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1、摘要智能门禁系统是一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术和现代安全管理 措施为一体，涉及电子、机械、计算机技术、通讯技术、生物技术等诸多新技术。由 计算机或管理人员在中心控制室监控，从而实现对出入口的控制。智能化门禁作为环 境安防系统的一个重要组成部分，不仅可以取代传统的钥匙及人工出入登记的功能， 更是多元化的管理工具：一套功能齐全的智能化门禁管理系统，可透过简单的预定操 作程序，对各类场所的出入口实行计算机管理，从而建立起有序化管理机制与模式。 对内管理，它可以随时控制不同人员的出入区域及出入。间并记录各类人员的出入情 况，为各种管理机制提供严谨的手段和详实的数据；对外管理，可以礼貌地拒
2、绝不素 之客，有效的保护控制区域内各项财产不受非法侵犯，维护区域内正常的工作秩序。 本文设计的门禁系统采用STC11F52单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、 开门指示灯电路、电控锁控制电路及信息上传电路。门禁系统主要组成：由CPU、 复位电路、电源指示、工作指示、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、出门按钮、 读卡模块。门禁卡采用射频卡，可以完成刷门禁卡进门，按出门按钮出门的功能。关键词智能识别远程控制安防计算机技术电控锁电电路，直接与天线连接；接口区有与单片机相连的端口，还具有与射频区相连接的 收/发器、数据缓冲器、防碰撞模块和控制单元。这是与智能卡实现无线通信的核心 模块，也是读写器
3、读写智能卡的关键接口芯片。其工作时，不断地向外发出一组固定 频率的电磁波，当有卡靠近时，卡片内有一个LG串联谐振电路，其谐振频率与读写 器的发射频率相同，这样在电磁波的激励下，LG谐振电路产生谐振，从而使电容充 电有了电荷。在这个电容另一端，接有一个单向导电的电子泵，将电容内的电荷送到 另一个电容内存储。当电容器充电达到一定电压值时，此电容就作为电源为卡片上的 其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读写器发出的数据并保存。其工 作过程如下：第一，读卡模块将载波信号经天线向外发送；第二，卡片进入工作区域后，卡内电感和电容组成的谐振回路接收读卡模块发射 的载波信号，射频接口模块将其转换成电
4、源电压、复位信号，使卡片激活；第三，存取控制模块将存储器中信息调制到载波上，经卡上天线送给读卡模块； 第四，读卡模块对接收到的信号进行解调、解码后送给单片机处理；第五，单片机根据卡片的合法性，针对不同应用做出相应的处理和控制。2.3总体方案论证各模块方案选择与论证（1）控制器的选择方案一：采用ATMEL公司的AT89s52作为系统的控制器。AT89s52单片机算 术运算功能强、软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制， 并且其功耗低、体积小、技术成熟和成本低，但是其需要专用的编程器或仿真器，相 对来说开发成本较高，另外代码执行速度较慢。方案二：采用宏晶科技的STC11F52单
5、片机，该单片机是宏晶科技生产的单时钟 机器周期（1T）的单片机，是高速低功耗超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码 完全兼容8051,但速度快8-12倍，并且该型号单片机还提供ISP （在系统可编程）/ IAP （在应用可编程），无需专用的编程器和专用的仿真器，可通过串口直接下载用 户程序，此外该单片机还具有32K的用户程序空间和28K的EEPROM,片上还集成了 1280字节的RAM,足够用户使用，并且具备了 AT89s52的所有优点，且开发成 本低，能更好的实现系统功能，故选用方案二。（2）RFID读卡芯片的选择随着RFID市场的迅猛增长，各大传统芯片制造商都加入到RFID读卡芯片的开
