《毕业设计(论文)-非接触式IC射频智能卡的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-非接触式IC射频智能卡的设计.doc(46页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、摘要摘 要非接触式IC射频智能卡在金融,经济等社会领域中起着重要的作用,本文着重研究了基于单片机的无线智能IC射频卡应用于考勤机的设计方法。该系统以Atmel公司生产的AT89C52为微处理器,通过以IC射频卡考勤系统的设计为具体研究方法,讨论了应用系统中硬件开发和软件系统的设计。本论文首先对非接触式IC卡进行了概述,紧接着重点介绍了Philips公司的MIFARE技术,对MIFARE卡片和MIFARE非接触式IC卡的读写组件MCM200进行了全面的阐述;在此基础上,论文详细地阐述了非接触式IC卡读卡器的硬件和软件设计,给出了各部分的实际电路图。本文的硬件设计包括电源供应电路、LCD状态显示电
2、路、蜂鸣器驱动电路、RS232通信电路、MCU的连接、MCM200接口电路和读卡器天线,时钟电路,时钟监控电路等几部分的设计。软件设计分为对MCM200的应用程序的设计、对读卡器其他电路的应用程序设计和主程序设计三个部分,相应部分都给出了具体程序或程序流程图,并对部分程序进行了详细的说明。关键词:IC智能卡,射频,读写器设备,LCD,AT89C5AbstractAbstractWireless IC smart card is playing important role in society field such as finance and economy. This article pl
3、ays more attention in the design method about the wireless IC smart card reader and writer system. The system takes the AT89C52 as microprocessor supplied by Atmel to design the Door Access System,by the method of designing,to research hard ware and the software of the appliance. Additionally,to an
4、analyses the influence on the Wireless IC smart card reader and write system exerted by hardware circumstance,and to discuss the reliability of the antenna design . At first this paper generally introduces the contact less IC card, including its feature type、international standard、key technology、typ
5、ical usage and developing trend. Then it introduces the RFID technology, from which the contact less IC card technology derived, and gives the compare of logic technology and MIFARE technology which are the representative technologies of contact less IC card technology at present. After that the MIF
