基于射频识别技术的门禁系统设计
满足要求，SP485R处于发送状态，当P3.3=0, RE满足要求，SP485R处于接收状态。单片机通过控制P3.3 实现与PC机数据交换的串行通信。
RO1RE2DE3DI4RD8VccRO1RE27BDE36ADI45GNDRD8Vcc7BR6A5GNDTXBRARDRO
图 2.4.1 SP485R 管脚及互连电路
RS485总线型网络系统连接。数据传输采用主从站的方式，主机为PC机，从机为读卡器单片机。每个从机拥有自己的固定的地址，由主机控制完成网上的每一次通信。R为平衡电阻，通常取为120欧。
开始所有从机处于监听状态，等待PC机的呼叫。当PC机向网上发某一从机的地址时，所有从机接收到该地址并与自己的地址相比较，如果相符说明PC机在呼叫自己，应发回应答信号，表示该从机已准备好，可以接收后面的命令和数据。不是呼叫自己，则不予理睬，继续监听呼叫地址。PC机收到从机的应答后，则开始一次通信。通信完毕，从机继续处于监听状态，等待呼叫。
由于PC机只有RS232通讯接口，因此必须经过RS232/RS485转换器转换信号， PC机才能同门禁系统通信。RS232/RS485转换器原理见图3.8。
TXDSP232RXDPS2501SP485RPS2501AB
图2.4.2 RS232/RS485转换器原理图
PC机的串口通讯接口经过SP232芯片变成TTL电平，然后使用SP485R将TTL电平变成RS485电平。在SP232和SP485之间采用了高速光电隔离器PS2501以提高抗干扰能力。SP485R是低功耗、半双工RS485收发器，它包含1个发送器和1个接收器。SP485R芯片与单片机的接口原理图见图2.4.3。
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在电路设计时，注意A和B端要接一个终端电阻，本系统接的是120欧姆。SP485R芯片有8个引脚，其中需要一个I/O口（本系统采用P3.4） 来控制SP485R的发送数据。当该I/O口为?1?时，SP485R能发送数据，当为?0?时，SP485R处于监听状态，只能接收数据。
AR0SP485R DIB/RE、DEPS2501PS2501RXDTXDP3.4(接反向器)PS2501AT89C52图
2.4.3 SP485R芯片与单片机的接口原理图
2.4.2 RS485网络拓扑结构
网络中一个或多个功能与传输线路互连的点称为节点。节点可以定义为网络中通向任何一个分支的端点，或通向两个或两个以上分支的公共点。节点间的物理连接结构称为拓扑，分布式系统中有以下三种网络拓扑结构:
星形：是中央控制型结构，一切通信经由中央控制节点。这种结构的控制方式简单、便宜，缺点是中央控制点有故障时，整个系统就会瘫痪，当通信量增加并要求高速通信时，中央控制单元的功能必须扩充，以克服“瓶颈阻塞”问题；如果采用冗余装置和自动切换技术来改善可靠性，又会大大增加系统的复杂程度和成本。
总线形：所有节点共享一个公共物理通道— 总线。这种结构的特点是:网络不封闭，容易加扩新节点，甚至用中继器连接多个总线，形成无根树结构;节点间通过总线直接通信，速度快、延迟和开销小;某个节点故障对整个系统的影响相对较小;若采用令牌(Token)传递的控制协议，则可保证该网络有确定的较好的实时响应性。
环形：相邻节点顺序连接形成的环路结构，信息一般仅以一个方向在环上从源节点传送到目的节点，控制方式简单，节点间可采用不同传输介质，速度也不同，缺点是某个环节故障会阻塞信息通路，可靠性差。
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RS485 的网络拓扑一般只能采用终端匹配的总线型结构，它不支持环形或星形网
1从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，络，并且在构建网络时，应注意如下几点：○
以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。因为信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降，并且随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良
2应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的影响会越来越严重。○
反射。下列几种情况易产生这种不连续性:总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。总之，RS485网络应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。