6、 发当中，可供选择的芯片很多，下面介绍两款主流的RFID读写芯片：方案一：TI公司的TRF7960芯片。TRF7960是一个整合的13.56MHz的RFID 读卡器IC产品，可以用于较宽范围的近耦合RFID系统。它的特点是完全整合协议 处理，内部独立的模拟与数字电源，AM和PM双信号输入接收解调，读卡器与读卡 器之间反冲突算法，输出功率可调，内建带通滤波器并且用户可选择边界频率，低功 耗设计，掉电模式下电流小于IrA,激活状态10mA；与微处理器接口为8位并行接 口或者4线SPI接口。方案二：NXP公司（原飞利浦半导体公司）是较早进入RFID芯片行业的国际半导 体公司，在射频读写芯片上产品较全
7、。MF-RC522芯片就是NXP公司生产的一款低 电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片。MF-RC522利用了先进的调制和解调 技术，完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议，支持I SO14443的多层应用。其内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO14443A-MIFARE 卡和应答机的通信，无需其它的电路。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码 电路，用于处理ISO14443A兼容的应答器信号。数字部分处理ISO14443A帧和错误 检测（奇偶&CRC）。此外，它还支持快速CRYPTO1加密算法，用于验证MIFARE 系列产品。MFRC522支持更高速的非接
8、触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s。 它与主机间的通信采用连线较少的串行通信，且可根据不同的用户需求，选取SPI、 12c或串行UART（类似RS232）模式之一，有利于减少连线，缩小PCB板体积，降低 成本。由于MF-RC522能够满足设计需求，而且应用范围比其他的芯片更广，资料齐 备，于是选择MF-RC522作为本设计的射频接口芯片。（3）键盘模块的选择方案一：采用独立式按键。独立式按键接口设计优点是电路的配置灵活，软件实现简单。但缺点也很明显，每个按键需要占用一跟口线，若按键较多，资源浪费将比 较严重。因此本方法主要用于按键较少或对操作速度要求较高的场合。方案二：采用矩阵式
9、按键。矩阵式按键接口适用于按键数量较多，又不想使用专 用键盘芯片的场合。这种方式的按键接口由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉 点上。这种方的优点是可以节省很多I/O资源，相对于专用键盘可以节省成本，且更 为灵活。由于该系统要求的按键较多，故采用方案二。(4)显示模块的选择方案一：使用LED显示。数码管显示，对外界环境要求低，操作简单，成本低, 亮度高，显示清晰可见，无热量，耐冲击，寿命长，并且容易编程实现，能显示数字 和部分字符。方案二：使用液晶显示屏显示各种信息。虽然液晶显示屏具有轻薄短小、低耗电 量、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，但是考虑到其亮度低，实际成本高, 并且数码管已经
10、可以很好的完成系统的显示任务。方案三：不使用显示模块，此情况出于实际情况考虑。由于一些特殊场合，人群 密度不均，在密度大的地方如果使用带有显示屏的键盘输入方式，输入密码或者通行 证号码时有被窥视的风险。基于以上几种情况和实际生活中的要求，选择方案三，但如果人群密度低，也可 选择方案一。2.3.1 总体方案确定根据上述分析，系统设计方案如下:图2-1智能门禁系统结构图本系统用宏晶科技公司的STC11F52单片机作为控制器，采用MF-RC522芯片作 为射频卡读/写模块芯片，采用LED数码管显示和矩阵按键控制，并以SPI总线接口 和MF-RC522模块通信，组成一套门禁读卡控制系统。当卡在天线区域