6、ARE technology developed by PHILIPS Semiconductors is introduced in detail. The paper give emphasis to the introduction of MIFARE contract less IC card and the reader component, MCM 200. Based on these, the paper discusses the design of the contract less IC card reader in detail, including the circu
7、it design and software design. The readers circuit is made up of power supply circuit、LCD circuit、buzzer drive circuit、RS232 communication circuit、MCM200 interface circuit and antenna。The soft ware design includes programming of MCM200、programming of other circuit and programming of main program. Al
8、l these programs are presented and remarked.Key words: IC smart card; RFID; reader device;LCD;AT89C5目录目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第一章 绪论11.1 课题背景及意义11.2 非接触式IC智能射频卡及其读写设备技术背景11.3 考勤系统的功能及要求31.4 非接触性IC卡考勤机具有的优点:3第二章 非接触式IC卡技术52.1 MIFARE 1 非接触式IC卡52.2 MIFARE 读卡器52.2.1 Mifare MCM200读写芯片62.2.2 MFCM200 模块引脚说
9、明7第三章 考勤系统硬件电路设计93.1 引言93.2 系统硬件结构框图93.3 各主要芯片的选取及其设计103.3.1 AT89C52系列单片机103.3.2 RS232通信电路设计123.3.3 电源供应电路设计133.3.4 蜂鸣器驱动电路设计133.3.5 串行存储器143.3.6 实时时钟电路163.3.7 实时监控电路173.3.8 LCD工作电路设计193.3.9 读卡部分设计20第四章 系统软件设计254.1 系统软件分析254.2 电路软件设计284.2.1 读卡软件的设计18284.2.2 RS232通信程序设计314.2.3 LCD子模块程序设计324.2.4 蜂鸣器电路
10、子模块344.2.5 时间中断程序35结 束 语37致 谢38参考文献39总电路图40第一章 绪论第一章 绪论1.1 课题背景及意义IC 卡的概念是 70 年代初提出来的,法国布尔(BULL)公司于 1976年首先创造出 IC 卡产品,并将这项技术应用到金融、交通、医疗、身份证明等多个行业,它将徽电子技术和计算机技术结合在一起,提高了人们生活和工作的现代化程度。在此后的十几年间,除法国的布尔公司之外,世界上先后有 Motorola、TI、Thomson、Hitachi、OKI、Toshiba、Sharp、Atmel、Gemplus、Schlumberger、Philips等十几家公司相继投入了
11、智能卡芯片和卡片成品的开发与生产,形成了一个世界性的新兴技术产业1。当前,用于信息处理的卡片种类繁多,而且基本上都采用了较新的技术,IC 卡脱颖而出的原因在于它对于磁卡、PET 卡、光卡和凸字卡等其它种类的卡具有以下突出的特点1:存储容量大,其内部有 RAM、ROM、EPROM、EEPROM 等存储器,存储容量可到几兆甚至十几兆字节;体积小、重量轻,抗干扰能力强,便于携带;安全性高。IC 卡从硬件和软件等几个方面实施其安全策略,可以控制卡内不同区域的存取特性。存储器本身具有控制密码,非法试图对之解密则卡片自毁,即不可进行读写;对网络的要求不高。IC 卡极高的安全可靠性使其在应用中计算机网络的实
