毕业设计（论文）-有源应答器读写模拟系统开发.doc

西 南 交 通 大 学本 科 毕 业 设 计 (论 文)有源应答器读写模拟系统开发 DEVELOPMENT OF ACTIVE TRANSPONDER READER SIMULATION SYSTEM 全套设计加扣 3012250582 年 级: 2010级 姓 名: XXX 专 业: 通信工程（铁道信号） 指 导 老 师: XXX 2014年6月第I页西南交通大学本科毕业设计（论文） 承 诺本人郑重承诺：所呈交的设计（论文）是本人在导师的指导下独立进行设计（研究）所取得的成果，除文中特别加以标注引用的内容外，本文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的设计（研究）成果。对本设计（研究）做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现设计（论文）中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担一切后果。 学生签名： 2014年 6月 5日第II页西南交通大学本科毕业设计（论文） 院 系 计算机与通信工程系 专 业 铁道信号 年 级 2010级 姓 名 邸 旭 题 目 有源应答器读写模拟系统开发 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日 第III页西南交通大学本科毕业设计（论文） 毕业设计（论文）任务书班 级 XXX 学 号 20108064 发题日期： 2014年2月21日 完成日期：2014年6月5 日题 目 有源应答器读写模拟系统开发 1、本论文的目的、意义 随着科学技术的进步，由于人员和货物运输的需求量不断增加，铁路运输逐渐发展成为当今集方便、快捷、安全于一身的大众化运输方式。但随着我国铁路的六次全面提速，也对铁路运输的安全性方面提出了全新的要求。而在所有设备中，信号设备的正常工作对于列车行驶的安全尤为重要。所以对于信号设备的开发与使用变得非常关键。本设计模拟了一套有源应答器读写模拟系统。系统以STC89C52作为主控芯片，使地面和机车两个控制端通过两块RFIDMFRC522无线射频模块进行数据通信，从而模拟出有源应答器读写方面的实际工作流程。 本设计旨在模拟一套有源应答器系统读写方面的工作流程，设计一套界面简洁，操作简单，方便工作人员进行操作的模拟系统。也可以使对应答器信息传输不了解的工作人员对传输过程和方法有初步的了解。 2、学生应完成的任务 明确有源应答器的概念、功能等； 选取系统组成硬件，并对其进行深入了解； 对系统开发所需软件环境进行学习； 编写程序，实现系统功能； 阅读并翻译外文资料，对论文进行补充。 最终提交的资料有：毕业论文、系统程序、系统实物、中期自查表、工作记录 第IV页西南交通大学本科毕业设计（论文） 3、论文各部分内容及时间分配：（共 18 周）第一部分 查阅有关的资料并检索文献 ( 1 周)第二部分_对资料进行整理与分析、构思论文提纲 ( 2 周)第三部分 建立仿真环境 ( 4 周)第四部分 设计修改及完善，撰写论文初稿 ( 6 周)第五部分 论文修改及编排完善 ( 2 周)论文评阅及答辩 ( 2 周)论文整改 ( 1 周)备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日第V页西南交通大学本科毕业设计（论文） 摘 要在当今社会，铁路运输已经成为各种运输方式中必不可少的一种。为了能够适应日益提高的运输需求，从1997年开始，我国铁路经历了六次大面积提速调整。这在体现了铁路运输生产力发展的新水平的同时，对信息传输设备的要求也提出了新的挑战。传统信号设备依靠轨道电路传输闭塞信息的方法，在信息量方面已经不能满足列车安全高速行驶的要求，需增加应答器向列控车载设备提供大量固定信息和可变信息。本设计模拟了一套有源应答器读写模拟系统。系统以STC89C52作为主控芯片，使地面和机车两个控制端通过两块MFRC522无线射频模块进行数据通信，从而模拟出有源应答器的实际工作流程。在本设计中，首章对应答器系统进行了概述；第二章中描述了系统初步设计和系统使用的硬件的介绍；第三章主要介绍了系统硬件部分的设计；第四章主要介绍了系统软件部分的设计；第五章对本设计进行了总结和展望。