11、经过时，单片机自动对卡进行读写识别并开始进行相应设置操作 （正常卡，单片机对卡进行识别，记录卡号，然后对门锁控制器作用，打开门锁；非 法卡，单片机对卡识别后发现此卡无权限，则不进行任何操作，蜂鸣器报警）。系统 框图如图2-1所示。第3章 系统硬件设计与实现3.1 电源模块该电源按常规设计，为系统工作提供所需直流电，由USB供电，电压5.0V,不 接数据接口，仅作为供电使用，电路图如3-1。D1为电源指示灯，POWER1为自锁 开关，按下后不断开，可持续接通供电。图3-1电源电路3.2 数码管显示电路此电路仅供系统显示扩展使用，本系统的显示部分采用4位数码管显示，用来显 示刷卡号、修改密码时的密
12、码值等其他操作指示信息。为了节省单片机I/O 资源， 本设计采用动态显示的方法，所谓动态显示方式是指所要显示的数据在LED上一个 一个逐一显示，它是通过位选端控制在哪个LED上显示数字，由于这些LED数字显 示之间切换的时间非常的短，使的人眼看起来它们是一起显示数字的，所以其能很好 的实现设计所需的要求，同时动态显示方式所用的接口较少，节省了单片机的管脚资 源。本电路中采用两片74HC573并口锁存器来实现显示电路，电路图如下图3-2所zj O图3-2图3-2数码管显示电路单片机最小系统电路本设计中采用的单片机是宏晶科技的STC11F52,该单片机具有1T的机器周期, 且指令代码完全兼容805
13、1系列单片机，但速度却快812倍，并且可通过串口直接下 载用户程序，不需要专用的编程器和仿真器，片上集成有高容量的程序存储空间和数 据RAM,无需拓展存储器件就可满足设计需要，下图3-3是其最小系统电路，集合 了系统时钟电路、复位电路和程序下载接口电路。图3-3单片机最小系统电路3.3 MF-RC522读写模块 341 MF-RC522芯片介且PHILIPS公司的MF-RC522是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成读卡器芯 片系列中的一员。其利用先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz下所有类 型的被动非接触式通信方式和协议。MF-RC522支持可直接相连的各种微控制器接口
14、类型，如SPI、12c和串行UARTo MF-RC522可复位其接口，并可对执行了上电或 硬复位的当前微控制器接口的类型进行自动检测。它通过复位阶段后控制管脚上的逻 辑电平来识别微控制器接口。数据处理部分执行数据的并行一串行转换。它支持的帧 包括CRC和奇偶校验。它以完全透明的模式进行操作，因而支持ISO14443A的所有 层。状态和控制部分允许对器件进行配置以适应环境的影响并使性能调节到最佳状 态。当与MIFARE Standard和MIFARE产品通信时，使用高速CRYPTO 1流密码单元和一个可靠的非易失性密匙存储器。模拟电路包含了一个具有非常低阻抗桥驱动器 输出的发送部分。这使得最大操
15、作距离可达100mm。接收器可以检测到并解码非常 弱的应答信号。由于采用了非常先进的技术，接收器已不再是限制操作距离的因素了。该器件为32脚HVQFN封装，器件使用了 3个独立的电源以实现在EMC特性和 信号解耦方面达到最佳性能。MF-RC522具有出色的RF性能并且模拟和数字部分可 适应不同的操作电压，其驱动、模拟、数字部分分别使用单独电源供电。MF-RC522 管脚如图3-5所示。QQH一 XHSSJLNldu卜9 S 寸 BCN W Q Q Q Q Q Q QI2CPVDDDVDDDVSSPVSSNRSTPDSIGINSIGOUTI2CPVDDDVDDDVSSPVSSNRSTPDSIGI
16、NSIGOUTSDAIRQOSCOUTOSCINAUX2AUX1AVSSRS图3-5 MF-RC522管脚图3.4 .2 MF-RC522模块工作原理首先，MF-RC522射频卡读写模块（下面简称读写模块）通过天线向射频卡（非接触 卡）发送无线载波信号，这些信号经过射频卡的天线耦合接收后，先进行波形转换，然后对其整流滤波，由电压调节模块对电压进行进一步的处理，包括稳压等，最终输 出到射频卡上的各级电路上。此时，非接触卡接收到载波信号后就通过本卡片上的调 制/解调电路对载波信号进行调制/解调，处理后的信号就送到卡片上的控制器以供控 制及处理。非接触卡处理好数据后，也通过它本身的天线向MF-RC5
