毕业设计---STC89C52 单片机在多层楼宇门禁系统中的应用.doc

1 本本科科毕毕业业论论文文 STC89C52 单片机在多层楼宇门禁系统 中的应用 姓 名 钟爱珍钟爱珍 学 院 光电信息与计算机工程学院光电信息与计算机工程学院 专 业 电子信息工程专业电子信息工程专业 指导教师 施展施展 完成日期2012 年 5 月 2 STC89C52 单片机在多层楼宇门禁系统中的应用 摘要 随着科学技术的快速发展 电子门禁系统发展也非常迅速 而射频识别即 RFID Radio Frequency IDentification 技术 作为一种通信技术在门禁系 统中也得到了广泛应用 射频卡识别技术是近几年发展起来的一门新的自动识别技术 它利用射频 方式在射频卡和读卡器之间进行无线双向通信 完成目标识别和数据交换 射 频卡读卡系统具有操作快捷 防碰撞能力强 工作距离远 安全性高等优点 在身份识别 自动收费和电子钱包等领域有着广阔的市场前景 本文主要介绍了一种以51系列微处理器STC80C52为核心的 基于无线射频 技术 RFID 的智能楼宇安防系统 通过语音播报系统可以进行操作提示 串 口技术又提供了系统与上位机的通信 为新型小区的安全管理提供了可靠的保 证 首先 需要选用相关的硬件模块 作为主控制器 本系统选用了时下应用 非常广泛的高性能处理器STC80C52作为系统主微处理器 并外扩多个模块作为 主硬件平台 实现了来访者从射频卡识别 语音提示密码输入操作 密码输入 密码认证 到安防门打开的一系列功能 其次 本系统的软件选用了KEIL51 单片机C语言为核心语言 通过RS 232 串口电路对程序进行下载 实现硬件的智能控制 在射频卡模块 本系统主要 运用了曼切斯特编码算法 来编写无线射频模块的主要读写程序 以完成射频 卡的驱动 使其能够识别H4001 非接触式ID 卡 以此来完成射频读卡的功能 最后 论文使用RS 232串口 来实现系统与上位机的通信功能 记录小区 来访者的身份及其来访时间 使得新型小区的管理更加智能化 安全系数更高 关键词 STC89C52 单片机 串行通信 电子锁 CH451 无线射频识别技术 3 语音播报 Application of STC80C52 MCU in multi storey Building Access control system ABSTRACT With the rapid development of science and technology the development of electronic access control systems Key words AT89C51 single chip microcomputer series communication 4 目 录 Abstract 3 第一章 绪论 5 1 1 课题研究背景及意义 5 1 2 智能小区门禁系统国内外研究现状 6 1 3 课题主要研究内容及其结构 7 第二章 基于非接触 IC 卡的门禁系统概述 2 1 射频卡简介 2 2 H4001RFID 工作机理 2 3 智能楼宇门禁系统概述 2 3 1 智能门禁系统的设计原则 2 3 2 本智能楼宇门禁系统设计方案 第三章 智能小区门禁系统硬件电路设计 3 1 80C52 主控芯片简介及其最小系统设计 5 3 2 基于 CH451 的键盘显示电路设计 9 3 3 基于 MAX232 的 RS 232 通信电路设计 3 4 基于 AT45DB041D 的存储器电路设计 3 5 基于 U2270B 的无线射频信号读取模块设计 3 6 基于 WT588D 的语音放大电路设计 3 7 电磁锁控制电路设计 3 8 电源电路模块设计 第四章 电子锁智能控制软件设计 4 1 软件设计主要算法及其流程图 4 2 键盘显示模块软件设计 4 3 