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公交车射频卡刷卡机的设计(毕业论文doc)

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公交车射频卡刷卡机的设计(毕业论文doc)公交车射频卡刷卡机的设计(毕业论文doc) 武汉工业学院 毕 业 设 计(论 文)设计论文题目: 公交车射频卡刷卡机的设计 姓 名 学 号 院 (系) 电气信息工程系 专 业 电子信息工程 指导教师 ___ _ 2012 年 06 月 12 日 公交车射频卡刷卡机的设计 目 录摘 要 .............................................................................................................................
公交车射频卡刷卡机的设计(毕业论文doc)
公交车射频卡刷卡机的(毕业doc) 武汉工业学院 毕 业 设 计(论 文)设计论文目: 公交车射频卡刷卡机的设计 姓 名 学 号 院 (系) 电气信息系 专 业 电子信息工程 指导教师 ___ _ 2012 年 06 月 12 日 公交车射频卡刷卡机的设计 目 录摘 要 ......................................................................................................................................2Abstract................................................................................................................................3第1章 绪论 ......................................................................................................................4 1.1 课题背景..................................................................................................................4 1.2 设计意义与目的......................................................................................................4 1.3 系统设计的总体要求..............................................................................................4 1.4 系统设计的方案选择..............................................................................................5第2章 系统硬件设计 ......................................................................................................6 2.1 系统硬件设计框图..................................................................................................6 2.2 系统硬件设计原理图..............................................................................................6 2.3 系统各电路详细设计..............................................................................................7 2.3.1 单片机的选择与应用 ....................................................................................7 2.3.2 显示电路.........................................................................................................8 2.3.3 93C46 串行 EEPROM.....................................................................................8 2.3.4 蜂鸣器电 路.....................................................................................................9 2.3.5 看门狗电路...................................................................................................10 2.3.6 读卡器电路...................................................................................................11 2.3.7 电源电 路.......................................................................................................13第 