17、22返回载波信 号，MF-RC522也通过自身的调制/解调电路来对这些信号进行处理。这些返回的载 波信号的频率与MF-RC522发出的载波信号的频率是一致的。通过这样一个通讯回 路，MF-RC522就可以对非接触卡的内容进行读写操作。这里需要说明的是：非接触 型卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写模块发出的信号由两部 分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的产生谐振，产生一 个瞬间能量来供给芯片工作；另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据修改、 存储等，并返回给读写模块。如上所述可以看出，读写模块的性能与天线的参数有着直接的关系。天线的性能 高低决定着读卡的距
18、离远近。因此，下面将就影响天线性能的参数做一些探讨。3.5 .3读写模块的天线设计电感耦合射频识别系统的读写模块中的天线用于产生交变磁通量，而交变磁通量 用于向卡提供电源并在读写模块与卡之间传送信息。因此，天线的构造有以下几个基 本要求：第一，使天线线圈的电流最大，用于产生最大的磁通量峰值；第二，功率匹配，最大程度地利用产生交变磁通量的可用能量；第三，足够的带宽，无失真地传送数据调制的载波信号。在天线设计中，品质因数Q是一个非常重要的参数。对于电感耦合式射频识别 系统的天线，其特征值就是它的谐振频率和品质因数的值。较高的品质因数的值会使 天线线圈中的电流强度大些，由此改善对信号的功率传送。与之
19、相反，天线的传输带 宽刚好与品质因数值成反比例变化，选择的品质因数过高会导致带宽缩小从而明显地 减小卡片接收到的调制边带。计算品质因数的公式如下：Q=(27if*Lcoil)/Rcoil(3-1)式(3-1)中的f是工作频率，Lcoil是天线的尺寸，Rcoil是天线的半径。通过品质 因数可以很容易计算出天线的带宽B:B=f/Q(3-2)从式(3-2)中可以看出，天线的传输带宽与品质因数成反比关系。因此，过高的品 质因数会导致带宽缩小。从而减弱阅读器的调制边带，会导致读写模块无法与卡通信。 一般系统的最佳品质因数为1030,最大值不能超过60。如果太高，卡将无法准确 地识别复位响应。读写模块电路
20、MF-RC522模块电路如图3-6所示, ,二二0 目录第1章绪论1课题研究的背景11.1.1 门禁系统简介1门禁系统出现的背景11.1.2 课题研究的意义2门禁系统的发展31.2 门禁系统的国内外现状4本课题设计的主要工作和任务5第2章系统方案设计与实现6卡片选型62.1 读卡模块介绍6总体方案论证72.1.1 各模块方案选择与论证7总体方案确定9第3章系统硬件设计与实现11电源模块113.1 数码管显示电路11单片机最小系统电路123.2 MF-RC522 读写模块13MF-RC522 芯片介绍133.2.1 MF-RC522模块工作原理14读写模块的天线设计153.2.2 读写模块电路1
21、6MF-RC522模块与单片机接口电路173.3 门控锁电路17蜂鸣器电路193.4 控制工作指示灯19图3-6 MF-RC522射频模块电路其中包括系统电路、天线电路和SPI接口电路。本模块的接口采用SPI总线，当 然也可以选择I2C或UART方式，可以根据不同情况进行选择。3.5 MF-RC522模块与单片机接口电路由于单片机系统电路使用的是+5V电源，而MF-RC522射频模块使用的是+3.3V 电源，为了使MF-RC522射频模块与单片机系统之间能正常的通信，我在他们直接 加了一个390欧的电阻，经测试可以正常使用，工作非常稳定。同时还用了 LM1117 -3.3稳压芯片给MF-RC5
22、22射频模块提供3.3V的电源。其电路连接如下图3-7所示:3-7 MF-RC522射频模块接口电路3.6 门控锁电路本系统门锁控制电路用一个led指示灯模拟了一下，没有做具体的实物，但实际 情况下可用一个继电器和门锁开关实现。以PNP三极管的基极作为门控信号的输入端与P1.3 口相连，此电路由12V继电 器、限流二极管、5.1K偏置电阻以及9014与8050两个三级管复合成的驱动电路组 成。在这里用到复合管的优点：是为了用低电平控制，考虑到由于STC11F52的I/O 口输出高电平时的驱动能力可能会不足，所以本电路采用复合三级管就可以避免驱动能力不足的情况发生。工作原理：当PL3 口输出高电