12、时性、敏感性要求低,有利于在网络质量不高的环境中应用。按照卡与外界数据传送的方式来分,IC 卡分为接触式 IC 和非接触式IC 卡当前广泛使用的是接触式 IC 卡,但是非接触式 IC 卡是将来 IC 卡发展的方向。还有一种双界面 IC 卡,其既可以接触式使用也可以非接触式使用,是未来 IC 卡发展的方向之一。1.2 非接触式IC智能射频卡及其读写设备技术背景射频识别卡技术是近几年发展起来的一项新技术,它成功地结合射频识别技术和IC卡技术解决了无源(卡中无电源)和免接触的难题,是电子信息技术领域的一大突防、身份识别、公共交通等众多领域正逐渐取代传统的接触式IC卡,在市场上所占的份额越来越大。射频
13、识别卡的应用日益广泛,相应的促进了嵌入式应用领域开发人员对其读写技术的研究和对读写设备的开发。随着IC智能卡(Integrated Circuit Card)中的接触式CPU卡以及非接触式IC智能射频卡(内建MCU,ASIC等)的高度安全保密性的日益提高,从目前发展趋势来看,随着制造技术和相关理论的完善、发展,微电子技术和计算机技术结合在一起,已经将智能卡技术应用到电话卡、金融卡、移动电话、交通、医疗、身份证明、智能付费等应用领域。提高了人们生活和工作的现代化程度。IC智能卡技术是一门产生于20世纪末的新兴课题,随着微电子学科、集成电路制造技术和现今电子计算机技术和理论发展,为IC智能卡技术的
14、出现奠定了理论和技术基础。当第一次提出智能卡的概念时,由于当时的条件限制,从硅芯片的制造技术或者是成本而言可行性都不高,而采用磁条技术的射频卡制造则相对成本较低。随着芯片制造技术的发展和先进工艺的采用,接触式IC卡有了长足的发展。上世纪末,以银行为代表的企业广泛发行了各种信用卡。这些卡以其保密性好、可靠性高的接触式IC芯片制作而成。其后的非接触式IC卡出现为智能卡的发展开辟了一个全新的领域。接触式IC卡和非接触式IC卡相比,它继承了接触式IC卡的容量大、安全性高的特点,同时也克服了以接触方式工作的IC卡所无法避免的缺点,如触点磨损、污染、静电以及插卡不便的读写过程,使非接触式IC卡的使用更加自
15、由,应用更加广泛。由于智能卡的潜在应用范围极广,尤其无接触式智能卡的开发,得到了国内外学术界和科技工作者的广泛关注和研究。近几年来,射频识别系统的发展极其迅猛。国内IC智能卡技术起步较晚。我国对IC卡行业的发展始于1993年左右建立的“金卡工程”。目前已研制成功我国自主版权的较大容量的存储卡、逻辑加密卡等,但是对于尖端的CPU卡及非接触式IC智能射频卡的制卡技术及其相应的读/写卡设备技术,仍处于落后状态。而在如何提高智能卡的智能化和安全性以及系统设计方面的研究工作相对较弱,这极大地制约了IC卡行业的发展,特别是在要求有极高安全性和保密性的金融行业中,制约了我国金卡工程的实施和发展。非接触式IC
16、智能射频卡中的主流主要为PHILIPS公司的Mifare技术,并已经被制定为国际标准:150/IEC14443TYPEA标准。欧洲一些较大的IC射频卡制造商和IC射频卡读写设备制造商以及IC射频卡软件设计公司等(例如法国的GEMPLUS公司)大都以Mifare技术为标准,而发展和推进IC卡行业的发展。特别是非接触式IC智能射频卡方面的研究代表了整个领域的发展方向。智能射频卡的开发成功,开拓了智能卡新的应用领域。其安全可靠的通讯方法在金融、身份识别等领域应用也日臻完善。1.3 考勤系统的功能及要求 系统为全天24小时实时采集或非实时采集,由系统稽核管理员进行考勤、审核、统计、查询、扣款、打印等。
17、 (1)IC卡管理:由发卡机及相应微机完成。通过初始化加载IC卡密钥,通过发行管理系统记录持卡人的各种身份信息,包括身份证号、档案号、单位代码、有效期限、考勤机地点等。IC卡管理系统同时具有IC卡退卡、换卡、补卡、挂失等功能。(2)考勤管理:由考勤机和相应微机及管理软件完成。 通过考勤机判断持卡人所持卡片的有效性,按规定检测其工号、姓名、部门等信息,记录上下班时间,并对所得到的数据准确采集,进行存储和初发处理。微机可通过管理软件随时采集、汇总考勤机记录的信息,并可提供给系统操作审核员浏览、查询。1.4 非接触性IC卡考勤机具有的优点:(1)速度快。本系统可在不到一秒的时间完成整个读卡认证的过程