3 章 系统的软件设计 ..................................................................................................14 3.1 系统软件设计框图................................................................................................14 3.2 系统软件各模块设计分析及程序流程图............................................................14 3.2.1 主程 序...........................................................................................................14 3.2.2 中断服务子程序...........................................................................................15 3.2.3 显示程 序.......................................................................................................15 3.2.4 蜂鸣器程序...................................................................................................18 3.2.5 93C46 串行 EEPROM 编程..........................................................................18 3.2.6 读卡器程 序...................................................................................................21第4章 系统的软件调试 ................................................................................................34 4.1 系统调试软件 Medwin .........................................................................................34 4.2 程序调试示例........................................................................................................34总 结 ..................................................................................................................................36致谢 ....................................................................................................................................37参考文 献 ............................................................................................................................38 1 公交车射频卡刷卡机的设计 摘 要 随着城市规模的扩大,交通已经成为城市发展的一个重要因素。公交车射频卡可以提供更为方便、快捷的服务。 本文对公交车射频刷卡机的系统设计进行了研究。采用美国 ATMEL 公司的AT89C52 单片机为控制核心,应用 PHILIPS 公司的 MIFARE 射频技术实现设计。本设计包含了系统的硬件 设计与软件设计两个部分。硬件设计部分描述了所应用的各部分的硬件电路及其原 理,主要有:显示电路,看门狗电路,93C46 串行 EEPROM,蜂鸣器电路以及读 卡器电路;同时,给出了完整的系统硬件设计原理图。软件设计采用了汇编语言进 行设计,运用模块化结构,并给出了各个模块的流程图,使程序设计的逻辑关系更 加简洁明了;采用系统调试软件 Medwin 进行软件调试;另外,本文也给出了详细 的程序清单。关键词:公交卡,射频卡,单片机 2 公交车射频卡刷卡机的设计 Abstract Along with the extension of the city scale the transportation has already become animportant factor of the city development.The bus radio frequency card can provide moreconvenience and faster servance. This text carry on a research to the system design of the the bus radio frequency cardmachine .It adopted single chip microcomputer of the AT89C52 of the American ATMELcompany as the control core and applied the MIFARE radio frequency