基于单片机食堂售饭系统的应用设计(共33页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上安徽建筑工业学院毕 业 设 计 (论 文)专 业 自动化 班 级 07自动化（2）班 学生姓名 袁行飞 学 号 课 题 基于单片机食堂售饭系统的应用设计 指导教师 李彬彬 2011年 6 月 3 日 题目机械与电气工程学院 自动化专业 07级2班袁行飞指导教师 李彬彬摘 要食堂售饭机是专为食堂售饭而开发的智能终端，采用双CPU结构，它克服了以往的使用菜票的诸多缺点，方便就餐人员用IC卡与食堂结算。用餐者到食堂吃饭前，先交一定数额现金作为预买饭菜票，由食堂管理部门把姓名、编号、金额等写入使用者卡中，使用者到食堂用餐时，只需将IC卡插入各窗口的自动售饭机，即可在售饭机面对

2、售饭员和就餐者两面双屏显示出你卡中金额，可由售饭员输入你所选菜号或金额。售饭机自动用卡中金额减去应付金额，随即显示本次售饭应付金额及卡中余额。整个售饭过程，就餐人员和售饭员互相监督，如不正确，可以马上改正。当卡内钱数用到规定最低限额时，读卡机会在屏幕上显示并发出蜂鸣声，提醒使用者该到指定地点追加卡内金额，以恢复IC卡的使用。IC卡售饭机可单机独立操作，不需联网，节省了联网费用。工作人员每天汇总金额时，只需把采集卡插入售饭机中，售饭机就能把收款金额写入采集卡中，操作简单迅速。本文叙述了传统的食堂售饭系统的不足，介绍了以IC卡为媒介的单片机售饭系统。从硬件设计制作到软件设计编写完成了整个系统的设计

3、和制作。系统以51单片机为控制核心CPU。经过整体测试，该系统安全、准确、稳定可靠，实现了食堂售饭管理的科学化和现代化。关键词：售饭系统；IC卡；51单片机；CPUAbstractThis article narrated the traditional cafeteria to sell the food system the insufficiency，introduced sold the food system take the ICcard as the mediummonolithic integrated circuitExplains from the system funct

4、ion embarks，to thecontrol system composition structure，the system equipment shaping has carriedon theanalysis，Designed and supports various hardware partial software proceduretakethe monolithic integrated circuit as the core hardware electriccircuitAfterthe integrated test，this system safe，accurate

5、unmistakable，the performance stable was reliable，realizes has sold the foodmanagement the scientific style and the modernizationKey words：foodsystem，ICcard，51 single-chip，CPU 目 录摘要abstract1绪论42 系统总体设计52.1 系统结构设计52.2 设备选型62.2.1 单片机的选择62.2.2 IC卡62.2.3 键盘72.2.4 显示器选择92.2.5 CAN总线93 硬件电路设计103.1 单片机系统电路10

6、3.2 IC卡接口设计103.2.2 SLE4442 IC卡的引脚配置113.2.3 SLE4442的内部结构及存储器编址123.2.4 SLE4442的数据传输协议133.2.5 SLE4442的指令163.2.6 IC卡读写器部分设计21 3.3 键盘、显示器部分电路设计22 3.4 蜂鸣报警器接口设计23 3.5 IC卡上电检测电路设计23 3.6 CAN总线通信接口电路分析24结论致谢 参考文献25英文文献中文翻译1 绪论IC卡，又称集成电路卡(Integrated Circuit Card)或者智能卡(Smart Card)，是继磁卡、光电卡之后的新一代标识卡。这种具有智能又便于携带

7、的卡片，为现代信息处理和传输提供了一种全新豹手段。随着超大规模集成电路、大容量存储芯片以及信息安全技术的发展，IC卡技术也日渐成熟，应用领域不断地扩大，目前IC卡已应用到医疗卫生、保险、金融、电信、国防以及日常生活等各个领域。在我国，IC卡应用时间还很短，国家在规划、实施“金卡工程”中，制定优先发展智能卡，限制发展磁卡的政策，因此，开发IC卡应用系统，具有重要实现意义。IC卡食堂售饭系统应用两种卡片：采集卡和下载卡，均采用AT24C01卡。该卡是采用1024位串行EEPROM芯片构成的简单存储卡，其内部组态为128个8位字节，采用低功耗CMOS工艺制造，内部有高压泵可以单电压工作，具有10万次

