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一卡通 系统 发卡 设计 西安

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一卡通系统发卡机设计（西安）,一卡通,系统,发卡,设计,西安

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11223344DDCCBBAATitleNumberRevisionSizeA4Date:2016/6/26Sheet ofFile:F:3、秘密科技.穆丹丹电路原理图.SchDocDrawn By:CL+1V+2CL-3C2+4C2-5V-6TOUT27RIN28ROUT29TIN210TIN111ROUT112RIN113TOUT114GND15VCC16D1MAX232GND1TXD2RXD3V34UD+5UD-6XI7XO8CTS9DSR10RI11DCD12DTR13RTS14RS23215VCC16D2CH340GC15104C21104C14104C23104C17104C16104R6RES2R7RES2162738495J1 DB9VCCVCCVCCTXDRXD12342USB5VIN5VINRXDTXDC20103C2233PC2433PY212MRST9XTAL218XTAL119GND20P2.0(A8)21P2.1(A9)22P2.2(A10)23P2.3(A11)24P2.4(A12)25P2.5(A13)26P2.6(A14)27P2.7(A15)28PSEN29ALE(PROG)30EA(VPP)31P0.7(AD7)32P0.6(AD6)33P0.5(AD5)34P0.4(AD4)35P0.3(AD3)36P0.2(AD2)37P0.1(AD1)38P0.0(AD0)39VCC40P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RO)17189C52Y111.0592MC1130PC1230PGND+C2547UFS2SW-DPDTC26104R101K5VINVCCVCCGND+C1810uFS1SW-PBR810KRETRETRXDTXD供电电路复位电路CPURS232USB下载电路VCCGNDA01A12A23GND4SDA5SCL6WP7VCC8U2FM24CL64GND3v3I2C_SDAI2C_SCLI2C_SCLI2C_SDA存储芯片LS1BuzzerVCC1KR9Res1Q1PNPGND蜂鸣器BUZZER“一卡通”系统发卡机原理图设计D4LED2D3LED2D5LED2123456789P1Header 9VCC1234P2WiegandVCCGNDINT0INT1韦根26接口10KR2Res210KR1Res2C2710FC2822FC290.01FIN1GND2OUT33AS11173v3123J2PWR2.5X127.12MC10 15PC13 15PC9104R4820R55.1KL12.2uHL22.2uH3v3C215PC715PC4150PC6180PC8104GNDC1104天线3v3C347PC547PI2C1RX17TEST9OSCIN21OSTOUT22AVSS18D7(MISO)31AUX119D6(MISI)30IRQ23TVSS14TX213TVDD12TX111TVSS10AUX220SIGOUT8SIGIN7RST6PVSS5DVSS4DVDD3PVDD2D125EA32D428D5(SCK)29AVDD15VMID16D226SDA24D327U1MF522RSTSDAMISOMISISCKR3470K3v3刷卡模块BUZZERSDASCKMISIMISORSTINT0INT1毕业设计（论文）中期报告题目：“一卡通”系统发卡机院（系） 电子信息工程学院 专 业 自动化 班 级 120404 姓 名 穆丹丹 学 号 120404124 导 师 吕志刚 2016年 4 月 27日1.课题研究的主要内容 在完成STC89C51单片机最小系统设计的基础上，完成射频卡读写模块RC500、数据存储模块FM24CL64、开关量处理模块、EMID读卡模块Wiegand26、RS232通信模块SP3232、USB转串口模块CP2102等功能模块的设计。2.设计（论文）进展状况（1） 熟悉芯片资料1） CPU模块 CPU模块是51单片机的最小系统。