16csah/l17vee-10.0vlcd驱动负电源18rstl复位信号，低有效19led+背光正极20led-背光负极4.4 mcu接口电路本系统采用直接访问式的接口方式，就是将液晶显示模块的接口作为存储器或i/o设备直接挂在计算机总线上，计算机以访问存储器或i/o设备的方式操作液晶显示模块的工作。其具体的原理图如下图所示： 图4.4 原理图fig4.4 schematic diagram在图中，mcu通过p2.6控制csa，p2.7控制csb,以选通液晶显示屏上各区的控制器hd61202u，其关系如下表所示： 表4.4 关系表table4.4 relationscsacsbjg1926400左区01中区10右区11末选另外，mcu的p2.1接液晶显示模块的r/w，用来控制数据总线的数据流向；用p2.0接液晶显示模块的rs，用来区分是数据还是指令；用p2.4接液晶显示模块的e，控制模块的使能；p0口直接与液晶显示模块的双向数据/地址端相连。为了加强p0口的驱动能力和减少外界的干扰，该口全部外接了上拉电阻。mcu对ds1302的读写控制主要包括ds1302的初始化和读取ds1302的时间和日期，初始化过程就是给ds1302赋予初始的时间和日期，详见子程序set1302，当实时时钟芯片被启动后，在没有接受到新的初始化指令情况下，起内部的时钟将一直不停的运行，从而保证时间的实时性和准确性；mcu在任何时候都可以通过读取ds1302内部时间和日期寄存器中的值而获得准确的时间和日期，get1302为时间和日期的读取子程序。；*； 模块名称：ds1302.asm； 功 能：实时时钟模块 时钟芯片型号：ds1302 ； t_clk bit p1.2 ；实时时钟时钟线引脚 t_io bit p1.3 ；实时时钟数据线引脚 t_rst bit p3.6 ；实时时钟复位线引脚；*；子程序名：set1302；功 能：设置ds1302 初始时间,并启动计时。；说 明：；调 用：rtinputbyte；入口参数：初始时间在:second,minute,hour,day,month,week.yearl(地址连续)；返 回 值：无；影响资源：a b r0 r1 r4 r7 ；*set1302: clr t_rst clr t_clk setb t_rst mov b,#8eh ；控制寄存器 lcall rtinputbyte mov b,#00h ；写操作前wp=0 lcall rtinputbyte setb t_clk clr t_rst mov r0,#second mov r7,#7 ；秒 分 时 日 月 星期 年 mov r1,#80h ；秒写地址set13021: clr t_rst clr t_clk setb t_rst mov b,r1 ；写秒 分 时 日 月 星期 年 地址 lcall rtinputbyte mov a,r0 ；写秒数据 mov b,a lcall rtinputbyte inc r0 clr t_clk setb t_rst mov b,#8eh ；控制寄存器 lcall rtinputbyte mov b,#80h ；控制,wp=1,写保护 lcall rtinputbyte setb t_clk clr t_rst ret；*；子程序名：get1302；功 能：从ds1302 读时间；说 明：；调 用：rtinputbyte,rtoutputbyte；入口参数：时间保存在:second,minute,hour,day,month,week.yearl；返 回 值：无；影响资源：a b r0 r1 r4 r7；*get1302: mov r0,#second； mov r7,#7 mov r1,#81h ；秒地址get13021: clr t_rst clr t_clk setb t_rst inc r0 clr t_rst djnz r7,get13021 retrtinputbyte: mov r4,#8inbit1: mov a,b rrc a mov b,a mov t_io,c setb t_clk clr t_clk djnz r4,inbit1 ret；*；读1302一字节 （内部子程序）；*rtoutputbyte: mov r4,#8outbit1: mov c,t_io rrc a setb t_clk clr t_clk djnz r4,outbit1 ret4.5 门禁记录存储与传输各门禁点的出入记录可采用实时上传或定时采集的方式从门禁机传输给中央数据库,前者对系统网络速度要求较高,当网络堵塞时有丢失数据的可能。本系统采用了出入记录暂时存储在门禁机中,每隔一段时间（例如每周一次）上传给中央数据库的方式，为此要求门禁机具备一定容量的存储器，用于暂存门禁数据以及由中央数据库下载的授权卡号。门禁机存储器的容量取决于一个门禁记录的长度、系统的卡容量以及定时上传周期内最大的刷卡次数等，通常应留有一定的余量以免由于超出存储容量而丢失数据。本系统采用了at24c256作为门禁机的存储器，其存储容量达64k字节，划分成两个区，一个区用来存