18、,并立即处理当时信息。 (2)安全准确性高。每一张非接触式IC卡都是全球唯一序列号(32位),具有一个独立密码,使卡具有唯一性,不可复制。 (3)权限分级方式多。本系统可以对卡进行时间和地点两种方式的授权,即允许某感应卡在某时间段通过某个出入口。这样的权限控制,可以实现对人流高效和准确的管理。 (4)系统扩展性好。本系统可无限扩展,并可远距离传输,有远程访问功能。 (5)操作界面友好。WINDOWS环境下的全中文界面,操作方便。 (6)高存储性。记录存储高达成12000条,保存时间10年以上。(7)掉电保护。内置电池,保护内存,防止数据丢失。(8)显示充分。液晶(LCD)显示屏,可以2*7位汉
19、字双行显示时间、年、月、日、和星期,读卡时背光亮,并显示卡号等信息。(9)可脱机独立操作。平时不必联机,考勤机可自动将职员考勤信息存入考勤机内,采集数据时,与电脑联机,可联网传输。(10)免维护。全封闭式封装,防尘、防腐蚀,整个设备精致、小巧、安装简便。 第二章 非接触式IC卡技术第二章 非接触式 IC 卡技术2.1 MIFARE 1 非接触式IC卡2 3目前国际上具有代表性的两大非接触式IC卡技术是LEGIC技术和MIFARE技术。LEGIC技术是由瑞士KABA公司提供的非接触式IC卡读写技术,MIFARE技术是由 Philips 公司提供的非接触式 IC 卡读写技术。MIFARE 1 IC
20、 卡的核心是 Philips 司的 MIFARE 1 IC S50(-01,-02,-03,-04)系列微模块(微晶片)。它确定了卡片的特性以及卡片读卡器的诸多性能。MIFARE 1 IC 卡内建有高速的 CMOS EEPROM、MCU 等。卡片上除了 IC 微晶片及一副高效率天线外,无任何其他元件。卡片上无源(无任何电池),工作时的电源能量由卡片读卡器天线发送无线电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能,一般可达 2V 以上,供卡片上 IC 工作。工作频率 13.56MHz。射频卡标准操作距离为 100mm(由 MFCM500 作为读卡器核心模块)和 25mm (由 MFCM200 作为读卡器核
21、心模块)。与卡片读卡器的通信速率高达106Kbit/s。MIFARE 1 IC 智能(射频)卡上具有先进的数据通信加密并双向验证密码系统;且具有防重叠功能:能在同一时间处理重叠在卡片读卡器天线的有效工作距离内的多张重叠的卡片。MIFARE 1 IC 智能(射频)卡与读卡器通信使用握手式半双工通信协议;卡片上有高速的 CRC 协处理器,符合 CCITT 标准。卡片制造时具有唯一的卡片系列号,没有重复的相同的两张 MIFARE 卡片。卡片上内建 8K(bit) EEPROM 存储容量并划分为 16 个扇区,每个扇区划分为 4 个数据存储块,每个扇区可由多种方式的密码管理。卡片上还内建有增值/减值的
22、专项的数学运算电路,非常适合公交/地铁等行业的检票/收费系统。卡片上的数据读写可超过 10 万次以上;数据保存期可达 10年以上,且卡片抗静电保护能力达 2KV 以上。2.2 MIFARE 读卡器4读卡器组件用于非接触式 IC 卡读卡器中,负责对非接触式 IC 卡的读写,此外读卡器中还有 MCU 对读写模块进行控制,及对读卡器的其他方面进行控制,例如对键盘,显示,通信等部分的控制等等。下面对本课题中用到的MFCM200 读写模块进行简单介绍。它是一个小型的最大操作距离达2030mm的Mifare读/写设备的核心器件,其功能包括调制、解调、产生射频信号、安全管理和防碰撞机制。内部结构分为射频区和
23、接口区:射频区内含调制解调器和电源供电电路,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的收/发器、16字节的数据缓冲器、存放64对传输密钥的ROM、存放3套密钥的只写存储器以及进行三次证实和数据加密的密码机、防碰撞处理的防碰撞模块和控制单元。这是与射频卡实现无线通信的核心模块,也是读写器读写Mifare卡的关键接口芯片。读写器工作时,不断地向外发出一组固定频率的电磁波(13.6MHz),当有卡靠近时,卡片内有一个L/C串联谐振电路,其频率与读写器的发射频率相同,这样在电磁波的激励下,L/C谐振电路产生共振,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,