51单片机将主要部件均集中在一块芯片上，使得数据传送距离短，可靠性更高，运行速度更快。由于属于芯片化的微星计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达到最优化，抗干扰能力增强，工作相对稳定。 2）Wiegand模块3） 射频模块RC500MF RC500 是应用于13.56MHz 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13.56MHz 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议MF RC500 支持ISO14443A 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天线可达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。管脚描述管脚类型I 输入 O 输出 PWR 电源1 OSCIN I 晶振输入振荡器反相放大器输入该脚也作为外部时钟输入(fosc=13.56MHz)2 IRQ O 中断请求输出中断事件请求信号3 MFIN I MIFARE 接口输入接受符合ISO14443A(MIFIRE)的数字串行数据流4 MFOUT O MIFARE 接口输出发送符合ISO14443A(MIFIRE)的数字串行数据流5 TX1 O 发送器1 发送经过调制的13.56MHz 能量载波6 TVDD PWR 发送器电源提供TX1 和TX2 输出电源7 TX2 O 发送器2 发送经过调制的13.56MHz 能量载波8 TVSS PWR 发送器地提供TX1 和TX2 输出电源9 NCS I /片选选择和激活MF RC500 的微处理器接口 NWR I /写MF RC500 寄存器写入数据D0D7 选通 R/NW I 读/写选择所要执行的是读还是写10nWrite I /写选择所要执行的是读还是写 NRD I /读MF RC500 寄存器读出数据D0D7 选通 NDS I /数据选通读和写周期的选通11nDStrb I /数据选通读和写周期的选通12 DVSS PWR 数字地13 D0D7 I/O 8 位双向数据总线20 AD0AD7 I/O 8 位双向地址和数据总线21 ALE I 地址锁存使能为高时将AD0AD5 锁存为内部地址 AS I 地址选通为低时选通信号将AD0AD5 锁存为内部地址 nAStrb I /地址选通为低时选通信号将AD0AD5 锁存为内部地址22 A0 I 地址线0 寄存器地址位0 nWait O /等待信号为低可以开始一个存取周期为高时可以停止23 A1 I 地址线1 寄存器地址位124 A2 I 地址线2 寄存器地址位225 DVDD PWR 数字电源26 AVDD PWR 模拟电源27 AUX O 辅助输出该脚输出模拟测试信号该信号可通过TestAnaOutSel 寄存器 选择28 AVSS PWR 模拟地29 RX I 接收器输入卡应答输入脚该应答为经过天线电路耦合的调制13.56MHz 载波30 VMID PWR 内部参考电压该脚输出内部参考电压注:必须接一个100nF 电容31 RSTPD I 复位和掉电当为高时内部灌电流关闭振荡器停止输入端与外部断开该管脚的下降沿启动内部复位32 OSCOUT O 晶振输出振荡器反向放大器输出 4）存储模块 FM24C64是采用先进的铁电技术制造的64K位非易失性存储器。铁电随机存储器（FRAM具有非易失性，并且可以象RAM一样快速读写，数据在掉电后可以保存10年，相对于EEPROM或其他非易失性存储器，FRAM具有系统可靠性更高，结构更简单等诸多优点。 与EEPROM系列不同的是，FM24C64以总线速度进行写操作，无须延时。数据发到FM24C6后直接写到具体的单元地址， 下一个总线操作可以立即开始。FM24C64可以支持1万亿次读写次数，或者是EEPROM的1百万倍。以上的这些特性使得FM24C64对于某些非易失性应用场合非常理想，在这些场合，系统操作频率及读写速度要求非常高。举例来说，数据集应用中，系统对写周期的要求很高，EEPROM较长的写入周期可能会导致数据丢失，FM24C6的这些综合特性使系统具有更快的写操作速度和更少的系统开销。FM24C64 为使用串行EEPROM 的用户提供了便利， 它在硬件上可以直接替换EEPROM。FM24C64 使用工业标准两线接口，8 脚SOP 封装，操作温度范围为：-40至+85。