关键词 应答器；有源应答器；信息传输；STC89C52；MFRC522无线射频模块第VI页西南交通大学本科毕业设计（论文） Abstract Nowadays, rail transport has become an essential mode of transport. Since 1997, Chinas railway has experienced six times large-scale speed adjustment in order to adapt to societys increasingly demand for transport. This reflects a new level of productivity development of railway transport, while it is a new challenge about request for information transmission equipment. Relying on the traditional track circuit signal transmission device occlusion information method, the amount of information can no longer meet the requirements of high-speed train safety, an additional transponder information provided large amounts of fixed and variable information to the train control on-board equipment. This design is to simulate a set of active transponder reader system. STC89C52 system as the main chip, the ground and the two control terminals by two locomotives MF-RC522 radio frequency module for data communication, thus simulating the actual workflow active transponder. In this design, the first chapter of the transponder system overview; second chapter describes the initial system design and hardware description; third chapter describes the system hardware design; fourth chapter describes the system software design; fifth the design of chapter summary and outlook.Key words transponder; active transponder; information transmission; STC89C52;MF-RC522 radio frequency module第XIV页西南交通大学本科毕业设计（论文） 目 录Error! Reference source not found.1 第1章 绪 论1.1 设计背景1 1.2 设计目标及意义1 1.2.1 设计目标1 1.2.2 设计意义1 1.3 应答器系统概述2 1.3.1 应答器系统结构图2 应答器系统主要设备及相关工具包括：地面有源应答器（或地面无源应答器）地面电子单元（Line-side Electronic Unit）、车载天线、应答器传输模块、报文编码工具、应答器无线读写工具等。1.3.2 应答器报文的形成3 第1章 绪 论1.1 设计背景3 第1章 绪 论1.1 设计背景安排4 如图1-2所示。当用户给出数据后，系统会生成用户报文，并将其按要求生成应答器报文，再将这些编码后的报文按每个应答器对应的报文进行分类管理，最后由工作人员将其输入到LEU中。2.应答器报文格式 用户报文830位的格式（信息帧）为： 报文头（50位）； 信息（数据）包1； 信息包2； . . 信息包n（共772位）； 结束包（8位）4；1.4 射频技术简介 射频技术（RF）是Radio Frequency的缩写。较常见的应用为无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）,常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。