门禁控制上位机与读卡器的底层控制结构采用了基于RS485小型局域网的分布式结构。由于要进行远距离传输数据，所以线路应接终端电阻进行阻抗匹配，以抑制数据传输的终端反射，避免信号失真。结构见图2.4.2。
门禁管理上位机RS232/RS485转换器RS485总线读卡器读卡器读卡器读卡器
图2.4.2 上位机与读卡器的底层控制结构图
由于冲突检测和同步通信功能无法由软件实现，因而RS485总线通常采用二线制主从、异步通信方式。物理层采用带有屏蔽层的双绞线，通信方式为半双工方式，要经过RS232/RS485转换器才能实现RS232和RS485之间的通信规约以及相应的数据传输。
RS485总线可以连接若干个节点，节点的个数，取决于所选用的RS485接口芯片的驱动器能驱动多少个标准的RS485负载。根据规定，标准RS485接口的输入阻抗为大于等于12千欧 ,相应的标准驱动节点数为32。为适应更多节点的通信场合，有些芯片的输入阻抗设计成1/2负载大于等于24千欧， 1/4负载大于等于48千欧，甚至1/8负载大于等于96千欧，相应的节点数可增加到64、128和256。
在RS485网络中，信号在传输线上传送，若遇到阻抗不连续的情况时，就会出现反射现象，从而影响信号的远距离传送。因此必须采用阻抗匹配的方法来消除反射。为了与电缆特性阻抗进行匹配，通常在总线的开始和末端都并接120欧电阻。此外，在系统
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安装过程中，传输线最好采用屏蔽线，而且应尽量做到信号传输线单独铺设，并且强信号线和弱信号线应尽量避免平行走向，尽量使二者正交，以使电磁耦合干扰减到最小。如果难以做到正交，也可以平行布线，但两者距离应足够大。
2.5 液晶显示模块设计
液晶显示器（LCD），具有功耗小，体积小，重量轻，超薄等许多其它显示器无法比拟的优点，近年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子系统中，LCD可分为段位式LCD、字符式LCD和点阵式LCD。其中段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和数字的简单显示，点阵式LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线以及汉字，并且可以实现屏幕上下左右滚动、动画功能等功能，用途十分广泛。本次设计主要是用于显示正确及错误信息，因此从性价比上考虑，选择了字符式LCD显示器1602，该显示器的显示容量是16×2个字符。 本系统显示电路设计如图2.5.1所示。
图2.5.1 LCD1602显示电路原理图
2.5.1 LCD1602介绍
如表3-2所示。VEE为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10k的电位器调整对比度。RS为寄存器选择信号，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。
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R/W为读/写信号，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 2.5.2 引脚功能介绍
表2.5.2 LCD1602引脚功能介绍
引线号 符号 1 2 3 4 5 6 引线号 7 | 14 15 16 VSS VDD VEE RS R/W E 名称 接地 电路电源 液晶驱动电压 寄存器选择信号 读/写信号 片选信号 符号 DB0 | DB7 LEDA LEDK 背光源正极 背光源负极 —— —— 名称 数据线 功能 0V 5±10% 保证VDD-VEE=4.5~5V电压差 H:数据寄存器 L:指令寄存器 H:读 L:写 下降沿触发，锁存数据 功能 数据传输 续表2.5.2 LCD1602引脚功能介绍 2.5.3 寄存器选择功能及指令功能
如表2.5.3寄存器选择功能描述，应当注意的是当忙标志为“1”时，表明正在进行内部操作，此时不能输入指令或数据，要等内部操作结束，忙标志为“0”时。 表2.5.4寄存器选择功能描述
RS 0 0 1 1 R/W 0 1 0 1 操作 指令寄存器(IR)写入 忙标志和地址计数器读出 数据寄存器(DR)写入 数据寄存器读出 指令格式：RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 14