technique of thePHILIPS company to realize the design.This design of the system includ two parts: thehardware design and the software design.The hardware design part described the hardwarecircuits and the principle of each part mainly includ:the display circuit the watchdogcircuit the 93C46 serial EEPROM the buffer circuit and read card machine.Also it gavethe system hardware of the integral design principle diagram.Adopting assemble languageto edit the software using blocking structure and giving the flow chart of each block makethe logical relation of the program design more simply and directly to understand.Itadopted Medwin to debug the program.Moreover this text also gave detailed program list.Keyword:Bus Card Radio Frequency Card Single Chip Microcomputer 3 公交车射频卡刷卡机的设计 第1章 绪 论1.1 课题背景 IC 卡在世界范围内应用广泛,主要形式有:电话卡、身 份 卡 、 交 通 卡 、 医 疗卡 、 家 庭 购 物 卡 、 加 油 卡 、 公 司 卡 、 会 员 卡 、 电 影 卡 等 。 IC 卡把具有存储、加密和数据处理能力的芯片镶嵌于塑料基片之 中。这种既具有智能性,又便于携带的卡片,为现代社会信息的处理和传递提供了 一种全新的手段。 IC 卡以其高度的信息集成,高度的安全性,正日渐辉煌和灿烂, 广泛应用于公共交通行业,人们已愈来愈多地开始接受和使用 IC 智能卡。目前经 常接触到的 IC 卡有两种:接触式 IC 卡和非接触式 IC 卡(射频卡)。1.2 设计 意义与目的 设计意义:公交卡的广泛推广,将使公交管理迈上一个新台阶。公交射 频卡不仅避免了因找零引起的尴尬;此外,射频卡小巧、轻便、美观,便于乘客携 带;同时,使用公交射频卡,可减少现金流通量,也减少了疾病传播的途径;减少 了乘客上车付费的时间,缩短了公交车到站停靠的时间,一定程度上缓解了城市的 交通压力。 设计目的:通过此次的系统设计,了解射频卡的基本构成及原理;掌握 单片机原理与接口设计;掌握实用电子信息系统设计与实现的方法。1.3 系统设计 的总体要求总体要求:打开刷卡机,有卡进入时,外部中断 0 响应,单片机控制读 卡器读卡。正常情况下,卡内值减 2,LED 显示器中显示余额,蜂鸣器“嘟”一声; 余额不足时,同样 LED 显示器中显示余额,蜂鸣器“嘟嘟嘟……”,以示警报。当 刷卡机工作过程中,程序中出现时间溢出,位溢出等错误时,LED 显示器中显示“E”。 看门狗电路可以进行手动复位;当电源电压 Vcc 低于 4.75V 时,输出复位信号; 当微处理器死机时,可强迫复位。93C46 串行 EEPROM 用来保存刷卡机的总营业 额,可以在掉电时保存数据,防止数据丢失,而且可以随时查询营业额。 系统硬件 主要组成电路:显示电路,看门狗电路,93C46 串行 EEPROM,蜂鸣器电路以及 读卡器电路。控制核心是单片机。系统软件按各组成电路分模块编写,形成各具独 立功能的子程序,使硬件在软件的控制下协调运作。 4 公交车射频卡刷卡机的设计1.4 系统设计的方案选择一 IC 卡的选择 方案一:采用接触式 IC 卡实现设计 方案二:采用非接触式 IC 卡(射频卡)实现设计 分析:接触式的 IC 卡通过机械触点从读卡器获取能量和交换数据;非接触式 IC卡通过线圈射频感应从读卡器获取能量和交换数据,所以又称射频卡。与接触式 IC卡相比较非接触式卡(射频卡)更具有优势:可靠性高,非接触式 IC 卡(射频卡)与读写器之间无机械接触,避免了由于接触读写而产生的各种故障;由于非接触通讯,读卡器在 10CM 范围内就可以对卡片操作,所以不必插拨卡,非常方便用户使用;加密性能好,非接触式 IC 卡由 IC 芯片, 感应天线组成, 并完全密封在一个 PVC卡片中, 无外露部分。显然,射频卡在实际应用中更具优势。因此,在设计过程中采用射频卡(非接触式 IC 卡),选取方案二。(二)用户信息的储存 方案一:将用户信息储存在公交卡内 方案二:将用户信息储存在公交刷卡机内 分析:公交刷卡机是应用于公交车上的,各车上的用户数据难以保持同步,除非无线通信,若采用方案二则使系统的复杂度提高可靠性降低。同时基于其所置空间及经济成本的考虑,应当尽量精简其设计。方案二中将用户信息储存在公交刷卡机内,由于在刷卡机内储存大量的用户信息而增加了刷卡机的成本。而采用方案一则不仅能实现功能,而且复杂度低,可靠性高,成本低。用户信息储存在公交卡内,刷卡时将用户信息读出,扣除车费后再将余额送回卡内即可。因此,选取方案一,将用户信息储存在公交卡内。(三)程序编写 方案一:用汇编语言编程实现编码程序 方案二:用 C 语言编程实现编码程序 单片机可以采用汇编语言和 C 语言进行编程。汇编语言是机器语言,指令的执行速度快,节省存储空间。在本次设计中,软件编程并不复杂,使用汇编语言较 C 语言更适合。因此,选取方案一,用汇编语言实现编码程序。 综上所述,公交车刷卡机将采用射频卡实现设计,将用户信息储存在公交卡内,用汇编语言编程实现编码程序。 本次设计的重点和难点在于读卡器的应用和单片机的系统设计。 