其原理为由扫描器发射一特定频率之无线电波能量给接收器，用以驱动接收器电路将内部的代码送出，此时扫描器便接收此代码。接收器的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一无法复制，安全性高、长寿命。RFID的应用非常广泛，目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。1.5 各章节安排 在本设计中，首章对应答器系统进行了概述；第二章中描述了系统初步设计和系统使用的硬件的介绍；第三章主要介绍了系统硬件部分的设计；第四章主要介绍了系统软件部分的设计；第五章对本设计进行了总结和展望。第2章 有源应答器读写模拟系统整体设计 5 2.1 有源应答器简介5 图2-1 有源应答器原理框图 图2-1为有源应答器原理框图。车载天线向地面连续辐射27.095MHz的高频电磁能量，地面有源应答器的高频界面一旦接收到电磁能量后立即激活工作，ROM区的数据经过时钟控制电路，送往频率合成器，由频率合成器产生相位连续的FSK数据载频信号，再经高频界面将信号向机车天线发送2。 有源应答器的“DBPL解码电路”是当地面电子单元（LEU）与有源应答器连接故障时，有源应答器可切换到无源工作模式，即当接收到车载天线能量时，可提供存储的缺省报文。2.2 RFIDMFRC522简介5 Error! Reference source not found.6 图2-2 MFRC522结构简图 如图2-2。MFRC522由RF电平检测器、数据模式检测器、模拟接口、寄存器组、FIFO、非接触式UART、等组成。其中，模拟接口用来处理模拟信号的调制和解调。非接触式UART用来处理与计算机通信时的协议要求。FIFO缓冲区快速而方便的实现了主机和非接触式UART之间的数据传输。不同的主机接口功能可满足不同用户的要求56。2.2.2 RFIDMFRC522结构图7 2.4 有源应答器读写模拟系统总体设计TC89C52单片机介绍8 2.4 有源应答器读写模拟系统总体设计9 2.4.1 有源应答器读写模拟系统总体框架设计9 2.4.2 有源应答器读写模拟系统软件功能设计102.数据读取部分功能 此部分是由车载设备在经过有源应答器时读取出写入应答器的线路数据，并显示在车载设备的界面中，供驾驶员作为行驶过程的依据。第3章 有源应答器读写模拟系统硬件设计11 3.1 有源应答器读写模拟系统主控板结构图11 3.2 芯片选择STC89C52RC单片机芯片12 3.3 RFID无线射频模块选择MFRC52213 3.3.1 RFID无线射频模块硬件设计13 3.3.2 RFID无线射频模块程序设计14 3.3 RFID无线射频模块选择MFRC522重新打样设计18第XXIII页西南交通大学本科毕业设计（论文） 图3-8 PCB样板图第4章 有源应答器读写模拟系统软件设计及展示20 4.1 有源应答器读写模拟系统软件开发配置20 4.2 系统软件设计20 4.3 软件编译24 如图2-3所示。其内部接法为：天线的1、2、4、5、7号管脚分别连接主控板的24、29、30、31、6号管脚，3号管脚空置，6号管脚接地，8号管脚接3.3V电源。图2.3芯片电路结构图分别是接在主控板16、17、11、13号管脚的内部电路。2.3 STC89C52单片机介绍C522通信程序编译24 如图2-3所示。其内部接法为：天线的1、2、4、5、7号管脚分别连接主控板的24、29、30、31、6号管脚，3号管脚空置，6号管脚接地，8号管脚接3.3V电源。图2.3芯片电路结构图分别是接在主控板16、17、11、13号管脚的内部电路。2.3 STC89C52单片机介绍编译27 4.3 软件编译工作演示30第5章 2、上位机主程序#i#pragma once#ifndef _AFXWIN_H_#error 在包含此文件之前包含“stdafx.h”以生成 PCH 文件#endif#include resource.h/ 主符号/ CIC_ReaderApp: / 有关此类的实现，请参阅 IC_Reader.cppclass CIC_ReaderApp : public CWinApppublic:CIC_ReaderApp();/ 重写public:virtual BOOL InitInstance();/ 实现DECLARE_MESSAGE_MAP();extern CIC_ReaderApp theApp94.4 系统工作演示1.