射频卡读卡软件设计 4 4 存储器模块软件设计 第四章 结论 参考文献 致谢 5 附录 附录 1 系统总图浏览 附录 2 主要程序 1 第一章第一章绪论绪论 1 11 1 课题研究背景及意义课题研究背景及意义 出入口门禁安全管理系统是新型现代化安全管理系统 它集微机自动识别 技术和现代安全管理措施为一体 它涉及电子 机械 光学 计算机技术 通 讯技术 生物技术等诸多新技术 它是解决重要部门出入口实现安全防范管理 的有效措施 适用各种机要部门 如银行 宾馆 机房 军械库 机要室 办 公间 智能化小区 工厂等 在数字技术网络技术飞速发展的今天门禁技术得 到了迅猛的发展 门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理 它已经逐渐发 展成为一套完整的出入管理系统 它在工作环境安全 人事考勤管理等行政管 理工作中发挥着巨大的作用 门禁系统顾名思义就是对出入口通道进行管制的系统 它是在传统的门锁 基础上发展而来的 传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置 无论结构设计多 么合理 材料多么坚固 人们总能通过各种手段把它打开 在出入人员很多的 通道 象办公大楼 酒店客房 钥匙的管理很麻烦 钥匙丢失或人员更换都要 把锁和钥匙一起更换 为了解决这些问题 就出现了电子磁卡锁 电子密码锁 这两种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度 使通道管 理进入了电子时代 1 21 2 智能小区门禁系统国内外研究现状智能小区门禁系统国内外研究现状 门禁系统是随着自动识别技术的发展而迅速发展起来的 国外门禁系统的 知识品牌有美国的休斯 HID 西屋 WSE 洛泰克 NTK 以色列的 DDS 英国的集宝等品牌 国内从事门禁系统有深圳红门 门吉利 捷顺 北京 青云等公司 目前 国内外研制和使用的门禁系统主要集中在感应门禁系统和 生物识别门禁系统 在生物识别门禁系统中又以指纹门禁系统应用最为广泛 随着计算机图像处理和模式识别理论以及大规模集成电路技术的不断发展与成 熟 指纹自动识别系统的体积不断缩小 其价格也不断降低 据国际生物认证 团 IBG 的预测 美国生物认证市场 2002 年突破 7 亿美元 其中指纹识别占 近 50 虹膜识别占 8 美国生物认证市场到 2005 年将达到 19 亿美元 指纹 识别占近 40 虹膜识别占 10 左右 美国生物识别市场在未来几年中仍将会保 2 持高速增长的趋势 纵观门禁市场发展 预计未来 1 3 年中国门禁市场的平均 增长比例将达 20 以上 目前国外生产的门禁系统安全性较高 但是价格昂贵 感应式门禁系统控 制器的价格从 4000 到 3 万元不等 包括读卡器 门锁 控制器 软件在内的一 套系统报价在万元以上 国内生产的感应式门禁系统和指纹门禁系统价格较国 外同类产品价格低大约 10 50 但系统的可靠性稍差 高级智能型门禁控制系统是当前门禁系统的重要发展方向 高级智能型门 禁系统是一种联网式门禁系统 功能也比较完善 但对于一般的企业 住宅小 区来说 并不是最理想的选择 这种门禁系统常用于国防 军事等单位 1 31 3 课题主要研究内容及其结构课题主要研究内容及其结构 智能小区门禁系统包括输入模块 显示模块 存储器模块 语音模块 射 频模块 这些模块构成了一个综合系统 能够满足新型小区的智能化管理要求 一改以往传统门锁的不足 本系统以基于80C51单片机为主控芯片 完成一系列的外围电路搭建和编程 来达到系统的正常运行 并且系统研究了曼切斯特算法 一种超越传统数字传 输极限的编码和解码办法 并且分析了曼彻斯特编码的频率与数据和时钟的 关系 论文结构 第一章 绪论 本章介绍了课题的背景知识 智能小区门禁系统国内外研究现状和本课题 