门禁读卡器功能测试仪设计.docx

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门禁读卡器功能测试仪设计

门禁读卡器功能测试仪设计

摘要

本设计是基于STM32系列的单片机进行的对SXG系列门禁读卡器的功能测试。

在设计的同时对STM32单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。

对SXG系列门禁读卡器的功能测试在硬件与软件方面进行同步设计。

硬件部分主要由STM32F107VCT6微处理器、LED显示电路、JTAG下载电路、电源转换电路、韦根通信电路、以及电机控制电路等组成，系统通过LED和米字型LED显示测试结果，所以具有人性化的操作和直观的显示效果。

软件方面主要包括系统进入停止模式和退出停止模式、韦根通信、控制电机、键盘测试等。

本系统以C语言进行软件设计，为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，以便更简单地实现对SXG系列门禁读卡器的功能测试。

所有程序编写完成后，在keil软件中进行调试,确定没有问题后，焊接硬件测试SXG系列门禁读卡器。

关键词STM32F107VCT6韦根通信电机控制

THEDESIGNOFTHEACCESSCONTROLREADERFUNCTIONTESTER

ABSTRACT

TakingtheSXGseriesofaccesscontrolreaderforresearchobject,thispaperdesignedthefunctiontestswhichbasedontheseriesofSTM32microcontrollers.ThetheoreticalbasisoftheSTM32MCUandperipheralsexpandyourknowledgeinthedesign,whileamorecomprehensivepreparation.SXGseriesaccessfunctionaltestofthereaderhardwareandsoftwareaspectsofthesynchronousdesign.ThehardwarepartismainlymicroprocessorsbySTM32F107VCT6,LEDdisplaycircuit,JTAGdownloadcircuit,thepowerconversioncircuit,Wiegandcommunicationcircuit,andmotorcontrolcircuitandothercomposition,thesystemLED-segmentLEDdisplaysthetestresults,sohumaneoperationandintuitivedisplay.Thesoftwaresystementersstopmodeandexitthestopmode,Wiegandcommunications,control,motors,keyboardtesting.ThesystemsoftwaredesigninClanguage,inordertofacilitatetheexpansionandchange,thesoftwaredesignismodularinstructure,programminglogicismoreconcise,inordertomoreeasilyachievethefunctionaltestingSXGseriesaccesscardreader.Allprogramsaftertheircompletion,inkeilsoftwarefordebugging,thereisnoproblem,weldingSXGseriesaccesscardreaderhardwaretesting.

KEYWORDSSTM32F107VCT6WiegandcommunicationMotorcontrol

中文摘要I

英文摘要II

1绪论1

1.1引言1

1.2主要任务2

1.3主要技术指标2

1.4门禁读卡器功能测试仪的国内外发展现状与趋势2

2设计方案论证3

2.1控制器芯片的选择方案和论证3

2.2显示模块选择方案和论证3

2.3下载方式的选择方案和论证4

2.4电路设计最终方案确定4

3硬件设计6

3.1电源设计6

3.2晶振电路6

3.3复位电路7

3.4开始按键电路7

3.5韦根通信电路8

3.6JTAG下载电路8

3.7电机控制电路9

3.8主电路设计10

4软件设计12

4.1主程序设计12

4.2系统初始化14

4.3系统自检15

4.4开始键设为中断模式15

4.5进入停止模式16

4.6配置系统时钟16

4.7电机控制17

4.8韦根通信测试17

4.9按键测试19

5系统调试20

5.1软件调试20

5.2硬件调试20

结束语22

致谢23

参考文献24

附录25

附录1硬件电路图25

附录2PCB板27

附录3主程序源代码28

1绪论

1.1引言

随着经济的蓬勃发展，外来人员增多，出租屋租住人员的流动性更大，如何杜绝闲杂人员的进入，加强出租屋的技术防范水平。

传统机械锁在使用过程中存在以下问题：

都采用一把钥匙一把锁，钥匙易被仿制；钥匙丢失后存在安全严重隐患；人员流动导致钥匙流失而无法控制；有的出租屋，更换一个人就要更换几套机械锁；几乎所有的机械门锁，对上门开锁者，都是很容易打开的。

出入口处安装刷卡门禁系统[1]，一人一卡，所有租住人员都必须凭卡出入，即使租户钥匙扣卡不慎丢失，只要将他的卡号通过遥控器直接删除，该卡立即在本锁使用无效，业主不用换锁，即经济又安全。