将主控板与电脑连接后首先查看连接的虚拟COM口。如图4-5所示。图4-5 COM口连接图2.打开有源应答器读写模拟系统地面控制端界面，选择相应的COM端口，并点击打开串口，成功打开后，界面左下角会出现提示。如图4-6所示。图4-6 串口打开示意图3.在界面中任意输入线路信息（只能是数字），将IC卡放置在主控板上方5cm以内，并单击发送。成功后界面左下角会出现提示。如图4-7.图4-7 写卡成功示意图4.打开有源应答器读写模拟系统车载界面，打开相应的COM端口，将卡片放在主控板上方5cm以内，单击接收，便可读出系统地面控制端发送的数据。读取成功后界面左下角会出现提示。如图4-8。图4-8 读卡成功示意图5.关闭所有串口，演示结束。34 5.1 论文工作34 5.2 完善与提高34致 谢36参考文献37第 14 页西南交通大学本科毕业设计(论文) 第1章 绪 论1.1 设计背景应答器是指能够传输信息回复信息的电子模块1。随着列车运行速度的不断提高，应答器作为可以高速率、大信息量的传递数据的点式数据传输设备，能够在道口控制、列车安全防护、车种识别、定位停车、临时限速、进路预排、及其他各种限速、报公里标、受电弓自动控制及电力机车分组自动转换等方面使用2。在铁路运输中，应答器一直承担着极其重要的任务，它是信号系统的神经中枢，也是列控系统的核心。近些年，伴随着射频技术的迅猛发展，应答器系统的运用也更加成熟。1.2 设计目标及意义1.2.1 设计目标 本课题通过开发与设计，完成列控系统中有源应答器的读写模拟系统，实现有源应答器对列车传输线路信息的通信功能，使这些功能可以模拟动态展现，可用于检验列车运行过程中信息传输的稳定性和可靠性。具体实现功能如下：1.通过上位机软件对有源应答器数据进行更改。2.模型列车经过有源应答器时可读出有源应答器传输的数据。1.2.2 设计意义 在CTCS-1级列车运行控制系统中（虽没有真正意义上的CTCS1级系统，但通常我们将160km/h及以下级的区段算作CTCS1级系统）3。其系统中采用的把线路数据全部存储在车载设备中的方式多是大存储的方式，依靠逻辑推断地址来获取的线路数据，并在计算后给出目标距离式制动曲线；同时在车站附近增加点式信息设备，传输定位信息，并以次来使逻辑推断地址产生错误的可能性减小。 但随着我国铁路跨越式发展，多条提速干线和高速新线快速建成，这种线路信息的传输方式需要大量的设备支持，并且需要反复的计算才能获得所需的线路信息。由于存在计算错误的可能，这种方法效率低、安全性差的弊端显露无疑。于是CTCS-2级系统被开发并广泛使用。CTCS-2级系统适用于各种限速区段。并且在CTCS-2级系统中，增加了电视信息设备（即应答器）来负责向列车传输线路信息。1.3 应答器系统概述1.3.1 应答器系统结构图 应答器是一个点式地对车信息传输设备，可应用于CTCS-1CTCS-4各级列车运行控制系统，以下为应答器系统的结构框图。图1-1应答器系统结构框图 应答器系统主要设备及相关工具包括：地面有源应答器（或地面无源应答器）地面电子单元（Line-side Electronic Unit）、车载天线、应答器传输模块、报文编码工具、应答器无线读写工具等。1.3.2 应答器报文的形成1.应答器报文形成流程图1-2 应答器报文形成流程图 如图1-2所示。当用户给出数据后，系统会生成用户报文，并将其按要求生成应答器报文，再将这些编码后的报文按每个应答器对应的报文进行分类管理，最后由工作人员将其输入到LEU中。2.应答器报文格式 用户报文830位的格式（信息帧）为： 报文头（50位）； 信息（数据）包1； 信息包2； . . 信息包n（共772位）； 结束包（8位）4；1.4 射频技术简介 射频技术（RF）是Radio Frequency的缩写。较常见的应用为无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）,常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。其原理为由扫描器发射一特定频率之无线电波能量给接收器，用以驱动接收器电路将内部的代码送出，此时扫描器便接收此代码。接收器的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一无法复制，安全性高、长寿命。RFID的应用非常广泛，目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。