的主要研究目标以及本文的组织架构等 第二章 系统结构设计 本章对智能小区门禁系统概念及其操作系统做出了介绍 给出了系统框架 图 并对系统中的一些主要芯片做了介绍 第三章 单片机控制门禁系统硬件设计 本章对系统中的主要硬件模块做出了阐述 并且给出了电路设计图 第四章 电子锁智能控制软件设计 本章系统介绍了曼切斯特算法 给出了整个系统的软件流程图 并且介绍 了部分模块的程序构成 给出了一部分程序 第五章 总结 3 总结了论文主要完成的工作并指出了今后研究工作的方向及其重点 第二章第二章基于非接触基于非接触 ICIC 卡的门禁系统概述卡的门禁系统概述 本章主要分为两个部分 第一部分主要介绍了射频卡的基本概念概念及其 工作原理 第二部分主要介绍了智能小区门禁系统的基本概念及系统的主要结 构 2 12 1 射频卡简介射频卡简介 IC 卡 Integrated Circuit Card 又称集成电路卡或智能卡 IC 卡是在 较为原始的磁卡的基础上发展起来的 大致经过了从接触式 IC 卡 如存储器 加密存储卡 CPU 卡 到非接触式的射频卡的发展阶段 我国目前使用的多是 接触式 IC 卡 接触式 IC 卡使用时要将其插入读卡机中 通过表面电极触点的物理接触来 实现数据的传递 具有触点磨损 污染及插卡不便等缺点 射频卡在使用时只 要靠近读卡机即可 卡片的读卡机通过无线电波或电磁场感应的方式进行信息 传递 射频卡继承了接触式 IC 卡的容量大 安全性能高等优点 同时也克服了 以接触式 IC 卡的缺点 使射频卡的使用更加自由 应用更加广泛 非接触式 IC 卡又叫射频卡 是 90 年代初发展起来的新技术 射频卡由感 应天线 控制芯片 存储单元组成 并完全密封在一个标准 PVC 卡片中 无外 露部分 射频卡本身是无源体 当读写器对射频卡进行读写操作时 读写器发 出的射频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 LC 产生谐振 产生一个瞬间能量来供给芯片工作 另一部分则经解调 后 控制芯片完成密码验证 数据的读取 修改 存储等 并返回给读写器 射频卡成功地将射频识别技术和 IC 卡技术结合起来 解决了无源和免接触的难 题 射频卡无需专门的供电电源 它与读写器间无机械接触 避免了接触故障 它的表面无裸露芯片 可防水 且不易产生静电击穿及弯曲损坏等问题 射频 卡使用时没有正反面就 而且射频卡具有可靠性高 使用方便 操作速度快等 特点 由射频卡所形成的读写系统 无论是硬件结构 还是软件控制操作过程 较之接触式 IC 卡都得到了很大的简化 同时借助于先进的管理软件和网络支持 可在很多领域得到应用 本设计中采用的射频卡位为H4001 非接触式射频卡 H4001 是瑞士EM 公司 4 提供的非接触式只读RFID 其内部具有64 位一次性可编程 One Times Programmable 的存储器 除了10 个同步位和14 个校验位外 其余的40 个位在 应用系统作为识别码使用 其典型的工作频率为125KHz 数据传输编码采用曼 彻斯特编码 传输速率为718Kbps 它具有各种外型封装 如ISO 薄卡 ISO 厚卡 钥匙扣等 是目前市场上性价比最好的非接触式只读RFID 卡 2 22 2 H4001RFIDH4001RFID 工作机理工作机理 H4001 的天线与其读卡器的天线之间构成空间耦合 变压器 读卡器天线 作为 变压器 初级线圈向空间发射125KHz 的交变电磁场 进入该电磁场的 H4001 卡通过其天线 变压器 的次级线圈 获取能量 为其内部各功能部件 提供工作电压 由于H4001 为只读型RFID 读卡器无须向H4001 发送任何数据 或指令 一旦H4001 进入读卡器有效的工作区域内 其内部功能部件就开始工作 时序发生器部件控制存储器阵列和数据编码单元将其内部的64 