电动门控制器本科毕业设计论文(编辑修改稿)

电动门控制器本科毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

占用 4 根 I/O 口，可以有效节约 P 口，而且比起同类芯片 MAX7219 等性价比优势不言而喻。 ⑶ 液晶显示模块： 液晶显示模块这里采用的是： LCD1602， LCD1602 采用 5V 单电源电压 ； 内置 192 种字符；具有 64 个字节的自定义字符 RAM；显示方式为 STN、半透、正显；通讯方式为 4位或 8 位并口。 表 LCD1602 引脚说明 管脚号 符号 功能 1 Vss 电源地（ GND） 2 Vdd 电源电压（ +5V） 3 Vo LCD 驱动电压 4 RS 寄存器选择输入端 5 R/W 读写控制输入端 6 E 使能信号输入端 7～ 14 DB0～ 7 数据输入输出口 15 A 背光正端 16 K 背光负端 17 以下简要介绍该控制器所用 LCD1602 部分控制字： [12] ● Clear Display 清显示 指令码： 清显示指令将空位字符码 20H 送入全部 DDRAM 地址中。 使 DDRAM 中的内容全部清除，显示消失；地址计数器 AC＝ 0，自动增 1 模式；显示归位，光标或者闪烁回到原点；但不改变移位设置模 式。 ● Entry mode set 设置输入模式 指令码： I/D:字符码写入或者读出 DDRAM 后 DDRAM 地址指针 AC 变化方向标志： I/D=1,完成一个字符码传送后， AC 自动加 1； I/D=0,完成一个字符码传送后， AC 自动减 1； S：显示移位标志： S＝ 1，将全部显示向右（ I/D=0）或者向左（ I/D）移位： S＝ 0，显示不发生移位； S＝ 1 时，显示移位时，光标并不移位；此外，读 DDRAM 操作以及对 CGRAM 的访问，不发生显示移位。 ● Function set 功能设置 指令码： 功能设置指令设置模块数据接口宽度和 LCD 显示屏显示方式，即 MPU 与模块接口数据总线是 4 位或者是 8 位 、 LCD 显示行数和显示字符点阵规格；所以应在执行其它指令设置之前，在程序的开始，进行功能设置指令的执行： DL：数据接口宽度标志； DL＝ 1， 8 位数据总线 DB7～ DB0； DL＝ 0， 4 位数据总线 DB7～DB4， DB3～ DB0 不用，使用此方式传送数据，需分两次进行： 18 N：显示行数标志 F：显示字符点阵字体标志 ● Set DDRAM address DDRAM 地址设置 指令码： DDRAM 地 址设置指令设置 DDRAM 地址指针，它将 DDRAM 存储显示字符码的首地址 ADD6～ ADD0 送入 AC 中，于是显示字符的字符码就可以写入 DDRAM 中或者从 DDRAM 中读出；在 LCD 显示屏一行显示方式下， DDRAM 的地址范围为： 00H～ 4FH；两行显示方式下，DDRAM 的地址范围为：第一行 00H～ 27H，第二行 40H～ 67H； ● Write data to CGRAM or DDRAM 写数据到 CGRAM 或 DDRAM 指令码： 写数据到 CGRAM 或 DDRAM 指令，是将用户自定义字符的字模数据写到已经设置好的 CGRAM 中，或者是将欲显示字符的字符码写到 DDRAM 中；欲写入的数据 D7～ D0 首先暂存在 DR 中，再由模块的内部操作自动写入地址指针所指定的 CGRAM 中或者 DDRAM 中； 采用液晶显示模块虽然增加了成本，但使得用户界面更加友善，同时也便于下一步研究中射频卡模块的调试。 ⑷在线存储单元： X5045 是一种集看门狗、电压监控和串行 EEPROM 三种功能于一身的可编程控制电路。 19 ▲图 X5045 引脚图 根据实际使用的需要，这里主要介绍 X5045 的串 行 EEPROM 功能， 存储器部分是带块锁保护的 CMOS 串行 EEPROM 阵列，阵列的内部组织是 512x8 位。 X5045 可提供最少为1000,000 次擦写和 100 年的数据保存期，并具有串行外围接口（ SPI）和软件协议的特点，允许工作在简单的四总线上。 