1.5 各章节安排 在本设计中，首章对应答器系统进行了概述；第二章中描述了系统初步设计和系统使用的硬件的介绍；第三章主要介绍了系统硬件部分的设计；第四章主要介绍了系统软件部分的设计；第五章对本设计进行了总结和展望。第2章 有源应答器读写模拟系统整体设计 2.1 有源应答器简介 有源应答器是一种传输可变信息的设备。该设备要传输信息必须通过应答器电缆与地面电子单元（LEU）连接，根据地面电子单元（LEU）所发送的报文编码，向列车传送变化的应答器信息。有源应答器与地面电子单元（LEU）连接，向列车发送来自于地面电子单元（LEU）的报文，在既有线区段，有源应答器放置在车站的进站端和出站端，主要向列车发送进路信息和临时限速信息。图2-1 有源应答器原理框图 图2-1为有源应答器原理框图。车载天线向地面连续辐射27.095MHz的高频电磁能量，地面有源应答器的高频界面一旦接收到电磁能量后立即激活工作，ROM区的数据经过时钟控制电路，送往频率合成器，由频率合成器产生相位连续的FSK数据载频信号，再经高频界面将信号向机车天线发送2。 有源应答器的“DBPL解码电路”是当地面电子单元（LEU）与有源应答器连接故障时，有源应答器可切换到无源工作模式，即当接收到车载天线能量时，可提供存储的缺省报文。2.2 RFIDMFRC522简介 非接触式IC卡又称射频卡，它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，其特点在于在射频卡中可放置电源，且可以远距离读卡、写卡，是电子器件领域的一大突破。此发送模块利用调制和解调的原理，并将它们完全集成到各种非接触式通信方法和协议中。在本系统中，使用了MFRC522作为读写器芯片。 为了能完成列控系统中有源应答器的读写系统，实现有源应答器对列车传输线路信息的通信功能，本设计使用的是RFIDMFRC522无线射频模块作为通信工具，以实现对有源应答器读写系统功能的动态模拟。2.2.1 RFIDMFRC522系统结构图2-2 MFRC522结构简图 如图2-2。MFRC522由RF电平检测器、数据模式检测器、模拟接口、寄存器组、FIFO、非接触式UART、等组成。其中，模拟接口用来处理模拟信号的调制和解调。非接触式UART用来处理与计算机通信时的协议要求。FIFO缓冲区快速而方便的实现了主机和非接触式UART之间的数据传输。不同的主机接口功能可满足不同用户的要求56。2.2.2 RFIDMFRC522结构图图2-3 RC522芯片结构图图2-3 RC522插口结构图图2-3 RC522芯片电路结构图 如图2-3所示。其内部接法为：天线的1、2、4、5、7号管脚分别连接主控板的24、29、30、31、6号管脚，3号管脚空置，6号管脚接地，8号管脚接3.3V电源。图2.3芯片电路结构图分别是接在主控板16、17、11、13号管脚的内部电路。2.3 STC89C52单片机介绍 STC89C52是STC公司生产的一种低消耗、较高性能的CMOS8位微控制器，拥有 8K 在系统可编程的闪存Flash存储器。STC89C52用的是MCS-51内核，但是同时做了很多的改进让芯片具有传统51单片机不缺少的的功能6。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，让STC89C52为硬件设计提供高灵活、超有效的解决方法。 STC89C52具有以下标准功能： 1.8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线 2.看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810，复位电路这种芯片构成的最小系统简单、可靠 3.3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。 4.STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择省电模式。空闲的模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。2.4 有源应答器读写模拟系统总体设计2.4.1 有源应答器读写模拟系统总体框架设计图2-5 有源应答器读写系统总体框架图 有源应答器读写模拟系统分别由地面电子单元（LEU）、有源应答器读写模拟系统地面部分、有源应答器读写模拟系统车载部分、和车载控制台组成。工作人员可在地面控制端向地面电子单元（LEU）中输入应答器链接、重定位信息、线路坡度、线路速度、等级转换、里程信息、调车危险、临时限速等信息，并使这些信息通过在系统地面部分和系统车载部分的RC522射频模块进行通信传输，最终显示在车载控制台上。