位信息调制后按 顺序发送给读卡器 H4001 采用RSK 相移键控 调制方式 图2 1 为H4001 的64 位数据信息 发送顺序总是从9 个起始同步位 9 个 1 开始 然后依次是D00 D01 P0 P10 PC3 0 最后一个 0 是结束同步位 每当H4001 将64 个信息位 图2 1 H4001 内部存储器的数据信息 5 传输完毕后 只要H4001 仍处于读卡器的工作区域内 H4001将再次按照图2 顺序发送64 位信息 如此重复 直至H4001 退出读卡器的有效工作区域 H4001 使用LCR Longitudinal Circulate Redundancy 即纵向循环冗余 校验方式保 证其数据可靠性 图2 中P0 P9 位分别是各行的4 个位的 异或 校验码 PC0 PC3 位分别是各列的10 个位的 异或 校验码 准频率信号 该频率一 方面为读卡器发射125kHz 的交变电磁场提供工作时钟 另一方面为微控制器解 码提供基准时钟 当读卡器的工作区域内没有H4001 卡时 读卡器的检波电路没 有输出 一旦有H4001 进入交变电磁场并将其曼彻斯特编码的数据信息调制后发 送出来 读卡器的滤波电路 解调电路 检波电路和整形单元将调制在125kHz 频率信号中的采用曼彻斯特编码的数据信息解调还原 微控制器接收到曼彻斯特 编码数据信息后利用软件解码 从而读取H4001 的64 位数据信息 2 32 3 智能楼宇门禁系统概述智能楼宇门禁系统概述 智能门禁系统是对出入口通道进行管制的系统 该控制各类人员的出入以 及他们在相关的活动区域 其控制的基本原理是 按照人的活动范围 预先制 作出各种层次的卡或预订密码 在相关的大门 档案室门等处安装读卡器 持 卡者把自己的卡片放到读卡器上识别 读卡器把读到的卡号等信息发送到计算 机 经计算机判断 如身份符合 门锁就开启 否则就报警 通过门禁系统 可有效控制人员的活动 2 3 12 3 1 智能门禁系统的设计原则智能门禁系统的设计原则 智能门禁系统作为一项先进的高科技技术防范手段 在经济发达国家的智 能楼宇及酒店 银行 监狱等得到了广泛的应用 特别是由于系统本身具有隐 蔽性 及时行等特点 其应用领域越来越广泛 智能门禁系统 6 第三章 智能小区门禁系统硬件电路设计第三章 智能小区门禁系统硬件电路设计 本章主要介绍了智能小区门禁系统的总体结构及其框架 并且简要介绍了 在系统中运用到的主要芯片和基于此芯片的硬件电路设计 及其原理图 3 13 1 80C5280C52 主控芯片简介及其最小系统设计主控芯片简介及其最小系统设计 单片机有很多种 有哈佛结构的 冯诺依曼 普林斯顿 结构的等等 本系统采用的 80C52 单片机是采用冯诺依曼结构的一款单片机 采用外 部振荡器 其主要数据参数如下 1 1 芯片功能介绍 芯片功能介绍 STC89C52 是一种低能耗 低电压 高性能的 8 位单片机 片内有4k 字节的可Flash 可编程 可擦除只读存储器 EPROM 它采用了CMOS 工 艺和AIMEL 公司的高密度非易失性存储器 NURAM 技术 而且其输出引脚 和指令系统都与 MCS 51 相兼容 片内的Flash 存储器允许在 系统内编程 序或用常规的非易失性存储器编程器来编程 因此 STC89C52 是一种功能 强 灵活性高且价格合理的单片机 可方便地应用在各个控制领域 此外 80C52还可工作于低功耗模式 可通过两种软件选择空闲和掉电模式 在空 闲模式下冻结 CPU而RAM定时器 串行口和中断系统维持其功能 掉电模式下 保存RAM数据 时钟振荡停止 同时停止芯片内其它功能 8052 片内有 ROM 无须外接外存储器和 373 更能体现 单片 的 简练 2 2 引脚功能说明 引脚功能说明 7 在智能楼宇门禁系统中 主控芯片 STC80C52的P2 