8、擦写循环和100年保持数据不变的高可靠性，以双线串行方式同外界交换数据，支持ISO/IEC同步协议。IC卡食堂售饭机是专为食堂售饭而开发的智能终端，采用双CPU结构，它克服了以往的使用菜票的诸多缺点，方便就餐人员用IC卡与食堂结算。用餐者到食堂吃饭前，先交一定数额现金作为预买饭菜票，由食堂管理部门把姓名、编号、金额等写入使用者卡中，使用者到食堂用餐时，只需将IC卡插入各窗口的自动售饭机，即可在售饭机面对售饭员和就餐者两面双屏显示出你卡中金额，可由售饭员输入你所选菜号或金额。售饭机自动用卡中金额减去应付金额，随即显示本次售饭应付金额及卡中余额。整个售饭过程，就餐人员和售饭员互相监督，如不正确，可

9、以马上改正。当卡内钱数用到规定最低限额时，读卡机会在屏幕上显示并发出蜂鸣声，提醒使用者该到指定地点追加卡内金额，以恢复IC卡的使用。IC卡售饭机可单机独立操作，不需联网，节省了联网费用。工作人员每天汇总金额时，只需把采集卡插入售饭机中，售饭机就能把收款金额写入采集卡中，操作简单迅速。利用IC卡取代票证，可不必在柜台用现钱交易，减少员工在柜台排队之苦，便于分析各窗口和食品的受欢迎程度。IC卡售饭机可选用简单的RS486接口，由一个食堂的几个至十几个窗口组成一个食堂管理中心，自动完成数据的收集和汇总，如图1-1所示。组成食堂管理中心时，采用PC机作为主机系统，配有RS232C标准串行接口，利用这个

10、接口，外接485卡，把RS232C的信号转换成485信号。 图1-1 IC卡食堂管理系统食堂IC卡售饭机作为食堂收费终端，根据实际使用环境，应具有如下功能特点，以适用不同阶段的数据处理。1、就餐阶段就餐阶段即正常使用阶段。在IC卡插入售饭机后，系统能读出IC卡里面预先存储的金额，并熊在面对就餐者和售饭员两方面双屏进符显示。售饭员利用键盘输入就餐者选定的食物的金额，售饭机自动用卡中的金额减去应付金额。操作完成后屏幕显示廒付金额以及卡中的余额。如果就餐者卡中的余额小于预先设定的金额，售饭机则给出报警音，提示就餐卡为IC卡进行充值。食堂售饭窗口不具备为卡充值的功能，就餐者必须到指定豹地方进行充值。如

11、果就餐卡出现故障，售饭机给出报警音，提示就餐者修卡，食堂售饭窑口不具备对卡进行修复的功能。就餐者必须到指定的地方修复。如果修复失败，就餐者只有到充值窗口重新办理就餐卡。2、充值阶段在充值阶段，IC卡售饭机读出卡里蕊的余额，就餐者在充值窗因交纳一定的金额，由工作人员通过键盘输入次此充值金额，售饭机自动将此次充值金额加入卡中。操作完成后，屏幕显示充值后卡中的余额。3、初始化阶段初始化阶段是为卡的发行做准备。在此阶段，工作人员通过键盘进行就餐卡的初始化工作。此阶段的主要任务是写入用户群号和初始金额。只有经过初始化之后，就餐卡方能发行。4、修复阶段此阶段对损坏的就餐卡进行修复。如果修复失败，售饭机给出

12、报警声，就餐者只有重新办理就餐卡。2 系统总体设计2.1 系统结构设计根据上面所述IC卡售饭机的功能特点，售饭机系统需要完成数据的输入、显示和处理三种功能，整个系统的结构框图如图2-1所示。 图2-1 售饭机系统结构框图2.2 设备选型2.2.1 单片机的选择主控制器采用单片机P89C54。P89C54为窗口机的微控制器 ,负责整个窗口机的监控。MMM芯片为 Mifare 卡读写器模块 ,在 CPU 的控制下 ,可完成对卡片的非接触式读写等多种操作。窗口机的通信任务是 CAN 通信控制器在 CPU的控制下完成的 ,CAN 通信控制器可通过 CAN 总线收发器接收 CAN 总线上的数据 ,也可以