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。

门禁系统中读卡器[2]是最外围设备，担负着读取卡片信息、人机界面交互、数据校验上传等一系列功能，其重要性不言而喻。

读卡器要具有安全性、稳定性、外型美观及环境和谐、人机界面友好、安装调试的经济与便捷、节能环保设计的特点。

英格索兰的SXG系列CPU智能卡读卡器具有这些特点，采用多技术，支持125KHz低频卡和13.56MHz高频卡；阅读距离远：

7.6cm（125K）；7.6cm（ISO15693）；兼容非接触CPU智能卡等多种格式：

HIDProximity；Infineonmy-d安全扇区；HIDiClass、Infineonmy-d、PhilipsI-Code、DESFire、MIFARE序列号；DESFire、MIFARE扇区，复旦微电子FM1208CPU卡安全文件；具有防拆保护，3态LED（红、绿、琥珀）可视化指示灯及声音反馈，显示工作状态及动作信息；广泛使用于银行、办公楼、建筑工地、交通、电力、军队、学校、医院等门禁应用场合。

1.2主要任务

本文设计的测试仪可检测英格索兰的SXG6701K、SXG6501、SXG5501、SXG4501、SXG4001、SXG5001型号的读卡器，利用STM32F107VCT6[3]进行控制，LED显示测试结果，可广泛应用于英格索兰的SXG系列CPU智能卡读卡器的生产工厂，自动化工作，可减少员工的工作量。

因而，此设计具有相当重要的现实意义和实用价值。

1.3主要技术指标

（1）工作温度范围:

-20°C到+80°C；

（2）测试设备支持SXG6701K，6501，5501，4501，4001，5001；

（3）不工作时进入停止模式[4]，节省能耗；

（4）支持韦根26位、34位（带校验），以及4位（不带校验）；

（5）键盘测试时，能够自动运行。

1.4门禁读卡器功能测试仪的国内外发展现状与趋势

门禁读卡器是门禁系统的重要组成部分，是门禁系统信号输入的关键设备，其安全性和可靠性是不言而喻的。

门禁读卡器的读卡技术多种多样，种类又很多。

目前门禁读卡器功能测试仪主要是针对各公司的产品进行制造的，种类单一，兼容性不强，这样导致读卡器生产商要采购多种测试仪才能满足检测需要，增加了成本。

有些测试仪为了节省成本，使用简单功能的微处理器，没有低功耗模式，耗电量大。

也有些测试仪界面不够友好，使用者需要学习一段时间才能操作，降低了生产商的生产效率。

为了改善以上的不足，未来的门禁读卡器功能测试仪将朝着多功能化发展，将支持目前市面上主流的读卡技术校验，能够自动运行，支持更多型号的读卡器，具备键盘测试，外型美观及环境和谐，人机界面友好，可使使用者快速掌握使用方法。

节能环保也将是今后读卡器功能测试仪发展的重要趋势，不工作时处于休眠状态，降低功耗。

以后的门禁读卡器测试仪也将更加的安全和稳定。

2设计方案论证

2.1控制器芯片的选择方案和论证

方案一:

采用89C51芯片作为硬件核心，采用FlashROM，内部具有4KBROM存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术[5],当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。

方案二:

采用STM32F107VCT6，片内具有64KB的RAM和256KB的ROM，存储空间大不需要外扩存储芯片；工作温度范围:

-40°C到+85°C，满足工业现场；支持的接口类型多，包括USB、USART、SPI、I2C、CAN[6]，便于以后升级；电源电压最大3.6V，最小2V；支持JTAG[7]，具有在线调试功能；具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。

所以选择采用STM32F107VCT6作为主控制芯片。

2.2显示模块选择方案和论证

方案一：

采用LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用LED液晶显示屏。

方案二：

采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示。

方案三：

采用米字型LED显示，米字型LED价格适中，单个就可以显示所有的数字和英文

字符，接线方法简单。

所以采用了米字型LED作为显示。

2.3下载方式的选择方案和论证

方案一：

通过串口下载程序，首先要将STM32F107VCT6的启动模式[8]设置为SystemBoot，而默认的启动模式是UserBoot，在SystemBoot模式下，STM32在复位后不会执行用户代码，而是等待串口更新程序。

程序运行时，需要将启动模式设置为UserBoot模式，复位芯片。

方案二：

通