2.4.2 有源应答器读写模拟系统软件功能设计 有源应答器读写模拟系统软件功能包括地面电子单元（LEU）向应答器地面设备写入数据和车载设备读取应答器数据两部分组成。1.数据写入部分功能 此部分是由地面电子单元（LEU）向有源应答器读写模拟系统地面部分写入线路数据，如：应答器链接、重定位信息、线路坡度、线路速度等，再通过有源应答器内的无线射频模块向车载设备发送这些数据。2.数据读取部分功能 此部分是由车载设备在经过有源应答器时读取出写入应答器的线路数据，并显示在车载设备的界面中，供驾驶员作为行驶过程的依据。第3章 有源应答器读写模拟系统硬件设计3.1 有源应答器读写模拟系统主控板结构图 本设计是基于STC89C52RC的最小系统,在STC89C52RC单片机上装载了USB接口和RFID无线射频模块。系统主控板的结构图如图3-1所示。系统硬件实物图如图3-2所示。图3.1系统主控板结构图图3-2系统实物图3.2 芯片选择STC89C52RC单片机芯片管脚图3-3 STC89C52管脚图 STC89C52管脚图如图3-3所示。主电源引脚VCCGND：接地引脚； VCC:电源供电，正常为+5V电压； 外接晶振引脚XTAL1与XTAL2 RST：当振荡器正常工作的时候，在此引脚上出现两个机器周期以上的高电平是单片机复位。在VCC掉电时，这个引脚还外接备用电源，用来保证内部的RAM的数据。当VCC下降到低于限定伐值，这个引脚在规定的电压范围内，可以向内部RAM提供备用的电源。 ALE：地址锁存使能端；。 PSEN：程序存储器读选通信号，低电平时有效。 EA/Vpp：EA是选择信号，用来访问内部或外部程序存储器的。 输入输出引脚： P0.0P0.7：P0口是一个8位漏极并行准双向I/O口。 P1.0P1.7：P1口也是8位准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P2.0P2.7：P2口也是一个8位准双向I/O口，具有内部上拉电阻。3.3 RFID无线射频模块选择MFRC5223.3.1 RFID无线射频模块硬件设计 射频识别，由电子标签、读写器、数据处理单元组成是用来利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。有源应答器读写系统需要一种点式精确定位的方案，并且成本不宜过高，综合考虑后发现RFID具有可靠性高、操作方便、防冲突等等非常适合有源应答器读写系统的特性，因此将RFID无线射频技术作有源应答器读写系统的核心技术。 RFID无线射频模块的硬件电路如图3-2。RFID的2、5、6、7、8号管脚分别与STC89C52RC单片机的P1.7、1.6、1.5、P1.4、P1.3号管脚链接，即接8位准双向I/O口，传输低位地址；1号管脚接3.3V电源；3号管脚接地；4号管脚空置。图3-3 RFID无线射频模块硬件电路图3.3.2 RFID无线射频模块程序设计 相对于PHILIPS公司生产的其他14443基站芯片(比如RC500和RC530等)，RC522简化了内部系统结构，去掉了片内E2PROM。从而大大缩减了芯片命令集。另外，对载波调制电路，发送电路和解调、解码电路的控制也相应简化，去掉了校准接收电路I时钟、Q时钟、校准发送与接收时钟相位等繁琐的操作。一般而言，单片机与RC522的通信流程如下图所示。第 16 页西南交通大学本科毕业设计（论文） 图3-4 RC522工作流程图 如图3-4，RC522的工作流程包括：RC522初始化、寻卡、防冲撞处理、选卡、验证卡片、读卡、写卡。可以总结为：寻卡防冲突选卡读/写卡； 图3-5、3-6、3-7分别是RC522初始化、读卡、写卡三个主要流程的过程图。第 17 页西南交通大学本科毕业设计（论文） 图3-5 RC522初始化流程第 18 页西南交通大学本科毕业设计（论文） 图3-6 RC522读卡流程 第23页西南交通大学本科毕业设计（论文） 图3-7 RC522写卡流程 3.4 主控板重新打样设计 为了使本设计在外观上看起来简洁美观，可以更好地进行模拟演示，并且去掉单片机上用不到的管脚和接口，在基本功能调试成功后设计者又将STC89C52RC单片机和RC522无线射频模块重新送去设计打样，最终做出完全符合本设计功能的两块主控板。即将STC89C52RC芯片与RC522芯片通过直接连接，再通过CP2102转换芯片端口便可连接电脑。其PCB样板图如图3-8所示。