13、将 CPU送来的数据发送到 CAN 总线上。窗口机硬件还包括键盘、显示、 EEPROM、看门狗等部分电路。窗口机键盘扫描电路,采用的是一片89C2051。89C2051的P1口和P2.3 ,P2.4和P2.5构成一个3×8键盘。89C2051 采用反转法对键盘进行扫描得到各键的扫描码 ,通过查表 ,将扫描码转换为各键的键码。然后 ,89C2051 将键码通过串口发送给 P89C54作相应处理。用这种方式实现键盘扫描 ,不仅节省了P89C54 的 I/ O 口资源 ,而且也使 P89C54 的程序得以简化 ,同时硬件电路也较为简单。2.2.2 IC卡根据IC卡的读写特点，IC卡分为接触

14、型IC卡和射频卡两类。(1) 接触型IC卡接触型IC卡的表露有6个或8个金满触点，IC卡插入读写器内后，在徽处理器的控制下完成可是的读写操作。(2)射频卡射频卡没有金属触点，而是在卡内置有天线和射频卡处在读写卡器一定距离内时，读写卡器通过发射射频信号对卡进行读写操作。根据IC卡的内部结构，IC卡又可分为存储卡、逻辑加密卡和CPU卡。(1)存储卡 存储卡的存储单元一般为电可擦除的存储器EEPROM。存储卡的容量从几十字节到几干字节不等。这类卡具有操作简单、读写速度快、信息存储时间长等优点。如Atmel公司AT24C01卡，具有128B(1Kbit)，典型擦写寿命10万次，数据保存时间100年。这

15、类卡不具备加密功能，存储的数据可以很容易地被读出，因而卡内信息的安全性较差，常常黑于对安全性能不高的场合，如门禁卡、身份识别专等。(2)逻辑加密卡逻辑加密卡内设有硬件逻辑加密电路，只有在输入密码正确后才能进行数据的改写，否则数据只能被读出。而且输入的错误密码达到规定的次数后，王e卡毒动死锁报废，因而这种卡的安全性能很高。常见的如两门子的SLE4442卡，如果连续三次输入密码错误，卡微就报废。这种卡常常用于对信息保密性较高的领域，非常适合于涉及到金融等方面的应用。(3)CPU卡CPU卡嚏集成了中央处理器、程序存储器R雠数据存储器删，有的CPU卡酶ROM中还潜入了操作系统COS(Chip Oper

16、ation System)。由于集成了中央处理器，这种卡具有强大的数据处理能力，能够根据外界的指令对数据进行处理，而且通过内置的程序可以对数据按照一定的算法进行高度的加密，故而信息非常的保密。这才是真正的所谓“智能卡疗。这种卡常用作证件卡和信用卡。根据IC卡的特点和实际的使用环境，这里所选择IC卡应该满足如下的条件：IC卡工作温度在一2060之间IC卡工作电压在5V12VIC卡内的存储器适合本设计所设计的数据存储IC卡内有一定的保密性以防非法复制IC卡成本应该控制在一定范围内综合上述考虑，本系统选用西门子SLE4442逻辑加密型IC卡进行数据的存储和身份识别。详细电路设计见硬件设计部分。2.2

17、.3 键盘单片机系统中常用的键盘有以下三种类型。(1)独立型按键独立型按键的一脚通过电阻接电源端或者地，而另一脚接单片机的I0口，其结构如图2-2所示。在按键被按下和没有按下时，I0口电平刚好相反。这样通过检测I0口的电平状态即可判断哪个按键被按下了。图2-2 独立型按键的结构原理此类键盘的特点是按键电路配置灵活、按键的状态识别简单，但是每一个按键需要占用一个I/O口，资源占用率较高，当按键的数量不是很多或者系统有较多的I0口剩余时，可以采用此类设计。 (2)矩阵扫描键盘矩阵扫描键盘有行线和列线组成。按键位于行列线的交叉点上，结构图如2-3所示。图2-3 矩阵扫描键盘的结构原理一个3*3的矩阵

18、结构就可以构成一个含有9个按键的键盘。按键设置在行列线的交叉点上，行列线分别接到按键开关的两端。行列通过上拉电阻接到+VCC上。时当没有按键按下时，列线处于高电平的状态；当有键按下时，行列线导通，因此列线的电平状态将由此相连接，各个按键按下与否否影响该键所在的行列线的电平。这样行列线配合起来进行适当的处理，即可确定按键的位置。此类键盘与独立式键盘相比，要节省很多的I0口，适用于按键数量较多的场合。(3）PS2接口键盘PS2接口是由IBM公司开发的一种计算机接口。计算机上的鼠标和键盘使用的就是这种接口，现在在计算机上更多的是使用USB接口。PS2键盘为每一个按键分配唯一的编码。键盘内的处理器对矩