这里对于 X5045 所用的 SPI 总线作一个简单介绍：串行外围设备接口 SPI（ serial peripheral interface）总线技术是 Motorola 公司推出的一种同步串行接口。 Motorola 公司生产的绝大多数 MCU 都配有 SPI 硬件接口，如 68 系列 MCU。 SPI 总线是一种三线同步总线，包括串行时钟线（ SCLK） 、主机输入从机输出（ MISO）、主机输出从机输入（ MOSI），除此以外还有一根低电平有效选择（ OE） [19] X5045 主要是通过一个 8 位的指令寄存器来控制器件的工作，其指令代码通过 SI 输入端（ MSB 在前）写入寄存器。 [13] 表 X5045的指令格式及其操作 命令名称 命令格式 内 容 WREN 0000 0110 打开写使能开关 WRDI 0000 0100 关闭写使能开关 RDSR 0000 0101 读状态寄存 器 WRSR 0000 0001 写状态寄存器 READ 0000 A8011 读存储单元 WRITE 0000 A8010 写存储单元 X5045 在该电动门控制器中暂定为未来扩展用，供未来密码辨识增加的密码存储用或用于刷卡识别中增加的卡号存储，由于定位是存储器扩展，所以在设计中希望其不要独占20 I/O 端口，因此选用与射频卡模块相同接口（ SPI）的 X5045。 整个模块 设计与分析 1 原理图 ▲ 图 单片机各引脚连线图 ▲ 图 液晶模块与单片机连线图 液晶模块中除了与 P0 口相连的 8 根数据线外，还使用了 、 、 分别与 LCM的 RS（指令 /数据寄存器选择端）、 R/W（读写控制输入端）及使能端 E 相连接。 21 ▲ 图 键盘扫描部分连线图 根据实际需要使用了 10 个按键，原理图中考虑到矩阵键盘组的读图直观性，将第 11和 12 个按键也连接在电路中。 这 10 个按键占用了 CH451 中键盘扫描端口中 SEG0～ SEG2与 DIG0～ DIG3 共 7 个端口， CH451 与单片机 、 、 、 (INT0)端口分别相连的有 DIN（串行 数据输入）、 DCLK（串行接口的时钟线）、 LOAD（ 4 线串行接口加载协议）以及 DOUT（串行数据输出），这里采用的是中断检测按键代码模式。 ▲ 图 X5045与单片机连线图 X5045 采用 SPI 总线与单片机通信，与刷卡模块复用同一总线，可以有效节省 I/O 端口，其中 CS、 SO、 SI、 SCLK 分别与单片机的 、 、 及 相连接。 2 实物图： 22 ▲ 图 密码辨识模块实物图 无线收发模块 ▲ 图 无线 接收模块与单片机的连线图 23 无线接收模块的输出端口 1 1 13 及 VT（解码有效）经过反相器与 、 、 、 相连，对应单片机 I/O 口检测到低电平为有效输入。 ▲ 图 四键无线发射模块 发射器的概要参数： 外形尺寸： 58x38x13 毫米 天线拉出后长度： 13 厘米 发射功率： 20 毫瓦 工作电流： 14 毫安 工作电压： 12V A27 报警器专用电池 遥控距离： 开阔地无障碍物遮挡情况下 200 米 ▲图 无线接收模块实物图 接 收模块有七个引出端，分别为 1 1 1 GND、 VT、 VCC，其中 VCC 为 5V 供24 电端， GND 为接地端， VT 端为解码有效输出端， 1 1 13 是解码芯片 PT2294 集成电路的输出脚，为四位数据点动输出端，接收到有效信号时能输出 5V 高电平，驱动电流约 2mA，与发射器上的四为个按键一一对应。 表 接收模块输出电位表 遥控发射操作 11 12 13 14 GND VT VCC 静态（无操作） 0 0 0 0 GND 0 VCC(+5V) 按压发射键 A 1 0 0 0 GND 1 VCC(+5V) 按压发射键 B 0 1 0 0 GND 1 VCC(+5V) 按压发射键 C 0 0 1 0 GND 1 VCC(+5V) 按压发射键 D 0 0 0 1 GND 1 VCC(+5V) ▲图 无线接收模块 1 1 13与 VT脚经过 74LS05 取反后与单片机 P口相连 由于单片机各 I/O 口上电后即为高电平，因此由接受模块传输过来的高电平信号无法被有效读取，因此搭配一块 74LS05 反相器，将接受模块传输的高电平有效信号转为低电平，以利于单片机 I/O 口的 读取。 