5 公交车射频卡刷卡机的设计 第2章 系统硬件设计2.1 系统硬件设计框图 硬件设计思想:单片机控制着读卡器电路读卡,蜂鸣器响,LED 显示器显示余额,存储器保存营业总额。总之,单片机是整个系统的控制核心,使各电路按照设计总要求有序的完成各自的功能。设计框图如图2.1所示: 存储器 读卡器 AT89C52 蜂鸣器 单片机 看门狗电路 LED 显示器 图 2.1 系统硬件设计框图2.2 系统硬件设计原理图 图 2.2 系统硬件设计原理图 6 公交车射频卡刷卡机的设计系统硬件设计原理图如上图2.2所示。下面将对各个组成电路的设计进行详细说明。2.3 系统各电路详细设计 系统硬件主要组成电路:显示电路,看门狗电路,93C46 串行 EEPROM,蜂鸣器电路以及读卡器电路。接下来,将逐一进行说明。2.3.1 单片机的选择与应用 选择:单片机是整个系统的控制核心。在单片机的选取上采用美国 ATMEL 公司的 AT89C52 单片机,其以 MCS-51 为内核,并兼容了 MCS-51 的硬软件。表2.1将把AT89C52 与我们熟悉的 8031 进行对比。 单片机 存储容量 RAM 16 位定时 中断源 最 高 晶 振 封装引 型号 及类型 字节 器个数 个数 频 率 脚个数 (MHZ) 8031 无 ROM 128 2 5 12 40AT89C52 8K 256 3 8 24 40 EEPROM 表 2.1 8031 与 AT89C52 的比较 之所以选取 AT89C52,其主要原因在于:较 8031 而言,AT89C52 带有可反复擦写的只读程序存储器,这样可以更方便编程。而 8031 则须外加存储器来存放程序。 应用: AT89C52 单片机各端口在系统设计中的使用状况 如图(2.2)所示:1( P1 口控制了 LED 显示器的段码显示,P2.4,P2.5,P2.6 控制了 LED 显示器的位选通端。2( ALE/PROG:具有复位功能。第一,地址锁存允许;第二,对 FLASH 存储器进行编程时,从该引脚引入编程脉冲。如图(2.2)所示,ALE/PROG 端与读卡器电路中的 MCM200 的 ALE(地址锁存使能端)相连。同时,ALE/PROG 端也与看门狗电路中的 DS1232 中的 ST 端相连,ST 端为看门狗定时器的周期信号输入端, ST 端在设置的周期时间内没有有效信号到来, 若RST 端将产生强制复位信号。这里选用 AT89C52 单片机中的 ALE 信号作为周期性的输入信号。3( RST:复位信号。与看门狗电路中的 RST 信号相连。4( P2.0 控制蜂鸣器,P2.0 置低,蜂鸣器响;P2.0 置高,蜂鸣器不响。5( P2.1 P2.7 P2.2 P2 .3 分别与 93C46 串行 EEPROM 中的 DI(串行数据输入)SK(时钟信号)DO(串行数据输出)CS(片选信号)端相连。 7 公交车射频卡刷卡机的设计6( P0 口:地址/数据复用端口。与读卡器电路中的 MCM200 的的数据端 D0—D7 相连;P0.0—P0.3 同时也与地址端 A0—A3 相连。7( P3.2INT0端与读卡器电路中的 MCM200 的的 NIRQ 端相连。当有卡进入时,引起中断。8(AT89C52 单片机的读,写信号分别与读卡器电路中的 MCM200 的读,写信号相连。2.3.2 显示电路 如图2.3所示,采用共阴极 LED 显示器,显示 3 位数(从左 至右依次为第一位、第二位、第 三位),即刷卡机中显示余额的 百、十、个位。通过单片机 AT89C52 的 P2.4,P2.5,P2.6 口 分别控制 3 个 LED 显示器的位 选端。P2.4,P2.5,P2.6 口经过 一个 6 高压输出反相驱动器 74LS06(选用其中 3 个反相器) 连接到 LED 显示器。因此 P2.4 (或 P2.5,P2.6)置 1 时,相应 的 LED 显示器选中。共阴极 LED 图 2.3 显示电路原理图 显示器,即显示器的各发光二极 P1管的阴极接在一起。 的 8 个端口经一个 8 路三态反相驱动器 74LS240 后控制 a、b、c、d、e、f、g、dp,则 P1 中相应的输入引脚置 0 时,对应段亮。2.3.3 93C46 串行 EEPROM 采用 93C46 串行 EEPROM 来保存刷卡机累计刷卡总额。其优势在于接口少,容量满足设计需要。93C46 可以用来存放营业总额,方便查询。一93C46 串行 EEPROM 的简要说明: 93C46 是一种?凸摹?偷缪埂?缈刹脸?杀喑讨欢链娲?鳎淙萘课?1Kb,可重复写 100 万次。在本次设计中只需使用读,写指令。1(管脚(DIP 封装),如图2.4所示:2(管脚说明:CS:片选信号。高电平有效,低电平时进入等待模式。 CS在连续的指令之间, 信号必须持续至少 250ns 的低 图 2.4 93C46 管脚示意图 8 公交车射频卡刷卡机的设计电平才能保证芯片正常工作。SK:串行时钟信号。 SK 的上升沿,操作码、地址和数据位进入器件或从器件输出。 在DI:串行数据输入。可在 SK 的同步下输入开始位、操作码、地址位和数据位。DO:串行数据输出。在 SK 同步下读周期时,用于输出数据。VSS:接地。VCC:接,5V 电源。ORG:存储器构造配置端。该端接 VCC 或悬空时,输出为 16 位;接 GND 时,输出为 8 位。NC:空脚,不连接。二93C46 串行 EEPROM 的硬件连接: 如图2.5所示,P2.2 口与 CS 相 连,控制片选信号;P2.1 口与 DI 相 连,串行数据输入;P2.7 口与 SK 相 连,写入时钟信号;P2.3 与 DO 口相 连,串行数据输出;VSS 接地;VCC 接,5V 电源;ORG 接地,存储器为 图 2.5 93C46 电路原理图 8 位结构。2.3.4 蜂鸣器电路 如图(2.6)所示,蜂鸣器的正极性的一端联接到 5V 电源上,另一端联接到三极管的集电极,三极管的基级由单片机的 P2.0 管脚通过一个非门来控制, P2.0 管脚为 当低时,非门输出高电平,三极管导通, 这样蜂鸣器的电流形成回路,发出声音。当 P2.0 管脚为高时.
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