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复位电路

非接触式IC卡门禁系统包括读写器、中央控制电脑的软件管理系统、中央控制电脑与读写器之间的数据传输三部分。

其中读写器是核心,包括MCU、复位电路、时钟电路、报警及工作指示电路、显示电路、键盘、数据存储等主控模块及非接触式IC卡读写模块和电锁驱动部分。

非接触式IC卡门禁系统框图如图P3.1所示。

 

门禁系统采用AT89S52单片机作为控制核心,采用射频卡完成刷卡进门,按钮出门功能。

其工作流程见图P3.2所示。

(二)门禁系统中单片机口的资源分配

为实现门禁系统的功能,需读卡:

2条线(P1.1,INT1);

键盘:

3条线(P1.5,P1.6,P1.7);

门控:

6条线(上锁,门态,出门开关,音量,灯);

存储:

3条线(P2.0,P2.1,P2.2);

通讯:

5条线(RXD,TXD,P1.2,P1.3,INT0);

显示:

2条线(P1.0,P1.4)。

表P1.1门禁系统I/O口资源分配

P1.7

P1.6

P1.5

P1.4

P1.3

P1.2

P1.1

P1.0

显示键

申请

通讯

读卡

显示

P2.7

P2.6

P2.5

P2.4

P2.3

P2.2

P2.1

P2.0

出门按钮

蜂鸣器

指示灯

门态

上锁

SCL

SDA

“0”有效

“0”响

“1”亮

“1”上锁

其中,存储芯片选用24C64,通信芯片选用75176。

P1.2控制通讯芯片75176,“0”:

收、“1”:

发;

P1.3控制通讯申请信号,“0”:

申请、“1”:

不申请;

INT0控制通信的AB线,B2=0时接通、B2=1时断开。

单片机口资源的具体分配见表P1.1。

初始化

装载权限

寻卡

加入权限?

下一张卡提权

执行报警

执行开门

取时间+卡号+BCC码

发送数据

写入24C64中数据指针加12纪录数加1

发送纪录数

清空24C64数据指针=0纪录数=0

N

Y

图P3.2非接触式IC卡门禁机总体工作流程

卡号在数据库?

纪录满否?

(三)各部分电路原理分析

非接触式IC卡门禁机工作过程为当刷卡时,蜂鸣器响一下,如卡权限获得允许,显示模块显示卡号,同时继电器动作将门锁打开,指示灯点亮,延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭,指示灯熄灭;

当按下出门按钮时,继电器动作将门锁打开,指示灯点亮,延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭,指示灯熄灭。

当遇到非法卡时,该系统不显示卡号,门锁不开。

原理电路如图P3.2所示。

1.门控锁电路

门控锁电路如图P3.3所示。

偏置电阻R3与三级管Q16、Q6构成复合驱动电路以提高驱动能力,控制锁的开与闭。

当P2.3为高电平时Q16导通,Q6截止,此时继电器的控制线圈为开路,继电器不动作。

门锁接于继电器常闭端,门锁闭合,门处于锁死状态。

当P2.3口输出低电平时Q16截止,Q6导通,此时继电器的控制线圈闭合,继电器动作。

继电器常闭端断开,门锁打开,门处于打开状态。

图P3.4蜂鸣器电路

R2

680

图P3.3门控锁电路

2.蜂鸣器电路

蜂鸣器电路由蜂鸣器、三极管Q1、Q2及电阻R2组成。

电路如图P3.4所示。

当P2.6输出高电平时,Q1导通,Q2截止,蜂鸣器回路开路,蜂鸣器不响。

当P1.2输出高电平时,Q1截止,Q2导通,蜂鸣器回路闭合,蜂鸣器发出响声。

3.串行口在门禁系统中的应用

门禁系统读卡采用串口中断方式。

a)非接触式射频卡的基本原理

每个卡片都有一个小芯片和感应线圈。

价格低廉、国最普及的EMID卡,大都为瑞士nEM或GK公司的4100、4102系列IC芯片+线圈+卡基封装而成。

每卡有且只有一个唯一的、不可更改和复制的ID码(64位2进制加密的永不重复的卡号),因其安全可靠、价格低廉而大量应用于身份识别、产品防伪等领域。

b)非接触式IC卡系统的构成与特点

非接触式IC卡(也称为“应答器”)是射频识别系统的电子数据载体,卡中嵌有耦合元件和微电子芯片。

在读写器的响应围之外,非接触式IC卡处于无源状态。

通常,非接触式IC卡没有自己的供电电源(电池),只是在读写器响应围之,卡才是有源的,卡所需要的能量以及时钟脉冲、数据,都是通过耦合单元的电磁耦合作用传输给卡的。

c)非接触式IC卡读写器

典型的非接触式IC卡读写器(也称为“阅读器”)包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及与卡连接的耦合元件。