24、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2V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与保存;并且经过调制解调后的各种数据信号,在智能处理程序指挥下,回传到天线ANT和C0所组成的L/C谐振回路,使芯片完成数据的修改、存储、认证传送等操作任务,并以同一频率的已调制无线电载波返回给读写器。2.2.1 Mifare MCM200读写芯片MCM的全称是Mifare Core Module,为Mifare核心模块。该模块负责读写设备中对非接触式IC智能射频卡的读/写等功能。一般在读写设备中还必须有单片机来对MCM进行控制,同时单片机也对读写
25、系统的其他设备进行控制。例如对键盘、显示、通信等部分的控制等。MCM200模块主要应用于对射频卡操作距离在25mm的射频卡读写设备中,读写步骤如下:l. Answer to Request (ATR)模块:请求应答模块2. Anti Collision模块:防重叠模块3. Select Application模块:确认选择模块4. Authentication & Access Control模块:验证及存取控制模块5. Control & Arithmetic Unit模块:控制及算术运算模块6. RAM/ROM单元7. Code To unit模块:数据加密模块8. EEPROM INTE
26、RFACE/EEPROM MEMORYEEPROM:存储器及接口电路模块2.2.2 MFCM200 模块引脚说明 MFCM200 的引脚排列如图 215所示:图2-1 MFCM200引脚排列图表21 MFCM200引脚说明引脚引脚名称引脚类型将来使用类型引脚引脚名称引脚类型将来使用类型1D7I/O(PU)I/O(PU)17RXI(analog)I(analog)2D6I/O(PU)I/O(PU)18AGNDSUPPLYSUPPLY3D5I/O(PU)I/O(PU)19ACDDSUPPLYSUPPLY4D4I/O(PU)I/O(PU)20ANTOO5D3I/O(PU)I/O(PU)21NANTO
27、O6D2I/O(PU)I/O(PU)22MODEI(PU)I(PU)7D1I/O(PU)I/O(PU)23USEALEI(PU)I(PU)8D0I/O(PU)I/O(PU)24ALEI(PU)I(ST,PU)9BpSUPPLYSUPPLY25A3I(PU)I(ST,PU)10NPAUSE1OO26A2I(PU)I(ST,PU)11KOMP1I(PU)I(PU)27A1I(PU)I(ST,PU)12NRSTII28A0I(PU)I(ST,PU)13DVDDSUPPLYSUPPLY29NRDI(PU)I(ST,PU)14DGNDSUPPLYSUPPLY30NWRI(PU)I(ST,PU)15NIR
28、QOO31NCSI(PU)I(ST,PU)16TPO(analog)32KPROGNCSUPPLY上述表中:I -输入引脚 O -输出引脚SUPPLY-电源供电输入 I/O -输入/输出双向引脚PU -Internal Pull-up 内部有上拉电阻ST- Schmitt-Trigger input 施密特触发输入第三章 考勤系统硬件电路设计第三章 考勤系统硬件电路设计3.1 引言目前新型智能仪器仪表多以单片机为核心。单片机具有数字处理的功能,可广泛应用于工业控制、家用电器、智能仪表中。因此硬件设计首先应该选择一个其功能相匹配的单片机,其次还包括其它外围器件的选取及设计调试。1)考勤系统系统功
29、能概述本系统是为了方便对考勤情况进行快速、方便和智能地管理而设计的。在不使用读卡器时,MCU工作于低功耗状态,标签因为没有能量而处于休眠状态。当按下键盘上的读卡按钮,按键有效后有一声提示音,MCU被唤醒,同时激活射频识别卡开始工作,射频卡的两个天线端子通过线圈将能量传输给外界。当有标签靠近线圈时,标签获得能量开始工作,并将其内部存贮的信息发送到射频卡的输入端经过转换后再将信息送至输出端口发送给MCU,MCU接收到信息后将其转换成可识别的数据再将其送至液晶显示,并将标签号和当时的时间一起保存起来。同时,MCU还可以接收上位机(PC机)来的命令进行相应的操作。2)系统外部硬件需求基于射频卡的考勤系