1接CH451芯片的串口 接口的数据时钟引脚 DCLK 用于看门狗的清除输入 P2 2接CH451的串口接 口的数据输入引脚 DIN P2 3接CH451串口接口的数据加载引脚 LOAD P3 3 接串行接口的数据输出和键盘中断引脚 DOUT P3 1接MAX232芯片的引脚 T2IN 芯片的第二数据转换通道 P3 2接U2270B无线射频基站芯片的 DEMON OUT引脚 接收射频模块读取的数据 P3 3接U2270B CFE引脚 使能 U2270芯片 P3 4接蜂鸣器 每当检测到 无线射频卡时 蜂鸣器响 提示用 户读取成功 P3 5接LED灯 灯以一秒左右的频率进行闪烁 为无线射频模 块在线指示灯 每当读取到了射频卡 LED灯停止闪烁 模块进行数据处理 和传输工作 P1 0接AT45DB041D存储器芯片的 SO 串行输出 引脚 读出 存储器中的数据 P1 1接 CS引脚用于存储器片选 低电平有效 P1 2接 SCK引脚 用于 P1 3接SI 串行输入 引脚 用于选择地址存入数据 P1 4接电磁锁控制电路的输入端 提供开关信号 P1 5 P1 6 P1 7接语 音电路按键触发端口 用来产生一个 TTL电平 触发相应的语音片段输出 芯片的电源为 5V 接入第40号 VCC 引脚 地接入第 20号 GND 引 脚 下图为STC80C52的芯片引脚图 8 图 2 2 89C52 芯片引脚图 3 3 单片机最小系统设计 单片机最小系统设计 STC89S52单片机在实际应用中 需要一个时钟电路用于产生时钟信号 时 钟信号是单片机内部各种各样的微小操作的时间基准 在此基础上 控制器按 照指令的功能产生一系列在时间上有一定次序的信号 这些信号用来控制相关 的逻辑电路工作 实现指令的功能 复位对单片机来说 是程序还没开始执行 是在做准备工作 本系统在设计上对复位电路设计成上电复位加手动复位 这样使用起来比 较方便 就算是在程序 跑飞 时 也可以手动复位 不用再重起单片机电源 下图为 STC80C51 单片机的最小系统设计电路图 9 图 2 3 单片机最小系统电路图 3 23 2 基于基于 CH451CH451 的键盘显示电路设计的键盘显示电路设计 1 1 CH451CH451 芯片简介芯片简介 CH451 是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及 p 监控的多功能 外围芯片 CH451 内置 RC 振荡电路 可以动态驱动 8 位数码管或者 64 位 LED 具有 BCD 译码 闪烁 移位等功能 同时还可以进行 64 位键盘的键盘扫描 CH451 可以通过级联的串行接口与单片机等交换数据 并且提供上电复位和看 门狗监控功能 选用CH451芯片驱动数码管和矩阵键盘有以下特点 其一 CH451芯片速度 快 功耗低 动态显示扫描控制 可以控制数码管亮度以减小功耗 其二 CH451可以通过一线或者联级的四线串行接口与单片机等控制器交换数据 CH451串行接口是由硬件实现的 控制器可以频繁地通过高速接口进行频繁操作 而绝对不会降低CH451工作效率 用它设计电路不仅硬件设计简单 而且功耗低 10 响应速度快 驱动能力强 占用I O口线较少 是一种性价比高 应用灵活的设 计方案 下图为CH451芯片引脚图 图2 4 CH451封装图 2 2 基于 基于 CH451CH451 的数码管显示电路硬件设计的数码管显示电路硬件设计 CH451 可以动态驱动 8 个共阴数码管 所有数码管的相同段引脚 段 A 段 G 以及小数点 并联后通过串接的限流电阻 R1 连接 CH451 的段驱动引脚 SEG0 SEG7 各数码管的阴极分别由 CH451 的 DIG0 DIG7 引脚进行驱动 系 统中没有启动 CH51 的段电流限制 LMTC 功能 所以在段驱动引脚加上了 8 个限 