《射频识别技术与应用》课件专题7-项目实操1：基于Proteus的射频门禁卡模拟仿真系统

目录CATALOG03010204Proteus的模块选取应用场景和元器件选取构建项目项目测试2

第一部分射频门禁卡仿真-应用场景和元器件选取PART01012我们进出小区需要刷门禁卡，门禁卡内置RFID电子标签。门禁系统可简化为一种RFID的读卡装置，通过识别电子标签的信息以识别用户身份信息，自动控制小区大门的机械装置以实现开门和关门的操作。通过RFID技术，可以验证射频门禁卡的合法性，控制电子门锁的开启以及管理用户的信息。前言3应用场景

进出小区需要刷门禁卡，在日常家居和企业的门禁系统中的实际功能需求包括：刷卡开门、自动报警、远程控制、定时和时间设置、通信功能、实时监控、用户信息修改、存储、验证等功能。4任务说明（1）

本实操项目是仿真，对此进行了简化，具体要求如下：（1） 用Proteus仿真RFID的刷卡过程，用输入密码的方式模拟和代替刷卡的过程。（2） 画出电路图和编写程序。5任务说明（2）

具体指标：（1） 用户初始信息是000000（以初始秘密替代）。（2） 有清除按键，可清除输错的密码。（3） 刷卡时与用户信息进行匹配（用密码匹对来替代）。（4） 允许错误5次，超过5次会锁屏1分钟。（5） 可以更新和修改用户信息（用重置密码来替代）。（6） 液晶屏滚动显示提示信息。6元器件选取（1）

由于控制系统的需要，可选用51单片机，如AT89C51。AT89C51是一款低电压、高性能CMOS8位MCU，具有4K字节闪存。其主要特点包括：1000次写入/擦除周期，10年的数据保留时间，32条可编程I/O线，片上振荡器和时钟电路。因此，AT89C51可以满足设计要求。7元器件选取（2）

刷卡信息显示选用LM016L液晶显示器。LM016L具有字符移动功能，通过并行传输与单片机通信。它可以用来显示卡片信息和信息，也可以用来显示按键的输入信息。此外，Microchip的24C04A芯片用于PROM，这是一种4K位可擦除PROM。另外，由于本训练项目是proteus仿真，刷卡的信息用按键输入来替代。8

第二部分射频门禁卡仿真-Proteus的模块选取PART02029射频门禁卡系统通过Proteus来仿真，本节通过Proteus来选取相应的模块并介绍各个模块的特性、24C04A芯片模块、按键电路图以及完整的电路图。前言10AT89C51模块

AT89C51是一种单片机，该模块的引脚图如右图所示。11AT89C51的引脚说明（1）Proteus仿真中的AT89C51共有38个引脚，其中电源引脚为VCC、VSS，时钟引脚为XTAL1、XTAL2，控制引脚为PSEN、EA、ALE、RST，I/O端口为P0、P1、P2、P3，每个端口有8个引脚。VCC引脚接5V电源，VSS引脚接地，XTAL1和XTAL2引脚连接晶体或晶体振荡器，RST引脚连接复位电路。12AT89C51的引脚说明（2）VCC引脚接5V电源，VSS引脚接地，XTAL1和XTAL2引脚连接晶体或晶体振荡器，RST引脚连接复位电路。ALE引脚的第一个功能是允许地址锁存，第二个功能是编程脉冲输入。13AT89C51的引脚说明（3）PSEN是从外部程序存储器读取选通信号的管脚，可以驱动8个LS型TTL负载。EA引脚的第一个功能是选择和控制内部和外部程序存储器。高电平是访问片上程序存储器，而低电平是访问外部程序存储器。EA引脚的第二个功能是应用编程电压。14AT89C51的引脚说明（4）在AT89C51的四个I/O端口中，P0是双向8位三态I/O端口、地址总线（低8位）和数据总线分时复用端口，可驱动8个LS型TTL负载。P1是一个8位准双向I/O端口，可以驱动四个LS型TTL负载。15AT89C51的引脚说明（5）P2是一个8位准双向I/O端口，与地址总线（高8位）多路复用，可驱动4个LS型TTL负载。P3是一个8位准双向I/O端口和双功能多路复用端口，可驱动四个LS型TTL负载。16液晶显示器模块液晶显示器模块的引脚图如右图所示。17液晶显示器的功能说明（1）右图中的液晶显示器模块型号是LM016L，该液晶显示器共有14个管脚，对应的物理对象为LCD1602。LCD1602是一个可显示32个字符的阵列式LCD模块。显示的字符包括字母、数字、符号等。18液晶显示器的功能说明（2）每个点阵字符位都可以显示一个字符。每个点间距和每行之间都有一个间隔。显示的32个字符可以显示两行，每行16个字符。LCD1602有16个管脚，lm016l有14个管脚。这两个额外的管脚用于背光，模拟中不使用，因此不会显示。19液晶显示器的功能说明（3）在液晶显示器的引脚中，第一脚GND为电源地，第二脚VCC用于连接5V电源正极，第三脚为LCD对比度调节端子。当连接到正电源时，对比度最弱，当电源接地时，对比度最高。20液晶显示器的功能说明（4）第四个引脚RS为寄存器选择，数据寄存器为高电平1，指令寄存器为低电平0。第五个引脚RW是读写信号线，用于高电平读取和低电平写入。第六个管脚E是使能端，在高位读取信息，在负跳时执行指令。7-14引脚D0-D7是8位双向数据终端。2124C04A模块24C04A芯片模块的引脚图如右图所示。22芯片24C04A的功能说明（1）24C04芯片由两个或四个256*8位内存块组成，具有标准的二线串行接口和8B的页面写入能力。24C04支持双向双线总线和数据传输协议。如果设备向总线传输数据，则设备定义为发送器，如果设备接收数据，则设备定义为接收器。23芯片24C04A的功能说明（2）总线由一个主设备控制，主设备产生一个串行时钟，控制总线访问，并产生启动和停止条件。该模块采用低功耗CMOS工艺，具有硬件写保护功能。24芯片24C04A的功能说明（3）24C04A有一个两线串行接口总线和一个16字节的页面写入缓冲区。该管脚的功能描述如下：SDA管脚是一个串行地址/数据输入/输出终端，是一个双向传输终端，用于向设备传送地址和数据或从设备发送数据。25芯片24C04A的功能说明（4）对于一般数据传输，仅当SCL较低时才允许SDA改变。在SCL高电平期间，SDA的变化是为启动和停止条件保留的。26芯片24C04A的功能说明（5）