30、统所需的外部硬件主要有以下几部分:(1)主控MCU:MCU是读写设备的数据处理控制核心。它不仅要控制射频处理模块完成对RFID卡的读写,还要负责通过通信接口与PC方应用系统进行通信以及对显示设备等其他外部设备的控制。(2)读卡处理模块:射频处理模块负责射频信号的处理和数据的传输,完成对RFID卡的读写。射频处理模块可以采用厂商提供的专用模块或射频基站芯片,射频基站芯片即RFID卡读写芯片,也称射频读写芯片。3.2 系统硬件结构框图时钟电路监控模块电源模块微处理器读卡器模块读卡模块通讯模块蜂鸣器模块LCD显示模块图3-1 系统原理框图上 位 机存储电路射 频 卡3.3 各主要芯片的选取及其设计3
31、.3.1 AT89C52系列单片机AT89C52单片机是由Atmel公司开发的低功耗高性能CMOSS位微处理器。带有8K字节可编程和可电擦除的只读存储器。指令完全兼容与MCS-51系列的MCU的标准,包括指令的寻址方式,各种数据的操作和管脚兼容等。内设P0、P1、P2、P3等四个端口,其中P0、P2为数据/地址双向的多用端口。内有3个定时器:T0、T1和T2。其振荡晶体选用3.0592MHz石英振荡器,以便于以后和微处理器通信时波特率的精确设计和设置。AT89C52中还内设8级中断控制系统。片上闪速存储器可由通用非易失性编程器在线编程,其内建SKEEPROM,256bytes的RAM。利用这一
32、特点可以省略外部程序存储器,简化硬件系统的设计的同时节约单片机有限的管脚资源。同时,AT89C52单片机具有3级单向一次性可编程的密码内存,可以防止芯片内的程序被非法读写、拷贝等,在安全性方面性能非常高,提高安全性的同时也保护了知识产权。综上所述,AT89C52是具有高性能和性能价格比的微处理器。有多个系列和型号可供选择,己经广泛地应用于各种内嵌式控制系统和设备。鉴于AT89C52的优良性能,在智能卡读写系统的应用开发上,多为以AT89C52系列单片机为核心,制作智能卡的读写设备。与微处理机方便灵活的通讯方式,可以使智能卡读写设备与微处理机强大的数据处理功相结合,大大提高智能卡读写系统的智能化
33、。故考勤系统的单片机选取AT89C52作为微处理器。1) AT89C52的引脚5引脚配置图如图3-2 所示图3-2 AT89C52引脚配置图2) AT89C52的特点6AT89C52单片机具有如下特点:l 与MCS51产品兼容具有8K可改写的Flash内l 全静态操作:0Hz24MHl 三级程序存储器加密l 256字节内部RAMl 32根可编程的I/O线l 3个16位定时器/计数器l 8个中断源l 可编程接口l 低功耗空闲和调电模式3.3.2 RS232通信电路设计71) RS232通信接口芯片的选取本读卡器采用RS232标准来实现读卡器和上位机之间的通信,能实现RS232 通信的芯片很多,其
34、中MAXIM公司生产的MAX232A是一款比较优良的RS232通信芯片。2) 引脚图MAX232A的引脚图如图33所示 图33 MAX232A的引脚图3) 电路连接硬件上采用3线制(RXD、TXD、GND)软握手的零MODEM方式,即将PC机和单片机的发送数据线(TXD)与接收数据(RXD)交叉连接,二者的地线(GND)直接相连,而其它信号线如握手信号线均不用,而采用软件握手,这样即可以实现预定的任务又可以简化电路设计,节约了成本。MAX232电路连接图如下图所示图3-4 MAX232A与AT89C52的电路连接图3.3.3 电源供应电路设计81) 稳压芯片的选取 本读卡器内所有芯片的工作电压
35、均为5V,读卡器采用外接电源供电,220V市经变压器降压,再经稳压电路稳压成5V后供应读卡器内芯片。本读卡器选用东芝公司的TA78L05稳压芯片2) 电路连接稳压电路的连接如图3-5所示:图3-5 电源连接于稳压供电路图3.3.4 蜂鸣器驱动电路设计本读卡器中的蜂鸣器在每次操作不成功的时候发出报警指示音,如密码验证没有通过,读卡器对卡进行的任何一次读或写操作都是由几个步骤完成的,任何一个步骤没有成功蜂鸣器都将发出报警信号。由于单片机的I/O口驱动能力有限,一般不能直接驱动压电式蜂鸣器,因此选用一PNP型晶体管组成晶体管驱动电路,单片机I/O口输出经驱动电路放大后即可驱动蜂鸣器9。本课题选用蜂鸣