23、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P1.3 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。电路如图3-8所示：图3-8门控锁电路3.7 蜂鸣器电路电路组成如图3-9所示:图3-9蜂鸣器电路以Q1的基极作为蜂鸣器控制信号的输入端与BEEP 口相连，主要由蜂鸣器、90 15三极管及1K偏置电阻组成。工作原理：当BEEP输出高电平时，Q1截止，蜂鸣器不响。当BEEP输出高电平时，Q1导通，蜂鸣器发出响声。3.8 控制工作指示灯由四个LED灯组
24、成，两个红的，两个绿的。lTLTL书淞书书图370 LED工作模拟指示灯电路其中一个绿灯作为刷卡指示器，正确刷卡时亮一次，错误刷卡时红灯闪烁，与蜂 鸣器共同组成显示交流装置；另一个红灯作为继电器门锁模拟器，开锁时绿灯亮，表 示正常开门，错误时红灯闪烁。电路图如图3-10所示。3.9 矩阵键盘电路矩阵式按键接口适用于按键数量较多，又不想使用专用键盘芯片的场合。这种方 式的按键接口由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，可以节省很多I/O资 源，相对于专用键盘可以节省成本，且更为灵活。其电路连接如下图3-11所示：图3-11矩阵键盘第4章 系统软件设计与实现智能家居门禁系统的软件设计可分为三部
25、分：主程序设计，RC522的读、写程 序的设计和读卡器外围基本电路的应用程序设计。主程序主要包括：系统初始化程序, 卡片读、写、密码验证、擦除操作程序，键盘扫描处理程序，定时扫描显示程序等， 对MF-RC522的应用程序的设计也即是对MF-RC522操作指令的程序设计，对读卡 器外围基本电路程序的设计包括键盘扫描程序设计、开门控制程序等。4.1 软件设计环境本系统程序的设计以模块化和结构化的设计思想为指导。单片机开发所使用的语 言一般为汇编语言和c语言。汇编语言的优点是代码生成效率高，程序运行速度快, 但是程序的可读性和可移植性都较差，而且用汇编语言编写单片机应用系统程序的周 期长，调试和排错
26、比较困难。C语言是一种通用的计算机程序设计语言，在国际上十 分流行，它既可用来编写计算机的系统程序，也可用来编写一般的应用程序。用它编 写的程序，具有较好的可读性和可移植性。有经验表明，用C语言编写的程序生成 代码的效率仅比用汇编语言编写的程序低10%20%。德国Keil软件公司的C51编 译器可以直接对8051单片机的内部特殊功能寄存器和I/O 口进行操作，直接访问片 内或片外存储器，还可以进行各种位操作，能产生简洁、高效率的程序代码，在代码 质量上可以与汇编语言相媲美。因此系统在设计中使用了 C语言进行设计。开发环 境Keil软件如图4-1所示。源程序窗口1CPU机器码窗口源程序窗口2文件
27、编相搜索项目口执行电）窗口位）外设仿真船黜助国）B. | D口，一。芸1，3电电IHII h 艮 0 ：* 区*叵m围国H彝 X Dizceebly I C_MAIS.CA_SVB. ASH伟福 V 系列 V8/L + P0D-S8X5X (87C520/77E58) C:VISAIPLESCASI. PRJjkl间模块文件 A_SVB. ASH目 CJAIN C包含文件:VISAIPLESC_IAIH. C特殊功能 存储器观察窗口寄存器窗口名称值P000P1FFP2FFP3FFP40FPCON30PWR40PSW01RCAP2H00RCAP2L006I REG i SFRF 07Hloop:
28、j = 0;for(*aj += fchar1;Jarri - j;)0j - 0；for (1=0; i10; iH)(Jget_val(i);arr-J;negoto loop;)北京茎新科技有限公司电话 i (010)80608898,82 6086760Insert100020名新 伯isasseably口叵区(C/VSAMPLESA_SUB, ASM目但0049H 0508INC 08H，一1004BH 80DESJHP 002BHget val:004DH E51EHOV A, 1EHmov ar ?get val?004FH 900054nov DPTR, #wovdper, #
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30、7Fnov R0, #7Fend0060H E4CLR k0061H F6nov R0, A0062H D8FDDJNZ RO, 006 vASM反汇编源程序文件名A信息窗口1 Ous2. Ous3. Ous4. Ous6. Ous8. Ous9. Ous10. Ous11. Ous 19CC04H FS09W070CO6H FS08MOV0CO8H ES08NOVCOOAH 9coe16AMOVOOODH 93MOVCCOOEM 2SO9ADDOOIOH FS09NOV0O12H FFNOV0O13M ES08MOVnnicw ocphAnn09K A08K AA, 08XDPTK *jC6
31、AHA, 0A+DPTRN 09H09H, AR7, AA, 08M a *rrfor G=0.i10,i44) (j += chari：wri = j;MessageBiC_MAINCJAINC MAIN|PC: 0049K-(DPTR: 0054H A: 0+ PSW:01H SP： 1FH时钟数4,用户机电压3.2附位窗口位窗口断点窗口书签窗口跟踪窗口外部RAM窗口代码窗口内部RAM窗口页窗口自动识别用户MCU时钟数，自动监测用户板工作电压图47 Keil软件开发界面主程序的设计智能家居门禁刷卡机工作的过程是一个复杂的程序执行过程，要执行一系列的操 作指令，调用多个函数。其主要包括键盘扫
32、描、读/写卡及外围电路控制等。这一系 列的操作必须按固定的顺序进行。在没有卡进入射频天线有效范围内时，LED模拟 灯上显示工作模式标志，此时可以通过按键进入密码模式，当有卡进入到射频天线的 有效范围内时，可以进入刷卡模式。读卡程序验证卡及密码成功后，将进行下一步的 操作，即打开门锁，门锁指示灯亮。当卡拿走后，门未上锁将在等待10s后由CPU 发出信号，门控锁产生动作自动上锁。各模块主程序流程图如下所示：门禁系统（待机状态）上电复位有 证 否 /小 是卡是* /卡是+ 测 / 否 检 是否否正确/检测是否有 、密码榆入1是校测音码给JA式否正声是开门（绿灯）5T是It/二次输入基、.否正确是 是
33、否移开卡检测二次输、入是否正确进入倒计时巷序要否再次刷卡否,转测是否有;、按键椅少二是检犹两次演、一致修改密居成功计时锁门返回待机状态本系统设计主要有三个大的部分，一个直接刷卡部分，一个输密码部分，一个增 删用户卡部分，其中输密码的部分权限高于刷卡部分，可以跳过刷卡部分直接输密码, 也可以在刷卡错误时直接输密码。本系统在上电后默认状态为待机状态，为保证稳定也可以在上电后按一下复位开 关使CPU进入待机状态。主要工作原理：上电复位，电源指示灯常亮，门锁关闭指 示灯常亮，当刷卡时，如卡权限获得允许，蜂鸣器响一下，继电器动作将门锁打开, 开门指示灯点亮，当卡移开后，延时一段时间后CPU发出信号，继电
34、器再次动作将 门锁锁闭，关门指示灯常亮；当非法卡刷卡时，蜂鸣器连续三声短鸣，提示刷卡错误; 当有按键密码输入时，检测密码是否正确，正确则开门指示灯亮，蜂鸣器短鸣一声， 密码错误蜂鸣器短鸣三声，提示密码输入错误。各部分程序见附录，其中增删卡部分的程序在下载入单片机时无法实现，其功能 会在随后进一步调试中尝试。4.2 读/写卡程序设计MF-RC522命令寄存器及指令说明MF-RC522内部有64个寄存器，共分4页：PAGEO： COMMAND AND STATUS；PAGE1： COMMAND；PAGE2： CFG；PAGE3： TESTREGISTER oMF-RC522通过内部寄存器的读写控制