19、阵键盘进行扫描，当发现有案件拔按下或者释放时，处理器就对发送“扫撼码"到计算机。扫描码分为两种不同的类型：通码和断码。当键被按下是，发送的是通码；当键盘被释放是，发送的是断码。这样通过查找扫描码表就可以确定是哪一个按键，PS2的扫描码共有三套，现在广泛使用的是第二套扫描码。PS2接口采用双向串行数据传输协议。每个字节为一桢，包含ll位(一位起始位、8位数据位、一位奇偶校验位和一位停止位)此类键盘的特点是集成度高，使用灵活。在使用串行数据传输技术时，仅需要使用两个IO端口即可(由于程序设计的原因，其中一个端口通常用；还要占用一个外部中断端口)，但成本较高，而且不易集成在系统内部。IC卡

20、售饭机系统选用的AVR单片机AT90S8515的IO端口较多，在实际使用中，键盘最好集成在售饭机内以防止由于键盘的滑轮造成售饭员的误操作。综合考虑实际的使用情况和价格，本设计采用矩阵扫描键盘进行数据输入。详见硬件设计部分。2.2.4 显示器选择IC卡售饭枫系统只需要进行数字的显示即可，但需要显示器件具有直观和高亮度。在此基础上，本设计采用的高亮度红色LED数码管作为显示器件。详细的设计见硬件设计部分。2.2.5 CAN总线传统的食堂售饭系统 ,依据使用卡片的不同 ,主要可分为磁卡和接触式 IC卡售饭系统。这两种系统都存在一定的不足之处 ,如磁卡系统的磁头易脏污 ,磁卡上的磁粉易脱落 ,而接触式

21、 IC卡也存在类似问题 ,其卡座容易损坏、脏污 ,卡片的触点由于裸露在外 ,在食堂等使用环境较恶劣的情况之下 ,很容易造成接触不良。因此 ,这些系统都给日常使用及维护等带来诸多不便。传统的食堂售饭系统 ,在主机与窗口机之间一般采用的是 RS - 485 总线进行通信。RS - 485 总线通信采用的是“一主多从”的方式 ,运行效率低、高峰期易堵塞、组网的灵活性不强 ,通信速率也较低。CAN总线与非接触式 IC卡技术是国内引进不久的先进技术 ,由于其卓越的性能 ,现已在不少领域得到了很好的应用。将两种技术同时应用于食堂售饭系统 ,是解决现有大型食堂售饭系统工作效率低下、维护困难和使用不便等诸多问

22、题的一个较好的方案。CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网络。CAN是20世纪80年代德国Bosch公司为解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的数据通讯，减少不断增加的信号线而提出并开发的总线式串行通讯网络。1993年CAN已成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519(低速应用)。由于CAN采用了许多新技术和独特的设计，使得基于CAN总线构建的系统在可靠性、实时性和灵活性等方面具有突出的优良性能，从而也更适合于工业过程控制设备和监控设备之间的互联。因此，较之Lonworks、Profibus等现场总线，CAN在汽车工业、航空工业、工业控

23、制、医疗仪器、智能大厦、安全防护等领域中的应用更加广泛，已经被公认为几种最有发展前途的现场总线之一。CAN具有以下的一些技术性能：(1)多主方式工作，非破坏性的基于优先权的总线仲裁技术；(2)采用短帧结构，受干扰概率低，每帧信息都有CRC校验及其它检错措施；(3)对严重错误具有自动关闭总线功能,使总线其它操作不受影响；(4)CAN总线最大传输速率可达1MB/s，最大传输距离为10km，传输介质可为双绞线。校园食堂由于具有就餐人数密集，食堂面积大而且数量多，售饭点分布比较分散，现场环境干扰大等特点。本文基于CAN总线的特点，结合逻辑加密卡售饭机设计了基于CAN总线的校园食堂售饭系统。3 硬件电路