管脚名称类型描述A0-A2IN地址2-0: 地址管脚设置芯片选择地址， 用于选择总线上8个器件中的一个在两线协议中从器件地址值应与这两脚的设置相匹配，此引脚已经内部下拉。SDAI/O串行地址数据管脚：这个双向引脚用来传送地址和输入输出数据。这是一个开漏输出，以便与其它器件通过”线或”并接在双线总线上。输入缓冲区集成施密特触发器用以提高抗干扰性能，输出驱动器具有下降沿斜率控制。此端口必须外加上拉电阻。SCLIN串行时钟：两线制总线的串行时钟输入。数据在时钟的下降沿移出器件，在时钟的上升沿移入器件，时钟端口同样具有施密特触发器用以提高抗干扰性能。WPIN写保护：当 WP 为高时，存储器的上四分之一处于写保护。此时，数据在下方四分之三部分都能写入。当WP 为底时，所有地址均能被写入。此时脚不能悬空。NC空脚 空脚VDDSupply电源电压:5VVSSSupply电源地总体概述FM24C64是一种串行非易失存储器，它的结构容量为8，192*8位，接口方式为工业标准二线制造串行接口，与串行EEPROM的功能操作相似，与EEPROM具有相同的引脚排列，不同之处在于，FM24C64具有非常出色的写操作性能。内存结构FM24C64内部地址可分为8，192个字单元，每个字单元为8位，数据位被串行移出。它使用两线协议，包括一个从机地址（区别于其他存储器或器件），一个16位的字节地址。字节地址只有低13位有效，用于对内存字节单元进行寻址，字节地址高3位必须设置为0以兼容将来的高容量器件。. FM24C64的大多数功能由两线协议控制或由片上电路自动完成。它以二线制总线的速度进行读写，与EEPROM不同，FM24C64不必对器件进行轮循以等待一个就绪状态，因为器件是以总线速度进行写操作， 一个新的总线转输将数据移入器件的同时，写操作已经完成，更为详尽的描述将在下面的接口界面章节进行描述。与EEPROM相比较，FM24C64的快速的写入速度以及极高的擦写次数是EEPROM无法比拟的。另外还有其它的一些优点，比如在一个高噪声环境下，由于FM24C64的写入速度极快，它受干扰的可能性就很小。FM24C64 比较，EEPROM需要几个毫秒完成一个写操作，那么它受干扰的可能性也就大得多。需要指出的是，FM24C64 没有类似内部电源管理电路而仅有一个简单的上电复位电路，因此，用户应保证电源电压（VDD）在数据表规定的误差范围内，防止器件出现误操作。两线接口FM24C64使用二线制串行总线及其传输规约进行双向传输，这种方式占用脚位少，占用线路板空间小。图2描述了FM24C64在微处理器系统中的典型配置。两线制总线协议对于大多数用户来说都比较熟悉，但我们依然在本章节中进行描述。按照惯例，一般把数据传送到总线上器件定义为发送器，接受数据的器件为接受器，控制总线的称为主机。主机为所有操作产生时钟，所有在总线上被控制的称为从机。FM24C64永远都是从机。二线制协议即是总线上的所有的操作都是由SDA和SCL两个脚位的状态来确定的，共有四个状态：开始，停止，数据以及应答，图3描述了四个状态的时序图。详细时序在电气特性章节描述。 5） RS232通信模块串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。串口的引脚定义：9芯信号方向来自缩写描述1调制解调器CD载波检测2调制解调器RXD接收数据3PCTXD发送数据4PCDTR数据终端准备好5GND信号地6调制解调器DSR通讯设备准备好7PCRTS请求发送8调制解调器CTS允许发送9调制解调器RI响铃指示器两个串口连接时，接收数据针脚与发送数据针脚相连，彼此交叉，信号地对应相接即可。串口通信的传输格式：串行通信中，线路空闲时，线路的TTL电平总是高，经反向RS232的电平总是低。一个数据的开始RS232线路为高电平，结束时Rs232为低电平。数据总是从低位向高位一位一位的传输。示波器读数时，左边是数据的高位。例如，对于16进制数据55aaH，当采用8位数据位、1位停止位传输时，它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图2(RS-232电平)所示。 55H=01010101B，取反后10101010B，加入一个起始位1，一个停止位0，55H的数据格式为1010101010B；aaH=10101010B，取反后01010101B，加入一个起始位1，一个停止位0，55H的数据格式为1101010100B；-串口通信的接收过程：（异步通信：接收器和发送器有各自的时钟；同步通信：发送器和接收器由同一个时钟源控制。