36、器的工作电流为12mA。蜂鸣器驱动电路如图3-610所示:图3-6 蜂鸣器驱动电路3.3.5 串行存储器我们用AT24C6411作数据存储器,它与更高容量的存储器(如AT24C128/256)兼容,更换方便。24C64是一种具有I2C接口EEPROM器件,具有8K的存储容量,工作与从器件方式,每个字节可擦写100万次,数据保存时间大于40年。写入是具有自动擦出功能,也具有写入功能,可以每次写入16个字节。24C64芯片采用DIP 8封装,具有Vcc、Vss电源引脚,SCL、SDA通讯引脚,A0、A1、A2地址引脚和WP写保护引脚。WP脚接Vcc时,禁止写入高位地址,(100H1FFH),WP脚
37、接Vss时,允许写入任何地址。A1和A2决定芯片的从机地址,可接Vcc或Vss,A0不用,应接Vcc或Vss。单片机与24C64进行数据传递时,首先传递器件的从地址SLA,格式如下:START 1 0 1 0 A2 A1 BA R/W ACKSTART位起始信号,1010为24C64器件地址,A2和A1由芯片的A2、A1引脚上的电平决定,这样可最多接入4片24C64芯片,BA为块地址(每块256字节),R/W决定是写入(0)还是读出(1),ACK为24C64给出的应答信号。在对24C64进行写入时,应先发出从机地址字节SLAW(R/W为0),在发出字节地址WORDADR和写入的数据data(可
38、为116个字节),写入结束后,应发出停止信号。通常对EEPROM器件写入时总需要一定的写入时间(5ms10ms),因此在写入程序中无法连续写入多个数据字节。为了解决连续写入多个数据字节的问题,EEPROM器件中常设有一定容量的页写入数据寄存器。用户一次写入EEPROM的数据字节不大于页写入字节数时,可按通常RAM的写入速度将数据装入EEPROM的数据寄存器中,随后启动自动写入定时控制逻辑,经过5ms10ms的时间,自动将数据寄存器中的数据同步写入EEPROM的指定单元。这样只要一次写入的字节数不多于页写入容量,总线对EEPROM的操作可视为字节静态RAM的操作,但要求下次数据写入操作在5ms1
39、0ms之后进行。24C64的页写入字节数位16。对24C64进行页写入是指向其片内指定首地址(WORDADR)连续写入不多于n个字节数据的操作。n为页写入字节数,m为写入字节数,mn。页写入数据操作格式如下:S SLAW A WORDADR A data1 A data2 datam A P这种数据写入操作实际上就是m+1个字节的I2C总线进行主发送的数据操作。对24C64写入数据时,也可以按字节方式进行,即每次向其片内指定单元写入一个字节的数据,这种写入方式的可靠性高。字节写入数据操作格式如下:S SLAW A WORDADR A data A P24C64的读操作与通常的SRAM相同,但每
40、读一个字节地址将自动加1。24C64有3种读操作方式,即现行地址读、指定地址读和序列读。现行地址都是给定片内地址的读操作,读出的是现行地址中的数据。现行地址是片内地址寄存器当前的内容,每完成一个字节的读操作,地址自动加1,故现行地址是上次操作完成后的下一个地址。现行地址读操作时,应先发出从机地址字节SLAR(R/W为1),接受到应答信号(ACK)后,即开始接收来自24C64的数据字节,每接收到一个字节的数据都必须发出一个应答信号(ACK)。现行地址读的数据操作格式如下:S SLAR A data A P 指定地址读是指按指定的片内地制度出一个字节数据的操作。由于要写入片内指定地址,故应先发出从