由高频模块和耦合元件发送电磁场,以提供非接触式IC卡所需要的工作能量以及发送数据给卡,同时接收来自卡的数据。

d)常见的卡号输出格式说明

ID卡最常见到的五种读卡方式的卡号定义如下(其中H指十六进制Hex,D指十进制Dex):

(1)格式1

10位十六进制的ASCII字符串,即10位十六进制格式。

如:

某样卡读出十六进制卡号为“01026f6c3a”。

格式

(1)是读卡器输出的最基本格式,其它几种格式都是基于这种格式转换而成的。

(2)格式2

将格式1中的后8位,转换为10位十进制卡号,即8H—10D格式,如将“026f6c3a”转换为“0040856634”。

(3)格式3

将格式1中的后6位,转换为8位十进制卡号,即6H—8D格式。

如将“6f6c3a”转换为“07302202”。

(4)格式4

将格式1中的倒数第5、第6位,转换为3位十进制卡号,再将后4位,转换为5位十进制卡号,中间用“,”分开,即“2H+4H”格式。

如将2H—“6f”转换为“111”,4H—“6c3a”转为“27706”。

最终将2段号连在一起输出为“111,27706”。

(5)格式5

将格式1中后8位的前4位,转换为5位十进制卡号,再将后4位,转换为5位十进制卡号,中间用“,”分开,即“4H+4H”。

照此转换结果为:

00623,27706

本教材中的门禁系统使用的卡格式是格式4。

e)RS232卡号输出协议

串行输出格式如下:

02

10ASCIIDataCharacters

Checksum

03

(a)9600bps,N,8,1

即波特率9600bPS;

数据位元:

8bits;

停止位元:

1。

(b)PIN5:

TX非反相输出。

(c)PIN6:

TX反相输出。

(d)卡片为62E3086CED,传送的HEX值如下

10ASCIIDATA:

36H,32H45H,33H30H,38H36H,43H45H,44H

(62HE3H08H6CHEDH)

CHECKSUM:

(62H)XOR(E3H)XOR(08H)XOR(6CH)XOR(EDH)=08H

Checksum为二进制格式数据。

故MTP-K4射频模块输出的完整的二进制文档如下所示:

02363245333038364345440803

f)串行口程序分析

读卡是随机的,不确定的,并且软件开销大,会降低响应速度,因此不能采用查询方式。

故门禁系统的读卡采用串口中断方式,随时读卡,随时响应。

晶振必须是11.0592MHz。

(1)读卡单元

图P3.5读卡单元连接图

门禁系统采用EM9913BFID射频卡读卡器。

电路如图P3.5所示。

读卡模块将数据按RS232和Wiegand26格式输出。

EM9913BF各引脚功能见表P2.2。

表P2.2EM9913BF各引脚功能

引脚号

引脚名称

I/O

说明

1

DC5V

输入

+5V直流输入

2

ANT

线圈引脚输入

3

NC

空引脚

4

GND

接地

5

6

ENLED

指示灯控制线,低电平使用

7

ENBEEP

蜂鸣器控制线,低电平使用

8

OK_SD

输出

Wiegand26数据输出指示

9

BZ

蜂鸣器信号线

10

D0

Wiegand26数据DATA0输出

11

D1

Wiegand26数据DATA1输出

12

LED

指示灯信号输出

13

TXD

RS232数据输出

(2)波特率初值计算

晶振为11.0592MHz,串行接口工作于方式1,波特率为9600b/s。

公式:

代入已知条件,计算出初值为FDH。

(3)串口中断初始化程序

SIC:

ANLTMOD,#0FH;

串口始化子程序

ORLTMOD,#20H

MOVTH1,#0FDH

MOVTL1,#0FDH

SETBTR1

MOVIE,#90H

MOVSCON,#50H;

方式1十位异步收发

RET

(4)串口中断子程序,该程序中加入不死机程序

ZD:

PUSHACC;

中断子程序

PUSH00H

PUSH02H

MOVR0,#30H;

首地址

MOVR2,#0BH;

11个字节的ASCII

LL1:

ACALLLL2

JBF0,LL3

NOP

MOVR0,A

INCR0

DJNZR2,LL1

POP02H

POP00H

POPACC

MOV0FH,#33H

RETI

LL2:

MOV04H,#28H

LL4:

JNBRI,LL6

CLRRI

MOVA,SBUF

CLRF0

LL6:

MOV05H,#0AH

LL5:

DJNZR5,LL5

DJNZR4,LL4

SETBF0

LL3:

POP02H

END

4.显示电路

在门禁系统中,显示串行静态显示方式。

采用74LS164作为静态显示器接口,P1.0作为时钟,P1.4作为显示数据输入。

如图P3.6所示。

图P3.6门禁系统中的串行显示电路

g)显示程序

(1)直接显示段码程序。

将20H—27H中的段码从左到右显示出来。

ORG0000H

LJMPMAIN

MAIN:

MOVSP,#60H

MOV20H,#06H

MOV21H,#5BH

MOV22H,#4FH

MOV23H,#66H

MOV24H,#6DH

MOV25H,#7DH

MOV26H,#07H

MOV27H,#7FH

LCALLST

SJMP$

ST:

MOVR0,#20H

MOVR2,#08H

LP1:

MOVR1,#08H

MOVA,R0

LP2:

RLCA

MOVP1.4,C

CLRP1.0

SETBP1.0

DJNZR1,LP2

DJNZR2,LP1

(2)把10H开始代码变成段码放到20H开始的单元中。

方法一:

ORG0100H

MAIN:

MOVSP,#60H

MOV10H,#01H

MOV11H,#02H

MOV12H,#03H

MOV13H,#04H

MOV14H,#05H

MOV15H,#06H

MOV16H,#07H

MOV17H,#08H

LCALLXIANSHI

XIANSHI:

MOVR2,#08H

MOVR0,#10H

MOVR1,#20H

LP3:

MOVA,R0

ADDA,#06H

MOVCA,A+PC

MOVR1,A

INCR1

DJNZR2,LP3

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H

DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H00H

MOVR1,#08H

RET

方法二:

ORG0000H

MAIN:

MOVSP,#60H

PORTEQU0155H

XIANSHI:

MOVDPTR,#PORT

LP3:

MOVCA,A+DPTR

ST:

MOVR0,#20H

MOVR2,#08H

LP1:

MOVR1,#08H

LP2:

RLCA

PORT3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H

7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H00H

(3)将压缩码变非压缩码显示出来。

ORG0100H

MOV10H,#39H

MOV11H,#41H

MOV12H,#42H

MOV13H,#43H

MOV14H,#44H

MOV15H,#45H

MOV16H,#46H

MOV17H,#38H

LCALLASC

ASC:

MOVR0,#10H

MOVR1,#20H

LP4:

ANLA,#0FH

SWAPA

DJNZR2,Lp4

h)卡号显示

ID卡读出11个字节的ASCII,要显示卡号,需进行数值转换。

(1)ID卡读出的11个字节ASCII码放在以30H开始的单元,先将ASCII码转换成16进制数,因第一个字节是包装头,不参与转换。

其程序如下:

LE:

ASCⅡ转16进制数子程序

MOVR2,#0AH;

10个字节

LE4:

ACALLLE1

DJNZR2,LE4

LE1:

CJNEA,#40H,L13

SJMPLE3

L13:

JCLE2

ADDA,#09H

LE2:

CLRC

LE3:

SETBC

(2)把上面转换的10个16进制数,变成5个压缩的16进制数,30H放最高位,34H放最低位。

LB:

MOVA,30H;

装配压缩16进制数子程序

ADDA,31H

MOV30H,A

MOVA,32H

ADDA,33H

MOV31H,A

MOVA,34H

ADDA,35H

MOV32H,A

MOVA,36H

ADDA,37H

MOV33H,A

MOVA,38H

ADDA,39H

MOV34H,A

(3)上面程序中,30H到35H字节是先高后低,而后面调用子程序,需要先低后高,所以,先要把33H单元中的容送到35H单元中,即把34H,35H里2个压缩的16进制数变成3个字节的压缩的10进制数。

LD:

MOV35H,33H;

压缩16进制数转非压缩10进制子程序

MOVR0,#34H

MOVR7,#02H

MOVR1,#28H

LCALLLD1

LD1:

MOVR5,A

MOVA,R1

MOVR6,A

MOVA,R7

INCA

MOVR3,A

CLRA

LD2:

DJNZR3,LD2

MOVB,#08H

MULAB

LD3:

MOVA,R5

MOVR2,A

LD4:

DJNZR2,LD4

MOVA,R6

INCR2

LD5:

ADDCA,R1

DAA

DJNZR2,LD5

DJNZR3,LD3

(4)再把压缩的10进制数变成非压缩的10进制数,即变成代码,为显示卡号做准备

L11:

MOVR1,#10H

MOVR2,#03H

MOVR0,#28H

L12:

MOVA,R0

DJNZR2,L12

(5)把代码变成段码。

LF:

MOVR2,#08H;

代码--段码

LF1:

DJNZR2,LF1

DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H

DB00H,40H,73H,03H,18H,23H,1CH,3DH,76H,0FH,1EH,38H

(6)调显示子程序,采用串显方法,节省资源。

XSH:

MOVR0,#20H;

显示子程序

5.非接触式IC卡门禁机电路

如图P3.7所示。

(四)非接触式IC卡门禁系统参考程序

门禁系统程序主要包括读卡、数制转换、显示、合法卡比较、开锁、中断子程序、延时子程序等模块。

1.显示子程序模块

图P3.8为显示子程序流程图。

显示子程序:

MOVR0,#20H

MOVP1.4,C

2.门禁系统程序

图P3.9为门禁系统程序流程图。

图P3.8显示子程序流程图

门禁系统程序清单:

LJMPMAIN

ORG0023H

LJMPZD

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