射频电路结课

本文格式为Word版，下载可任意编辑——射频电路结课一设计题目

设计一款基于RFID的门禁系统。本设计采用AT89C52作为主控芯片，用北京易火眼公司的YHY502ATG专用读卡器模块用来读射频卡的信息，当有卡进入到读卡器读卡的范围内时就会读取到相应的卡序列号，并根据得到的卡序列号做出相应的操作。上位机与下位机之间的通信采用串口通信，选用MAX232CPE芯片完成上、下位机之间的通信。按键部分采用的是自制的3*4按键矩阵，采用线反转法来判断是哪个按键按下。本设计实现了自动、确凿的识别卡序列号，对门禁系统起着重要的作用。

二目的和意义

门禁系统又称门禁出入口保安自动化管理系统。智能建筑通过对四个基本元素，即结构、系统、服务和管理进行最优化的考虑，从而为用户提供一个高效和高经济效益的工作环境。它在功能上实现了通讯自动化（CA）、办公自动化（OA）和楼宇自动化（BA），通过综合配置在建筑内的各功能子系统，以综合布线系统为基础，以计算机网络为桥梁，全面实现对通讯系统、办公自动化系统、楼宇自动化系统的综合管理。门禁系统属于楼宇自动化系统的一部分，具有对门户出入控制，保安防盗，报警等多种功能，它主要便利内部员工或住户出入，杜绝外来人员随意出入，既便利了内部管理，又加强了内部的保安。一套现代化的，功能齐全的门禁系统，不止是作为进出口管理使用，而且还有助于内部的有序管理。它将时刻自动记录人员的出入状况，限制内部人员的出入区域，出入时间，礼貌的拒绝不速之客。同时也将有效地保护财产不受非法侵扰。

三系统的总体设计

依据设计的要求，系统中模块分别为：数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、显示模块、串口发送/接收模块、密码输入模块、报警机制模块。

各功能模块具体功能如下：

1.数据采集模块：当RFID卡进入到读卡器读卡范围时，读卡器读取卡序列号的过程。2.数据处理模块：针对于采集到的数据处理，从而对得到的数据进行判断其有效性。3.数据存储模块：用来存储数据。

4.显示模块：用来接收单片机发送的数据，对数据进行操作从而得到要显示的信息。5.串口发送/接收模块：主要用来通过串口发送和接收数据。

6.密码输入模块：针对于用按键输入密码，根据密码的正确与否来进行相应的操作。7.报警机制模块：当出现非法卡或输入的密码不正确时产生报警

综合数据处理模块读卡器处理模块密码处理模块读卡模块存储模块门控模块报警模块显示模块存储模块门控模块报警模块显示模块系统硬件设计主要由AT89C52主控芯片和YHY502ATG读卡器模块构成。硬件电路由

系统功能结构图

八部分构成：微控制器AT89C52、读卡器模块YHY502ATG、LCD1602显示、串口通信MAX232、按键电路、AT24C04存储、报警电路、门控电路。

微控制器AT89C52负责YHY502ATG的初始化，上位机通过串口向YHY502ATG发送命令，YHY502ATG根据上位机发送的命令做相应的操作，然后将得到的信息传送给微控制器AT89C52，然后微控制器控制其它模块完成显示、报警、判断和门控操作。上位机与下位机之间的连接主要是通过串口进行通信，采用MAX232芯片并将芯片的输入和输出管脚连接到AT89C52的I/O口，在MAX232的引脚上连接10μF的电解电容用来滤波。读卡器模块YHY502ATG与微控制器AT89C52之间的通信是通过I2C总线进行的，由于AT89C52单片机本身并没有I2C总线，所以将YHY502ATG模块的串行时钟线与数据线接到AT89C52的两个I/O口，然后通过模拟I2C时序来完成AT89C52与YHY502ATG之间的通信，为了防止出现三态，在YHY502ATG的串行时钟线和数据线上分别上拉10k电阻。而YHY502ATG读卡器与RFID卡之间的数据通信主要是通过天线进行的。AT24C04与AT89C52之间的通信也是通过模拟I2C时序进行，同时为了防止出现三态，在时钟线与数据线上分别连接5.1k的上拉电阻。LCD1602与AT89C52之间的通信是通过将LCD1602的3条控制线和8条数据线与AT89C52的I/O口相连。对于按键电路的设计是将3*4按键直接连接到AT89C52的7位I/O口，采用线反转法通过查询方式进行工作。