35、与Mifarel卡数据通信。CommandReg 命令控制字如表4-1所示。表 4-1 CommandReg 命令CommandReg(address Olh); Reset value:20h7654321000 RcvOFF Power DownCommandCommand命令类别如表4-2所示。命令代码00000011010001111000110011101111Command （命令）Idle （空闲）CalcCRC （校验）Transmit （发送）NoCmd Change （无命令改变）Receive （接收）Tranceive （收发）MFAuthent （认证）Soft Re
36、set （软件复位）MCU对MIFARE非接触式智能卡的控制是通过MF-RC522来实现的，MF-RC5 22是MCU和MIFARE非接触式智能卡之间的通信载体。MCU对MF-RC522的控制是以MCU发出MF-RC522的指令来达到的，MF-RC522收到指令之后执行这些指令。 MF-RC522 的指令主要有：Request Std, Request All, Antollision, Select Tag, Aut hentation, Read, Write, Increment, Decrement, Restore, Transfer 等，它们可以完 成MCU对MIFARE非接触式智
37、能卡的很多应用场合的控制。MCU对MF-RC522的某一指令操作不是简单的一条指令所能完成的，必须有一 个程序的序列来完成，其中有对MF-RC522硬件内核寄存器的读/写以及根据读出的 硬件内核寄存器的内容进行语言软件上的判断和设置。不同的指令将设置不同的MF -RC522内部寄存器以及应有不同的编程语言程序序列。MF-RC522主要指令说明如下：“Answer to Request”（应答或复位应答）表4-3复位应答指令指令指令代码（hex）相关的出错标志接收卡片上数据Request std26TE, BETag typeRequest all52Request指令将通知MF-RC522在大
38、线有效的工作范围内寻找MIFARE卡片。如 果有MIFARE卡片存在，这一指令将分别与MIFARE卡片进行通信，读取MIFARE 卡片上的卡片类型号TAGTYPE,由MF-RC522传递给MCU,进行识别处理。Requ est指令分为Request std和Request all两个指令。Request all指令是非连续性的读卡指令，只读一次，它可以防止MF-RC522选 择同片好几次。当某一张卡片在MF-RC522天线的有效工作范围内，Request al1指令在成功地读取这一张卡片之后，将一直等待卡片的使用者拿走这张卡片，直到 有新一张的卡片进入M-RC522天线的有效工作范围内。Req
39、uest std指令的使用和Request all指令相反，Request std指令是连续性的读 卡指令。当卡片在MF-RC522天线的有效工作范围内，Request std指令在成功地读 取这一张卡片之后，对卡进行其他操作。如果其他操作完成之后，程序员又使MF-R C522进入Request std指令操作，则Request std指令将连续性地再次进行读卡操作， 而不管这张卡片是否被拿走。只要有一张卡片进入MF-RC522之天线的有效的工作 范围内，Request std指令将始终连续性地再次进行读卡操作。(2)“Select Tag”(选择卡片操作)表4-4选择卡片指令指令指令代码(h
40、ex)相关的出错标志接收卡片上数据Select Tag（选择片）93TE, BE, PE, CESize在一个成功的Antollision指令之后，或在任何时候当程序员想与已知序列号的 卡片进行通信时，必须使用Select指令，以建立与所选卡的通信。Select指令成功地 完成后，MCU将得到MF-RC522的DATA寄存器传送来的一个字节长的卡片容量信 息、Size o(3)“Authentation”(认证操作)表4-5认证指令指令指令代码(hex)相关的出错标志接收卡片上数据AuthentationTE, BE, PE, CEAuth_la60Authb61在MCU希望读取MIFARE卡