24、设计3.1 单片机系统电路单片机最小系统由单片机、复位电路、晶振电路和模式切换电路组成，它的作用是让单片机正常工作。电路如图3-1所示：图3-1单片机最小系统3.2 IC卡接口设计本设计采用西门子SLE4442逻辑加密型IC卡，它与STC89C54的连接如图3-2所示。由于SLE4442是开漏结构，在IO口必须接上拉电阻以提供高电。 图3-2 SLE4442 IC卡接口电路3.2.1 SLE4442IC卡简介SLE4442是西门子公司的一款具有可编程安全代码(PSC)和写保护功能的智能型存、储芯片。它有2568EEPROM主存储器，不可逆的4个写保护存储器，lB的错误计数器具有3B密码保护功能

25、。SLE4442采用两线数据传输方式，符合IS07816-3标准。每个字节的写入擦除时间为25豪秒，数据保存时间lO年上SLE4442具有一个安全逻辑，用以控制存储器的读写操作在密码成功之前，除3B密码(可编程安全代码)外，数据都可以读出，只有在校验密码成功之后才可以执行数据的写入动作在校验密码之前，可以将错误计数器的某一位写“0。错误计数器的初始值为0X03，每校验密码错误一次则将其中一位写“0”，如果连续三次密码校验错误，错误计数器的值变为OX03，IC卡报废。3.2.2 SLE4442 IC卡的引脚配置SLE4442IC卡采用两线数据传输方式，其引脚配置如图3-3所示。 图3-3 SLE

26、4442 IC卡引脚表1是SLE4442 IC卡的管脚功能说明。 表1 SLE4442IC卡的引脚功能3.2.3 SLE4442的内部结构及存储器编址SLE4442的内部结构如图3-4所示。 图3-4 SLE4442的内部结构SLE4442的存储器采用独立编址，其地址分配始表2所示。 表2 SLE4442的地址分配3.2.4 SLE4442的数据传输协议SLE4442采用两线数据传输协议，与其他设备构成完整的IC电路，所有IO口的数据变化都是在时钟的下降沿开始。SLE4442的IO脚是开漏型的，需要外接上拉电阻以提供高电平。此协议包含4种模式：1)复位与复位应答模式2)命令模式3)数据传输模式

27、4)内部处理模式(1)复位与复位应答(ATR)SLE4442的应答复位符合IS07816-3标准，可以在操作的任何时候复位。开始时会给I/O脚低电平并在RST信号由高到低期间提供一个时钟脉冲，此时I/O脚输出可有效数据的第一位(LSB)，此后的连续31个时钟脉冲使得I/O脚变为高阻态完成可ATR过程。一般在IC卡出厂时，应答复位读出的前4个字节为OXAOl31091。复位与应答复位期间的数据传输如表3所示。 表3应答复位数据传输图3-5 给出了复位与应答复位的时序。 图3-5 SLE4442 IC卡的时序(2)命令模式。在应答复位之后，SLE4442等待指令输入。每个指令始于Start信号，包

28、含一个38长的命令字和紧跟其后的时钟脉冲，然后结束于Stop信号。Start信号：在CLK线为高电平是送I0口一个下降沿。Stop信号： 在CLK线为高电平是送I0口一个上升沿。Start信号和Stop信号的时序如图3-6所示。 图3-6 Start信号和Stop信号的时序在命令被接受之后，可能会出现两种模式：数据输出或者内部处理模式。(3)数据输出模式。在这种模式下，时钟脉冲的第一个下降沿之后I加霉输出有效数据豹第一位，在最后一位数据后的一个额外的时钟脉冲使IO疆变为高阻态并等待接受新的指令。在此模式期闻，任何一个Start信号或者Stop信号都将视为无效。在数据输出模式下，RST信号必须保

29、持低电平，在时钟线为低电平时，RST被置为高电平，否则所有的操作都将失败。数据输出模式的时序如图3-7所示。 图3-7 数据输出模式时序图(4)数据处理模式。这种模式是SLE4442的内部处理，在第一个时钟的下降沿之后，IO口由高阻状态转换为低电平。RST信号必须保持低电平，在时钟为低电平时，RST被置为高电平，否则所有的操作都将失败。数据处理模式的时序如图3-8所示。图3-8 数据处理模式时序图3.2.5 SLE4442的指令SLE4442具有7种指令，包括读、写主存储器，读、写保护存储器，读、写安全存储器和读、写安全存储器(密码存储器)和密码校验指令。每个指令都有三字节组成，其格式如表4所