图3-8 PCB样板图第4章 有源应答器读写模拟系统软件设计及展示4.1 有源应答器读写模拟系统软件开发配置 编程语言：C语言；VC+ 本课题旨在实现对有源应答器读写模拟系统的开发，并用PC机模拟地面电子单元（LEU）控制端界面和车载设备接收端界面，所以编程语言使用C语言，并用VC+实现了控制端和接收端两个人机界面的设计。4.2 系统软件设计 本系统分为地面和车载两部分，地面部分是控制端，负责输入数据，车载部分是接收端，负责接收数据并显示。1、地面控制端地面控制端的工作流程如图4-1所示。 (1)初始化。读卡器连接电脑，进行初始化，并等待用户通过上位机输入命令。 (2)寻卡。当用户发出命令后，写卡器开始寻卡，若寻卡失败，则会重新寻卡，连续3次寻卡失败后会将信息反馈给上位机； (3)写卡。若寻卡成功，则将写卡成功的信息反馈给上位机，若写卡失败，则重新写卡，连续三次失败后会将信息反馈给上位机；若写卡成功，则将此信息反馈给上位机。 在上位机中，接收到写卡器的信息后，会对信息进行处理、分类，若写卡成功，则将成功读取的信息显示在上位机程序中；若写卡失败，则在上位机中显示为写卡失败。图 4-1地面控制端软件实现流程 地面控制端上位机界面如图4-2所示。当应答器链接完成后（选择相应的控制端口并打开串口），工作人员可向有源应答器地面控制界面中输入数据，我们模拟的数据包括：线路坡度（单位：）、线路速度（单位km/h）、等级转换、里程信息（单位km/h）、临时限速（单位km/h）几项。写入完毕后，点击写卡按钮，就可以向有源应答器车载接收端发送信息。图4-2 有源应答器读写系统地面控制界面2、车载接收端车载接收端的工作流程如图4-3所示。（1） 初始化。读卡器连接电脑，进行初始化，并等待用户通过上位机输入命令。（2） 寻卡。当用户发出命令后，读卡器开始寻卡，若寻卡失败，则会重新寻卡，连续3次寻卡失败后会将信息反馈给上位机；（3） 读卡。若寻卡成功，则开始读取卡中数据，若读卡失败，则重新读取卡片信息，连续三次失败后会将信息反馈给上位机；若读卡成功，则将此信息及读取出的卡片信息反馈给上位机。 在上位机中，接收到读卡器的信息后，会对信息进行处理、分类，若成功读取，则将成功读取的信息显示在上位机程序中；若读取失败，则显示为读取失败。第 24 页西南交通大学本科毕业设计（论文） 图4-3 车载接收端软件实现流程 车载接收端上位机界面如图4-4所示。当应答器链接完成后（选择相应的控制端口并打开串口），工作人员可在点击读卡后接收有源应答器读写系统车载接收端由地面控制端发送的信息，并可根据此信息来对行驶过程进行调节。其数据有：线路坡度（单位：度）、线路速度（单位km/h）、等级转换、里程信息（单位km）、临时限速（单位km/h）几项。第 38 页西南交通大学本科毕业设计（论文） 图4-4 有源应答器读写系统车载界面4.3 软件编译4.3.1 下位机和RC522通信程序编译1、各程序作用main.c 程序主函数，在main函数里，定义了变量，并对MCU进行初始化configer.c 配置文件，McuInit()函数是对MCU初始化的，McuInit()函数中也包括了对串口，定时器，RC522进行初始化。configer.h 头文件，其中有对单片机的一些基本设置，比如寄存器的设置，晶振频率，还有一些引脚的定义。mfpcd.c 功能包括读写RC522寄存器，寄存器置位和寄存器清除，还有复位RC522。mfpicc.c 功能包括写卡，防冲撞，选定卡片，读卡，写卡，修改卡钥，激活卡片等。serial.c 串口通信程序，功能包括串口发送，接收函数,里面设置了波特率，中断使能等。timer.c 计时器程序2、下位机及RC522主程序void main() char status;uint_16 CmdWord; McuInit(); while(1) if(RxFlag)CmdWord = SerBuffer38+SerBuffer4;switch(CmdWord)/查询卡片序列号case 0x0003: status =MfPiccGetSNR(RfBuffer);if(ERROR_NONE = status) SerSendInfo(ERROR_NONE, SNR, 4);else SerSendInfo(status, (uint_8 *)0, 0);break;/修改密码方式case 0x0110: if(0x03 != (SerBuffer6&0x03)/判断是否是密钥块，是则执行 SerSendInfo(ERROR_BLOCK_ADDR, (uint_8 *)0,