41、上的数据之前，此操作必须是被允许的。这可以通 过选择存储在MF-RC522之RAM中的密码集中的一组密码来进行认证而实现。如果 这一组密码与MIFARE卡片上的密码匹配，这一次操作被允许进行。卡片上的存储 器的每一个块都分别地指定了该块的存取条件。这些存取条件是根据密码而定。用户 必须在KEYSTACON寄存器中指定一套密码，即设置KSO, KS1。KEYADDR寄存3.9 矩阵键盘电路20第4章 系统软件设计与实现21软件设计环境214.1 主程序的设计22读/写卡程序设计244.1.1 MF-RC522命令寄存器及指令说明24读/写卡程序流程图274.2 系统外围基本电路程序的设计29键盘
42、程序设计294.2.1 显示程序设计30系统调试31总结与展望32系统总结32系统发展前景展望32致 谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。附 录34附录1元件清单：34附录2门禁模块电路原理图：35器中的AB位用于选择KEYA和KEYBoKEYADDR寄存器中的AB设置必须匹配A uthentatiorT 命令。（4）“Read（读指令）表4-6读指令指令指令代码(hex)相关的出错标志接收卡片上数据Read（读）30TE, BE, PE, CEDataRead (读)指令允许MCU通过MF-RC522来读取MIFARE卡片上完整的16个B ytes 的数据块(Data blocks
43、)(5)“Write” (写指令)表4-7写指令指令指令代码(hex)相关的出错标志接收卡片上数据Write （写）A0TE, BE“Writ针写指令允许用户写数据到MIFARE卡片上(完整的16个Byte的数据块)。读/写卡程序流程图读/写卡过程主要由以下几步组成：(1)复位应答：当一张MIFARE卡片处在读写器的天线的工作范围之内时，程序 员控制读写器向卡片发出REQUEST all命令。卡片的ATR将启动，将卡片BlockO 中的卡片类型共2个字节传送给读写器，建立卡片与读写器的第一步通信联络。如果 不进行位选择操作，读卡器对卡片的其他操作将不会进行；(2)防重叠操作：有多张卡处在天线的
44、工作范围之内时，RC522将取得每一张卡 片的系列号，由于每一张MIFARE卡片都具有其唯一的序列号，决不会相同，因此 MF-RC522根据卡片的序列号来保证一次只对一张卡操作。该操作MF-RC522得至lj M IFARE卡片的返回值和卡片的系列号；(3)选择卡片操作：选择被选中卡片的系列号，并同时返回卡片的容量代码；(4)认证操作：经过上述3个步骤，在确认已经选择了一张卡片时，MF-RC522 在对卡进行读写操作之前，必须对卡片上已经设置的密码进行认证，如果匹配，才允 许进一步的读写操作；读写操作：在经过上述几个步骤之后就可以具体地对卡片进行相应的读、写、增值、增值、减值、存储和传送等操作
45、。读卡程序流程图如下图4-3所示。开始传递信息给CPU否错误处理控制门锁图4-3读卡程序流程图4.4系统外围基本电路程序的设计 键盘程序设计本设计中用到修改密码功能，故选用了矩阵键盘，程序设计也相应的比较简单, 键盘程序主要包括按键识别及识别按键后系统的相应动作。按键识别过程中主要遇到 的问题在于按键抖动的消除，我采用的是软件消抖，具体操作为：当检测到有按键按 下时，执行一段延时10ms的子程序，然后再确认电平是否仍保持闭合状态电平，如 果保持闭合状态电平，则确认真正有按键按下，进行相应的处理工作。当按键释放时, 一直检测按键是否仍保持闭合状态电平，若还保持，则继续检测，直到变为断开状态 电平后返回。主程序中编写有串口发送程序，通过串口调试工具监测键盘程序运行状 况。键盘扫描子程序流程图如图4-4所示：是软件延豺10ms有按键闭合吗是*按键处理程序闭合按键释放4-4键盘子程序扫描流程显不程序设计由于本系统未使用显示硬件，仅用led灯和蜂鸣器模拟程序操作，因此显示程序部分略去。4.5系统调试本智能门禁系统的设计经过方案论证、硬件电路设计、电路板制作、软件设计和 系统调试，实现了要求的部分功能。在设计过程中不可避免的遇到了各种各样的问题， 但是经过老师的指导和自己的不断努力，最终实现了系统功能。在对系统