30、示。 表4 SLE4442 IC卡指令格式指令的传输总是从字节的最低位开始。在最后一位传送完之后需要附加一个时钟将IO线置为高阻态。SLE4442的7种指令如表5所示。 表5 SLE4442的指令表图3-9是SLE4442的指令模式时序图。 图3-9 SLE4442指令模式时序(1)读存储器。此指令读取存储器从指定地址N(N=0-255)开始知道主存储器最后地址的存储区的内容。每个字节的最低位最先被读出。此指令需要提供足够的脉冲，脉冲数m-(256-N)水8+l。主存储器的读取始终是允许的。读存储器的指令格式如表6所示。 表6 读主存储器的指令格式图3-10是读主存储器的时序图。 图3-10

31、读主存储器时序(2)写主存储器。此指令按地址对EEPROM主存储器写入数据。根据所写数据的新老程度，其间将发生如下几种内部处理模式(即在指令发出之后需要延迟时间，以供芯片进行内部处理)。擦除和写入(5毫秒)相当于255个时钟脉冲只写不擦(25毫秒)相当于124个时钟脉冲只擦不写(25毫秒)相当于124个时钟脉冲(以上为式中频率为50KHZ的情况下)写主存储器的指令格式如表7所示。 表7 写主存储器的指令格式如图3-11是写主存储器的时序图。 图3-11 写主存储器时序(3)读保护存储器。此指令后连续输入32个时钟脉冲将读出保护存储器的内容，然后额外提供一个脉冲将IO口变为高阻态。保护存储器始终

32、可读。读保护存储器的指令格式如表8所示。 表8 读保护存储器的指令格式如图3-12是读保护存储器的时序图。 图3-12 读保护存储器时序(4)写保护存储器此操作包含将输入数据与原数据相比较的过程。如果输入的数据与要保护的数据一致，则该地址的数据不能再次被改写，否则此次操作无效。SLE4442内部4B(32位)的写保护存储器分别和主存储器的前32B一一对应。写保护存储器即将保护存储器的对应位由l变为0。写保护存储器的指令格式如表9所示。 表9 写保护存储器的指令格式(5)读安全存储器。此指令是读出4B安全码存储器的内容，与读保护存储器指令类似，32个时钟脉冲读出了4个字节的数据，只额外提供一个时

33、钟脉冲使IO变为高阻态。在密码校验成功之前，读取的安全代码存储器的内容除错误计数器外全部为0。错误计数器的初始值为OX07。读安全代码的指令格式如表310所示。 表10读安全代码的指令格式。图3-13是读安全代码存储器的时序图。 图3-13 读安全代码存储器时序(6)写安全代码存储器。只有在安全代码校验正确之后才能对安全存储器进行修改，否则只能把错误计数器的各位由l该为O，所需时间和时钟脉冲与主存储器相同。写安全代码存储器的指令格式如表11所示。 表11 写安全代码存储器的指令格式(7)校验密码。校验密码指令只有与错误计数器结合使用才有效。指令执行一次比较一个字节的数据。因此，此指令要连续执行

34、三次。在进入内部处理模式期间，必须提供时钟脉冲。密码校验的过程如下：首先将错误计数器的低三位的某一位写0，然后连续校验三字节的密码，接着再将错误计数器清除，再错误计数器的值，如果低三位都是l，则校验正确。如果连续三次校验失败，错误计数器的低三位被清零，IC卡报废。校验密码的指令格式如表12所示。 表12校验密码的指令格式图3-14是校验密码的时序图。 图3-14 校验密码时序图3-15给出了校验密码的流程。 图3-15 密码校验流程图3.2.6 IC卡读写器部分设计IC卡读写器硬件电路如图3-16所示。IC卡读写器部分采用的是一块 Philips 公司生产的 Mifare卡读写模块MMM。由于

35、MMM模块本身强大的功能 ,其外围电路非常简单。MMM 模块占用单片机片外存贮器地址 0500H05FFH ,单片机通过这些地址可对MMM模块执行相应的读写操作。MMM模块的BP引脚必须接高电平 ,不能悬空或接地 (悬空或接地 MMM 模块将无法工作)。MMM模块与天线之间的接口也较为简单 ,仅有少数几个分立元件(包括电感和电容) ,采用的天线是印刷电线。但应特别说明的是 ,由于天线工作频率较高(13156 MHz) ,所以制板时要求天线的分立元件尽量靠近MMM模块 ,天线的引线也不能太长 ,否则会影响读写距离。由于天线存在一定的电磁辐射 ,所以天线也不能离单片机、显示或通信部分太近 ,以免干