WP连接到VSS或VCC。如果连接到VSS，则为启用常规内存操作；如果连接到VCC，则为禁止写入操作。整个内存是写保护的，读操作不受影响。此电路的WP端子接地，即用于启用一般存储器操作。27芯片24C04A的功能说明（6）

SDA是一个串行地址/数据输入/输出端口。它是一个双向传输终端。它用于将地址和数据传入或传出设备。只有当SCL较低时，SDA才允许改变。SCK引脚是I2C时钟信号引脚。28按键电路

按键电路选用16个按键组成的按键阵列，如右图所示。29按键电路的功能说明按键电路图一共包含16个按键，其中，0~9为10个数字键，O为开锁键（模拟刷卡开锁），C为清除键，N为新增密码键，S为存储键，R为重新输入键。30系统整体电路

根据前面的各个功能模块的功能和连接分析，完整的Proteus电路如右图所示。在图中的Proteus电路图中植入程序文件即可进行仿真和功能测试。31

第三部分射频门禁卡仿真-构建项目PART030332本节将对射频门禁卡仿真系统进行keilC的项目建立进行介绍。前言33新建.c文件首先新建一个“项目1”的文件夹，然后在文件夹中新建几个.txt后缀的文本文档，一个是编写主函数，其它是各个模块的函数（亦可只写成一个代码文档）。然后把文档的.txt的后缀名改为.c，如右图所示。34建立仿真项目打开KeiluVision，并新建一个工程项目，具体方式是Project->NewuVisionProject，保存在对应的文件夹上，命名为“RFID仿真项目”，如右图所示。35在Atmel中展开列表在Atmel中展开列表，如右图所示。36选取对应的单片机型号AT89C51然后选取对应的单片机型号AT89C51，如右图所示。37在项目中添加程序文档展开右侧的Target1项目，右击SourceGroup1，选取“AddFilestoGroup‘SourceGroup1’”，把相应的程序文档加进去即可，如右图所示。38项目设置为了可以生成hex文件，需要进行相关的设置。右击左侧的Target，选取“OptionsforTarget”，如右图所示。39生成hex文件的设置点Output，然后勾选“CreateHexFile”，如右图所示。40项目编译点OK后，然后写入正确的代码，按F7或者软件界面上的Build按钮，如没有错误，则显示“0Error(s)”，如右图所示。41hex文件的生成如果没有编译的错误，可以生成.hex的文件，如右图所示。生成正确的hex文件后，即可用于电路仿真中的功能测试。42

第四部分射频门禁卡仿真-项目测试PART040443本节将对射频门禁卡的Proteus仿真系统进行测试和验证。前言44Proteus中导入hex文件编程完成并生成hex文件后，需要导入Proteus电路图中才能进行测试。回到Proteus的电路图，双击AT89C51单片机，弹出对话框，如右图所示。45选取仿真项目的hex文件在ProgramFile中选取“RFID仿真项目.hex”，如右图所示。46LCD屏上的显示信息然后保存，即可完成整个电路图和代码的设计和程序加载。接着进行功能测试和验证，运行后在LCD屏上显示楼号和提示刷卡等信息，如右图所示。47LCD屏上输入密码进行刷卡操作，由于是仿真，用密码输入信息代替刷卡获取用户身份信息，系统设置的默认密码为“000000”，输入时的界面显示如右图所示。48门禁打开的测试如输入出错，可按C按键进行清屏，正确获取用户信息后，门即可打开，如右图所示。49身份信息验证不通过的测试如身份信息验证不通过，则门打不开，如右图所示。50信息修改的测试在用户信息验证通过的情况下，可以进一步修改用户信息