流电阻 用以限制和均衡各个段的驱动电流 因为串接的电阻越大 数码管显 示亮度越低 所以在 5V 电源电压下 串接 200 电阻对应段电流 13mA 比较 适合 11 下图为 CH451 驱动八位数码管的原理图 图2 5 八位数码管驱动原理框图 3 3 基于 基于 CH451CH451 的的 8 88 8 矩阵键盘电路硬件设计矩阵键盘电路硬件设计 CH451 具有64键的键盘扫描功能 因为系统只需要8 8键盘 所以为了防止 键被按下后在SEG 信号线与DIG 信号线之间形成短路 影响显示 在CH451 的 DIG0 DIG7 引脚与键盘矩阵之间串接上了限流电阻R2 其阻值选用2K 12 图2 6 8 8矩阵键盘驱动原理框图 3 33 3 基于基于 MAX232MAX232 的的 RS 232RS 232 通信电路设计通信电路设计 MAX232 芯片是美信 MAXIM 公司专为 RS 232 标准串口设计的单电源电平 转换芯片 使用 5v 单电源供电 MAX232 有通讯速率低 通讯距离短 抗干扰 能力差 等缺点 但是芯片的价格便宜 且使用非常广泛 智能小区门禁系统 对通信的环境要求并不是很高 所以选取 MAX232 作为通信芯片可以满足系统的 要求 13 MA232 芯片有两个部分组成 第一部分是电荷泵电路 由 1 2 3 4 5 6 脚和 4 只电容构成 功能是产生 12v 和 12v 两个电源 提供给 RS 232 串口电平的需要 第二部分是数据转换通道 由 7 8 9 10 11 12 13 14 脚构成 两个数据通道 其中 13 脚 R1IN 12 脚 R1OUT 11 脚 T1IN 14 脚 T1OUT 为第一数据通道 8 脚 R2IN 9 脚 R2OUT 10 脚 T2IN 7 脚 T2OUT 为第二 数据通道 本系统采用的是单片机的 P3 1 引脚接第二数据转换通道的数据输入引 脚 从单片机输出 TTL CMOS 数据从 T2IN 输入转换成 RS 232 数据从 T2OUT 送到电脑 DB9 插头 DB9 插头的 RS 232 数据从 R2IN 输入转换成 TTL CMOS 数据后从 R2OUT 输出 下图为基于 MAX232 的通信电路设计图 图 2 7 MAX232 串口电路图 3 43 4 基于基于 AT45DB041DAT45DB041D 的存储器电路设计的存储器电路设计 由于在系统中要存储一定数量的射频卡 ID 卡号 开门记录以及其他的信息 所需要的存储器空间比较大 所以系统存储器选用 Flash 型的 AT45DB041D 存储 器 这是单一 2 7V 3 6V 电源供电串行接口 Flash 存储卡 适用于系统内重复 编程 它共有 4325376bit 内存 分为 2048 页 每页为 264 字节 在主内存之 外 AT45DB041 还有两个 SRAM 数据缓存 每个 264 字节 缓存使得主内存的一页 14 正在编程的同时可以接收数据 与用多条地址线和一个并行接口随机访问的传 统 Flash 存储器不同 其数据闪存 DataFlash 采用串口接口顺序访问数据 这 种简单的串口接口方便了硬件布局 增强了系统灵活性 存储器电路原理图如 下 图2 8 存储器电路原理图 AT45D041D为SPI总线的器件 在系统中使用单片机管脚模拟SPI总线的方式实现 了对存储器芯片的读写操作 3 53 5 基于基于U2270BU2270B的无线射频信号读取模块设计的无线射频信号读取模块设计 本系统中使用的是工作频率为125KHZ的EM4100卡作为系统使用的射频卡 125KHZ的射频卡读卡器电路可以由模拟电路和集成电路芯片两种方式实现 由 于模拟电路设计复杂而且难度太大 所以就选用了美国TEMIC公司生产的 发射 频率为125KHZ的射频卡基站芯片U2270B 其载波震荡器能产生100KHZ 