41、机地址字节SLAR(R/W为0),在进行一个片内字节地址的写入操作,然后发出重复其实信号和从机地址SLAR(R/W为1),开始接收来自24C64的数据字节。数据操作格式如下:S SLAW A WORDADR A S SLAR A data A P序列读操作是指连续读入m各字节数据的操作。序列读入字节的首地址可以8是现行地址或指定地址,其数据操作可连在上述两种操作的SLAR发送之后。数据操作格式如下:S SLAR A data1 A data2 data m A P 图3-7 AT24C64电路连接图3.3.6 实时时钟电路作为考勤系统的特殊要求,实时时钟是必需的。系统选用DS130212实时时
42、钟芯片。该芯片采用串行接口协议。DS1302慢速充电时钟芯片包括实时时钟/日历和31字节的静态RAM(本系统中并未使用该静态RAM)。它经过一个简单的串行接口与微处理器通信。实时时钟/日历提供秒、分、时、周、月和年等信息。对于小于31天的月,月末的日期自动进行调整,还包括了闰年校正的功能。时钟的运行可以采用24小时或带AM/PM的12小时格式。使用同步串行通信。在与时钟/RAM通信中仅需三根线:/RST(复位),I/O(数据线)和SCLK(串行时钟)。数据以每次一个字节或多达31字节的多字节形式传送至时钟/RAM或从其中送出。DS1302有主电源和备份电源的双电源引脚,可编程的VCCI慢速充电
43、器以及7个附加字节的高速暂存存储器。这非常有利于系统在断电以后,通过备份电源维持DS1302时钟内的实时时间信息以及数据。在分析系统的实际需要显示内容时,并不需要显示秒的信息,因此在编程过程中对此信息处理进行了适当的简化。同时考虑到考勤记录时间的具体情况,决定采用24小时显示格式。由于系统对实时时间的检测要求非常频繁,所以在管脚的分配中,占用了3根MCU管脚资源。如此安排可以大幅度提高实时时间的读取效率。VCC在双电源系统中提供主电源。由VCC1和VCC2两者中较大者供电。在正常工作时,由VCC2供电,VCC1处于充电状态。本系统采用的电路原理图如下图3.8所示: 图3-8 DS1302电路连
44、接图3.3.7 实时监控电路12DS1232是由美国DALLAS公司生产的微处理器监控电路,采用8脚DIP封装,如图3-9所示图3-9 DS1232管脚图 DS1232的功能(1) 电源电压监视DS1232能够实时监测向微处理器供电的电源电压,当电源电压VCC低于预置值时,DS1232的第5脚和第6脚输出互补复位信号RST和RST。预置值通过第3脚(TOL)来设定;当TOL接地时,RST 和RST信号在电源电压跌落至4.75V以下时产生;当TOL与VCC相连时,只有当VCC跌落至4.5V以下时才产生 RST和RST信号。当电源恢复正常后,RST和RST信号至少保持250ms,以保证微处理器的正
45、常复位。(2)按键复位在单片机产品中,最简单的按键复位电路是由电阻和电容构成的,如果系统扩展存在需要和微处理器同时复位的其他接口芯片,这种简单的阻容复位电路往往不能满足整体复位的要求。DS1232提供了可直接连接复位按键的输入端PBRST(第1脚),在该引脚上输入低电平信号,将在RST和NRST端输出至少250ms的复位信号。(3)看门狗定时器在DS1232内部集成有看门狗定时器,当DS1232的ST端在设置的周期时间内没有有效信号到来时,DS1232的RST和RST端将产生复位信号以强迫微处理器复位。这一功能对于防止由于干扰等原因造成的微处理器死机是非常有效的。看门狗定时器的定时时间由DS1232的TD引脚确定。看门狗定时器的周期输入信号ST可以从微处理器的地址信号、数据信号或控制信号中获得,不论哪种信号都必须能够周期性的访问DS1232,对于MCS51系列单片机,推荐使用ALE信号。图3-10 DS1232电路连接图3.3.8 LCD工作电路设计13液晶模块用于显示操作结果,液晶采用的是带有汉字字库的JDL12232A-0414。JDL12232A-04是一种内置8192个16*16点汉字库和128个16*8点ASCII字符集图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及12832全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示,也可以显示7.52个(1616点阵)汉字。与外
链接地址:https://www.31doc.com/p-3286946.html