RS232是异步通信）1.开始通信时，信号线为空闲（逻辑1）,当检测到由1到0的跳变时，开始对“接收时钟”计数。2.当计到8个时钟时，对输入信号进行检测，若仍为低电平，则确认这是“起始位”，而不是干扰信号。3.接收端检测到起始位后，隔16个接收时钟，对输入信号检测一次，把对应的值作为D0位数据。若为逻辑1, 作为数据位1；若为逻辑0，作为数据位0。4.再隔16个接收时钟，对输入信号检测一次，把对应的值作为D1位数据。.，直到全部数据位都输入。5.检测校验位P（如果有的话）。6.接收到规定的数据位个数和校验位后,通信接口电路希望收到停止位S(逻辑1)，若此时未收到逻辑1，说明出现了错误，在状态寄存器中置“帧错误”标志。若没有错误，对全部数据位进行奇偶校验，无校验错时，把数据位从移位寄存器中送数据输入寄存器。若校验错，在状态寄存器中置奇偶错标志。7.本幀信息全部接收完，把线路上出现的高电平作为空闲位。8.当信号再次变为低时，开始进入下一幀的检测。6） USB转串口模块 CH340 是一个 USB 总线的转接芯片，实现 USB 转串口、USB 转 IrDA 红外或者 USB 转打印口。 在串口方式下，CH340 提供常用的 MODEM 联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到 USB 总线。有关 USB 转打印口的说明请参考手册（二）CH340DS2。 在红外方式下，CH340 外加红外收发器即可构成 USB 红外线适配器，实现 SIR 红外线通讯。计算机异步串口 UART/RS232/IrDA 红外 SIRUSB或者CH340其它转接芯片USB 主机转换并口打印机为 USB 打印机 引脚引脚号引脚名称类型引脚说明 (括号中说明仅针对 CH340R 型号)19VCC电源正电源输入端，需要外接 0.1uF 电源退耦电容8GND电源公共接地端，直接连到 USB 总线的地线5V3电源在 3.3V 电源电压时连接 VCC 输入外部电源，在 5V 电源电压时外接容量为 0.01uF 退耦电容9XI输入晶体振荡的输入端，需要外接晶体及振荡电容10XO输出晶体振荡的反相输出端，需要外接晶体及振荡电容6UD+USB 信号直接连到 USB 总线的 D+数据线7UD-USB 信号直接连到 USB 总线的 D-数据线20NOS#输入禁止 USB 设备挂起，低电平有效，内置上拉电阻3TXD输出串行数据输出(CH340R 型号为反相输出)4RXD输入串行数据输入，内置可控的上拉和下拉电阻11CTS#输入MODEM 联络输入信号，清除发送，低(高)有效12DSR#输入MODEM 联络输入信号，数据装置就绪，低(高)有效13RI#输入MODEM 联络输入信号，振铃指示，低(高)有效14DCD#输入MODEM 联络输入信号，载波检测，低(高)有效15DTR#输出MODEM 联络输出信号，数据终端就绪，低(高)有效16RTS#输出MODEM 联络输出信号，请求发送，低(高)有效2ACT#输出USB 配置完成状态输出，低电平有效18R232输入辅助 RS232 使能，高电平有效，内置下拉电阻NC.空脚CH340T：空脚，必须悬空17IR#输入CH340R：串口模式设定输入，内置上拉电阻，低电平为 SIR 红外线串口，高电平为普通串口1CKO输出CH340T：时钟输出NC.空脚CH340R：空脚，必须悬空（2） 学习protel 99se1）能绘制基本的原理图，会调用原件库，熟悉元件库常用元器件的字母代表。2）绘制PCB（尚未掌握） (3) 存在问题及解决措施（1）在原理图绘制过程当中一些特殊元器件绘制起来不是很顺利，还有画图不是很美观，继续对protel 99se这个绘图软件的熟悉。（2）对于一些芯片的用法理解不是很透彻，继续查找资料或者请教老师，加深理解。（3）在硬件设计的过程当中，对于一些未曾接触过的元器件很陌生，查找资料，加强学习。（4）在硬件设计的过程，很多时候只考虑到其功能的实现，未曾考虑到运用到现实当中的经济性和可行性。结合实际去设计，学习。 (4) 后期工作安排5月5号5月10号 完善控制电路原理图的设计5月10号5月20 完成软件编程5月20号5月25号 绘制PCB,5月25号6月10号 撰写论文，准备答辩西安工业大学毕业设计（论文）任务书院（系） 电子信息工程学院 专 专业 班 姓名 学号 1.毕业设计（论文）题目：“一卡通”系统发卡机设计2.题目背景和意义：IC卡、ID卡在我们的日常生