150KHZ的 振荡频率 其典型应用频率为125KHZ 此时 典型数据传输率为5Kbit s 典型读写距离为15cm 适用于曼切斯特编码和双相位编码 并带有微处理器接 口 可与单片机直接连接 另外 供电方式灵活 可以采用 5V直流供电 也可 以使用汽车的 12V供电 同时具有电压输出功能 可以给微处理器或其他外围 电路供电 具有低功耗待机模式 可以极大的降低基站的耗电量 电路原理图 如下 15 图2 9 射频卡读取模块 3 63 6 基于基于WT588DWT588D的语音放大电路设计的语音放大电路设计 3 73 7 电磁锁控制电路设计电磁锁控制电路设计 系统采用的是光电式 AQV102A 继电器的负载电压为 60V 负载电流可以达 到 600mA 满足一般电子锁的要求 下图为磁锁控制电路原理图 图 2 10 电子锁控制电路 16 3 83 8 电源电路模块设计电源电路模块设计 门禁系统由220V交流电供电经过开关电源转换后输入的12V电压供电 在门禁主机电路中有3 3V和5V供电器件 设计中把开关电源的输出12V再转 换为5V和3 3V 5V电压转换电路使用开关稳压芯片LM2576T 5 该器件具有 较高的转换效率 而且能够提供较大的工作电流 3 3V电压通过稳压芯片 AMS1117 3 3获得 电源电路原理如图 图 2 11 电源电路原理图 本章小结本章小结 此章节使我们了解到了智能小区门禁系统的主要结构框架图 及其总体的 设计方案 并且初步了解了设计此系统需要运用到的芯片及基于此芯片的硬件 电路设计 17 第四章 电子锁智能控制软件设计第四章 电子锁智能控制软件设计 在这个章节中 给出了软件设计的主要算法及其流程图 每个模块的主要 程序成和部分重要的程序片段 以及在系统中起的作用 4 14 1 软件设计主要算法及其流程图软件设计主要算法及其流程图 3 1 13 1 1 软件系统概述软件系统概述 当有 EM4100 卡进入到射频卡读卡器线圈的工作范围内以后 门禁主机通过 射频卡读卡器电路获得改卡的卡号信息 并对存储器进行读操作 判断该房间 号是否正确 如果正确则语音提示 请输入密码 密码正确后打开电子锁 否 则有相应的错误提示 3 1 23 1 2 曼切斯特算法曼切斯特算法 在软件系统中 射频卡读卡的程序选用了曼切斯特算法 曼彻斯特编码又称双相编码是种超越传统数字传输极限的编码解码办法 常规传输的主要缺陷是接收端没有时钟 没有时钟 也就无法识别收到数据位的 开始与结束以及位的宽度等 曼彻斯特编码解决传输数据没有时钟的问题 它 是将普通的二进制数据与其位率时钟相异或而得 如图 图3 1 曼切斯特编码图 由图一可看出 若传送信息为曼彻斯特编码由高电平跳变到低电平 若传 送的信息为 0 则电平由低跳至高 如果有连续的 1 或 0 信息出现时 则曼彻斯特编码保持 0 或 1 时的跳变即 经编码后 信息 0 与时钟一致 信息 1 与时钟相反 相位相差 180 度 也就是说 曼彻斯特编码是一种相 位 18 调制 由时钟的零相位代表NRZ信号的逻辑 0 电平 由时钟的180度相位代表 NRZ信号的逻辑电平 3 1 33 1 3 软件设计流程图软件设计流程图 软件设计总流程图如下 Y 开始 系统初始化 读卡子程序 是否有卡 语音提示 请输入房间号码 是否有 键盘按下 输入房间号 码是否正确 打开电磁锁 结束 读存储器 该卡号 是否存在 语音提示 该卡号不存在 语音提示 房间号码错误 语音提示 密码错误 19 图3 2 软件设计流程图 4 24 2 键盘显示模块软件设计键盘显示模块软件设计 在键盘显示模块的软件设计分为两部分 第一个部分是CH451芯片驱动程序 第二部分是键盘按键判断程序 4 34 3 射频卡读卡软件设计射频卡读卡软件设计 本章小节 在这个章节中 我们详细了解了本课题研究系统的软件算法 曼切斯特编码 及其