第四章 硬件电路设计.docx

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1、第四章 硬件电路设计该智能门禁管理系统的硬件电路部分可分为三部分，即射频电路、无线传输电路及相应TTL电平转换电路。4.1处理器的选型 随着嵌入式技术的发展，各芯片厂商纷纷推出具有各种功能适用于不同应用的嵌入式处理器，因此嵌入式小区门禁系统硬件系统中嵌入式处理器选择将决定硬件系统实现的难易和成功与否。在嵌入式应用开发过程中选择MCU时，需要综合考虑以下几个方面：1)MCU对应用系统的适用性。从对应用系统的适用性出发，要考虑MCU是否含有所需的I/O 端口数目一一如果MCU 的I/O端口数太少， 那么就不可能满足有关的功能；而I/O 端口数太多，就会造成MCU资源的浪费。另外还有MCU 是否含有

2、所需的外围端口 部件、CPU 是否有合适的吞吐量、极限性能是否满足要求等。2)MCU的可购买性。在MCU能够适合应用系统时，还要考虑这种型号的MCU的可购买性： 是否可直接购买到、 是否有足够的供应量、 是否仍然在生产之中、 是否在改进之中。在应用中选择有改进版本推出的MCU ，将有利于产品的升级换代。 3)MCU的可开发性。所选择的MCU是否有足够的开发手段，直接影响到MCU能否顺利开发，并且较快的应用于被控对象中。 开发MCU 需要考虑：编译软件、 程序写入工具、调试工具、技术支持、语言体系与熟悉程度等因素。 AT89C52 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位单

3、片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准 MCS-51 指令系统及 8052产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。AT89C52 提供以下标准功能：8k字节 Flash 闪速存储器，256字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，3 个 16 位定时/计数器，一个 6 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，A

4、T89C52 可降至 0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。因此，该系统选择了AT89C52。4.2射频模块的选择不同类型的RFID卡，由于采用的通信协议不同，相应的射频读写芯片也不同。目前在中国的市场上，RFID卡主要的厂商有：中国的华虹、复旦微电子、以及荷兰Philips 、瑞士 LEGIC 、法国意法半导体 (ST)、日 本索尼等，其中基于Philips公司Mifare 芯片的产品在市场上占有

5、绝对的优势。 鉴于国内市场上使用Mifare 芯片的RFID 卡应用广泛， 本文采用ACG公司生产的H6152射频处理基站芯片开发读写模块。H6152 是ISO/IEC 14443标准下低成本、高集成、高性能的Mifare 非接触式读写模块，基于13.56M H z 的非接触通讯模式。H6152内部有高集成的调制解调模块，内部发射器可直接驱动基于13.56MHz的非接触式天线，最大距离可达10 cm 。主要应用于各种基于EC14443A标准的非接触式通信的应用场合，如公共交通终端、手持终端、计量设备、非接触式公用电话等。H6152是以Hx为基础，继承了PCB板载天线电路和RS-232/422接

6、口的集成读写模块。与Hx相比，H6152在PCB板的背面提供了大小为45mm*70mm的天线电路，使读写器有效范围达到50mm。另外，H6152还提供了RS-232/422接口与TTL接口的转换电路将Hx的TTL串口转换为通用的RS232-422接口，使H6152可以直接接入RS232/422网络。H6152需外界+5V电源供电。H6152的主要性能及指标如下：1)工作频率：13.56MHZ；2)串口通讯波特率：9600bps,19200 bps,38400 bp和57600 bps；3)接口：RS232/422/485；4)天线输出阻抗：50K欧姆；5)天线尺寸：45mm*70mm；.6)电

7、源电压：+5V；7)电流供应：80mA；8)工作温度：-4085；9)最大读写距离：50mm.。4.3射频电路设计射频模块主要完成对IC卡的读写。在对H6151供电后，射频模块进行初始化，并开始不断发射射频信号以寻找可读范围内的IC卡。其工作流程如图4-1。YesYesNo开始Start初始化配置程序Initialization打开串口Opens the serial port 置接收为发送状态Set receiving to transmission mode置发送为接收状态Set transmission to receiving mode调用采集数据函数Call for get data

8、()调用发送函数Call for SendData()发送接收完毕指令Set receivingfinished instruction重新设为接受状态Reset to receive TXEN=0接收到“发送指令”Receive 0x33接收到“重发指令”Receive 0x66No图4-1射频模块工作流程图Fig4-1 RF module flow chart当射频模块H6152读取到卡内信息后将数据传送给无线通讯模块。为了便于与无线模块通讯和射频模块的移植型，H6152将数据通过MAX232转换后再将数据发出。原理图如4-2，4-3，4-4所示。图4-2射频模块与单片机连接原理图Fig4

9、-2 Frequency module connected with the single-chip schematic图4-3 232转换原理图Fig4-3 232 converter schematic图4-4 H6152与外部连接原理图Fig4-4 H6152 schematic and external connections 4.4无线通讯模块电路设计无线模块满足电压工作条件后开始初始化设置。其流程如图4-5。图4-5无线通讯模块工作流程图Fig4-5 Work flow chart of the wireless communication module无线通讯模块接收到射频模块发

10、送过来的数据后，通过MAX232转换后将数据直接发送给PC机。如图4-6，4-7.图4-6 PTR2000与单片机连接原理图Fig4-6 PTR2000 connection with the single-chip schematic图4-7 PTR2000的MAX232电平转换理图Fig4-7 PTR2000 the MAX232 level translator rationale Figure4.5本章小结在本章中，对小区智能门禁管理系统的硬件电路设计做了具体的选型和设计。该系统的硬件电路设计可分为射频模块电路、无线通讯模块电路以及两个模块的TTL转232电平的转换电路设计。硬件电路是系统设计的基础，可根据本章的分模块电路设计划分控制模块并进行分立的软件设计。