按键模块报警模块显示模块AT89C52串口通信模块存储模块读卡器数据采集门控模块

硬件接口电路

软件的设计主要包括：数据采集模块、存储模块、显示模块、门控模块、报警模块、键盘模块和上位机软件的设计几个方面。

1.数据采集模块：读卡器YHY502ATG通过天线读取RFID卡的数据，然后将数据传送出去。

2.存储模块：AT89C52接收到数据后，将数据传送给AT24C04进行存储。3.显示模块：AT89C52接收到数据后，将数据与AT24C04里存储的数据进行对比，若两者完全一致，则液晶显示正确的信息；若不一致，则液晶显示错误的信息。4.门控模块：AT89C52接收到数据后，将数据与AT24C04里存储的数据进行对比，若两者完全一致，则进行开门操作；若不一致，则不开门。

5.报警模块：AT89C52接收到数据后，将数据与AT24C04里存储的数据进行对比，若不一致则报警。

6.键盘模块：通过键盘输入密码，并根据输入密码的有效性做相应的操作。

基于RFID的门禁系统块

数据采集模存储模块显示模块门控模块报警模块键盘模块

软件结构框图

四系统总体流程图

开始系统初始化有键按下？N上位机发送读卡命令Y确定键值存入密码数组N有感应卡？Y验证感应卡权限验证密码权限权限满足？YN权限满足？Y开门，显示正确信息延时后，自动关门N报警，显示错误信息是否终止？Y终止N工作原理流程

五整体电路原理图

六射频识别技术原理

寻常状况下，RFID的应用系统主要由读写器和RFID卡两部分组成的。其中，读写器一般作为计算机终端，用来实现对RFID卡的数据读写和存储，它是由控制单元、高频通讯模块和天线组成。而RFID卡则是一种无源的应答器，主要是由一块集成电路(IC)芯片及其外接天线组成，其中RFID卡芯片寻常集成有射频前端、规律控制、存储器等电路，有的甚至将天线一起集成在同一芯片上。

射频识别系统原理图

RFID应用系统的基本工作原理是RFID卡进入读写器的射频场后，由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源，同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得数字信号送入规律控制电路进行信息处理，所需回复的信息则从存储器中获取经由规律

控制电路送回射频前端电路，最终通过天线发回给读写器。可见，RFID卡与读写器实现数据通讯过程中起关键的作用是天线。一方面，无源的RFID卡芯片要启动电路工作需要通过天线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量；另一方面，天线决定了RFID卡与读写器之间的通讯信道和通讯方式。

射频识别系统的典型结构主要是由两部份组成：读写器和射频卡。读写器同射频卡之间通过无线方式通讯，因此它们都有无线收发模块及天线（或感应线圈）。射频卡中有存储器，内存容量为几个比特到几十千比特。可以存储永久性数据和非永久性数据。永久性数据可以是射频卡序列号，它是用来作为射频卡的唯一身份标识，不能更改；非

2

永久性数据写在EPROM等可重写的存储器内，用以存储用户数据。射频卡可以根据读写器发出的指令对这些数据进行相应的实时读写操作。控制模块完成接收、译码及执行读写器的命令，控制读写数据，负责数据安全等功能。射频卡分无源卡和有源卡两种，有源卡内置天线和电池，而无源卡只有内置天线没有电池，其能量由读写器提供，由于无源卡无需电池因此其尺寸较小且使用寿命长，应用越来越广泛。读写器内的控制模块往往具有很强的处理功能，除了完成控制射频卡工作的任务，还要实现相互认证、数据加解密、数据纠错、出错报警及与计算机通信等功能。计算机的功能是向读写器发送指令，并与读写器之间进行数据交换。

RFID系统典型结构

RFID系统的工作过程，这是一个无源系统，即射频卡内不含电池，射频卡工作的能量是由射频读写模块发出的射频脉冲提供。

射频读写模块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。

1.射频卡进入这个区域时，接收到射频读写模块的射频脉冲，经过桥式整流后给电容充电。电容电压经过稳压后作为工作电压。

2.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规律控制部分。规律控制部分接收指令完成存储、发送数据或其它操作。3.假使需要发送数据，则将数据调制然后从收发模块发送出去。

4.读写模块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，必要时可以通过RS232或RS422或RS485或RJ45或无线接口将数据传送到计算机。读写器发送的射频信号除提供能量外，寻常还提供时钟信号，使

数据同步，从而简化了系统的设计。有源系统的工作原理与此大致一致，不同处只是卡的工作电源由电池提供的。

七结论

本系统能在开启电源并运行上位机后，能自动向下位机发送读卡命令，当有RFID卡进入到读卡器的读卡范围内时，则会自动读取卡序列号，并将卡序列号传送给上位机，上位机判断卡的有效性。若该卡是有效卡，系统会执行开门并在液晶上显示正确的信息；若该卡是非法卡，则会报警并显示错误的信息。

本系统具体实现的功能如下：

1.数据采集：读卡器YHY502ATG通过天线读取RFID卡的数据，然后将数据传送出去。

2.数据分析：AT89