36、扰它们的正常工作 ,最好能有一定的屏蔽措施。由于 Philips公司并没有提供有关MMM模块的详细文档 ,所以要自己编写访问 MMM模块的函数是很困难的。不过 Philips公司提供了访问MMM模块的十多个函数(包括读写函数在内 ,全用 C51 编写) ,用户编程时 ,无须了解MMM模块的详细工作细节 ,就可编写出访问MMM模块的程序。 图3-16 IC卡读写器硬件电路3.3 键盘、显示部分电路设计窗口机键盘扫描电路如图3-17所示 ,采用的是一片89C2051。图中89C2051的P1口和P2. 3 ,P2. 4和P2. 5构成一个 3 ×8 键盘。89C2051 采用反转法对键盘

37、进行扫描得到各键的扫描码 ,通过查表 ,将扫描码转换为各键的键码。然后 ,89C2051 将键码通过串口发送给 P89C54作相应处理。用这种方式实现键盘扫描 ,不仅节省了 P89C54 的 I/ O 口资源 ,而且也使 P89C54 的程序得以简化 ,同时硬件电路也较为简单。窗口机显示包括前后面板各有10 位LED数码管 ,全部由74LS164驱动。显示部分采用的是普通的串行静态显示 ,由 P89C54 的 P1. 6 , P1. 7 构成模拟串行口 ,驱动显示。由于窗口机LED显示位数较多 ,为了增大驱动能力 ,采用了一片74LS244 ,将P1.6 , P1. 7 的信号驱动后分别送往前

38、后面板的74LS164。 图3-17 键盘扫描电路3.4 蜂鸣报警器接口设计本设计采用电磁式蜂鸣器作为IC卡出错报警提示。它与单片机P89C54的连接如图3-18所示。单片机P89C54的PD3口通过NPN型三极管驱动蜂鸣器。当PD3输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器发出报警声。 图3-18 鸣报警器电路设计3.5 IC卡上电检测电路设计IC卡上电检测电路如图3-19所示。单片机在检测到IC卡上电(即IC卡插入卡座)后才开始执行卡的读写操作。IC卡上电检测电路即IC卡上电检测以确保单片机正常的操作。在IC卡的卡座上通常有静、动两片金属片。在IC卡插入卡座时，动金属片被IC卡金属片的一端固定通过电

39、阻LED接地。静金属片固定接5V电压。在IC卡没有插入时，动金属片端为OV电压；IC卡插入后静金属片变为5V电压，LED点亮，提示有IC卡插入，单片机开始对卡进行初始检测。这样，通过判断与动金属片连接的单片机的PD2的电平，即可准确地检测IC卡是否上电。 图3-19 IC卡上电检测电路3.6 CAN总线通信接口电路分析窗口机 CAN 总线通信接口电路如图3-20所示。从图中可以看出 ,电路主要由三部分所构成:独立CAN 通信控制器 SJA1000, CAN 总线驱动器82C250和高速光电耦合器 6N137。 图3-20 CAN总线通信接口电路SJA1000的AD0AD7 连接到 89C54

40、的 P0 口 ,CS连接到 89C54 的 P2. 0 ,P2. 0 为 0 的单片机片外存贮器地址可选中 SJA1000 ,单片机通过这些地址可对 SJA1000 执行相应的读写操作。SJA1000 的RD ,WR ,ALE分别与 89C54 的对应引脚相连 , INT接89C54 的 INT0 , 89C54 也可通过中断方式访问SJA1000。为了增强 CAN 总线节点的抗干扰能力 ,SJA1000的 TX0 和 RXO 并不是直接与 82C250 的TXD和 RXD 相连 ,而是通过高速光耦 6N137 后与82C250相连 ,这样就很好的实现了总线上各 CAN节点间的电气隔离。但应说明的是 ,光耦部分电路所采用的两个电源 VCC和 VDD 必须完全隔离 ,否则采用光耦也就失去了意义。电源的完全隔离可采用小功率电源隔离模块 ,或带多 5V 隔离输出的开关电源模块实现。这些部分虽然增加了接口电路的复杂性 ,但却提高了节点的稳定性和安全性。