射频 卡 部分 射频 卡模块采用的标准 简介 刷卡模块同样采用的是既有的射频辨识模块，相较 On Broad 方式优势很明显，可以有效缩短开发周期。 该射频卡读写模块 HY502 系列采用高集成 ISO14443A 读卡芯片，支持25 Mifare 1 S50， S70， Ultra Lightamp。 Mifare Pro， FM11RF08 等兼容卡片，可以设置自动寻卡，默认情况下为自动寻卡，采用上位机控制时可以在需要的时候关闭自动功能，这样可以提高读写卡的效率。 HY502 是低功耗的模块，宽电压工作 3～ 5V，这里采用是 HY502 系列中的带天线与单片机数据通信接口为 SPI 的 HY502BTG。 ▲ 图 HY502BTG 天线一体化实物图 这里简要介绍一下 ISO14443 TypeA 标准： [3][6][17] TypeA 是由 Philips 等半导体公司最先开发和使用，在亚洲地区， TypeA 技术和产品占据了很大的市场份额。 代表 TypeA 非接触智能卡芯片主要有： Mifare_Light(MF1 IC L10 系列 )、Mifare1（ S50 系列、内置 ASIC）、 MifarePro 等。 相应的 TypeA 卡片读写设备核 心 ASIC 芯片，以及由此组成的核心保密模块 MCM（ Mifare_Core_module） 的主要代表有： RC150、 RC170、RC500、 FM1702 以及 MCM200， MCM500 等，总的来说， TypeA 技术设计简单扼要，应用项目的开发周期可以很短，同时又能起到足够的保密作用，可适用于多种应用场合。 表 TypeA 标准基本特点 TypeA 标准 副载波频率 () Manchester （ bit encoding） 具有较低的信噪比 SNR（读写器一方） 防冲突特性 （ Anticollision）可以控制在位（ bit）层次上 对于用软件来实现编码技术来说太慢，需要使用硬件电路实现编码解码 数据速度 106Kbps 此处对广为使用的 Mifare1 S50 卡片也作一个基本介绍： 26 ▲ 图 Mifare1 S50 功能组成 整个卡片包含了两个部分， RF 射频接口电路和数字电路部分。 ⑴ 在 RF 射频接口电路中，主要包括有波形转换模块。 它可将卡片读写器上的 的无线电调制频率接收，一方面送调制 /解调模块，另一方面进行波形转换，将正弦波转换为方波，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，最终输出供给卡片上的各电路。 POR 模块主要是对卡片上的各个电路进行POWERONRESET（上电复位），使各电路同步启动工作。 ⑵ 在数字电路部分模块中，主要包括有 ① ATR 模块： Answer to Request(请求之应答 )用于将卡片 Block 0 中的卡片类型（ TagType）号共 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。 ② AntiCollision 模块：防止（卡片）重叠功能。 AntiCollision 模块（防重叠功能）启 动工作时，卡片读写器将得到卡片的序列号 Serial Number。 序列号 Serial Number 存储在卡片的 Block 0中，共有 5个字节，实际有用的为 4个字节，另一个字节为序列号 Serial Number 的校验字节 ③ Select Application 模块：主要用于卡片的选择，当卡片与读写器完成了上述的二个步骤，程序员控制的读写器要想对卡片进行读写操作，必须对卡片进行“ Select” 操作。 以使卡片真正地被选中。 被选中的卡片将卡片上存储在 Block 0 中的卡片的容量“ Size” 字节传送给读写器。 当 读写器收到这一字节后，将明确可以对卡片进行深一步的操作了。 ④ Authentication。