广西大学本科毕业设计 飞机场安检系统
带手动复位的复位电路如图4-6所示。
图4-6 LPC2210ARM复位电路
4.4 天线电路设计
电感耦合式射频识别系统的读写器天线用于产生磁通量，而磁通量用于向非接触式IC卡提供电源并在读卡器与非接触式IC卡之间传输信息。因此，对读卡器天线的构造就有三个基本要求：首先是使天线线圈的电流最大，用于产生最大的磁通量；其次是功率要匹配，以最大程度地利用产生磁通量的可用能量；最后是要有足够的带宽，以无失真地传送用数据调制的载波信号。
品质因数Q和谐振频率是电感耦合式射频识别系统读卡器天线的特征值，品质因数Q会影响天线读写距离，所以是天线设计中的一个重要参数，它可以通过电感线圈的电抗与电阻的比值计算出来，是Q?(2?f0Lcoil/Rcoil)，较高的品质因数，会得到较高的读卡器天线电压，其中可增加应答器即IC 卡的能量传输。与之相反，天线的传输带宽与品质因数Q值成反比。选择的品质因数过高，会导致带宽缩小，从而明显地减弱应答器接收到的调制边带。此外，由于Mifare卡是无源非接触式IC卡，其能量是通过天线感应来的。而且由于受到卡形状的限制，卡中不可能封装很大的天线，使得接收的能量较小，从而决定了读卡器天线读写距离很短，一般在100mm以内。
(1)天线大小和读写距离
由于MF RC5000是低功耗设计，因此卡和天线之间的耦合系数必须满足一定的值，卡和天线之间的藕合系数不能低于0.3。天线一般设计为三圈，可以设计为圆形或者方形天线。天线的直径必须介于0.5—1.5mm之间。表4-1
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给出了卡和天线的耦合系数为0.3时的天线大小和读写距离关系表
表4-1 天线大小与读写距离关系表
大小(mm) 50?50 65?54 85?54 85?85 90?90 写距离是此距离的两到三倍。
(2)天线电感的计算
读写距离(mm) 7 10 12 8 5 注：上述表中的读写距离是在非金属环境中的测定值，实际应用中的读
天线的电感必须介于80nH和1.5uH之间。天线的电感通过下列公式计算：
L?2?I?ln(1/D)?N1.8
其中：
L：读卡器天线电感(单位cm)； I：天线导体长度；
D：天线导体宽度(必须介于0.5—1.5mm之间)； N：天线导体圈数(三圈)。 (3)天线藕合电路图
天线藕合电路图如图4-7所示：
图4-7 天线藕合电路图
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图中电容C23、C24、C26、C27 (通称C2)的值是由天线的电感值决定的，并且需要根据天线的形状进行调整。C2电容值的大小严重影响读卡器的性能，也就是影响读卡器的读写距离。不同类型的卡和不同的使用环境都将影响读卡器的性能表现，这就需要在确定了卡的类型之后，在实际的使用环境中进行试验，确定不同的C2值，使读卡器具有最好的性能表现。MF RC500有一个引脚，当读卡器发出某一指令时，可以通过使用示波器观察该引脚的输出信号，不断改变卡与读卡器之间的距离和C2值，示波器将输出不同的波形，根据不同的波形即可确定读卡器最好性能时候的C2值。
在本课题设计的非接触式CI卡读卡器中，C2值如表4-2所示：
表4-2 C2电容值表
电容 C32 C24 C26 C27
值（pf） 150 18 150 22 4.5 FLASH模块
FLASH存储器又称闪存，是一种可在线多次擦除的非易失性存储器，即掉电后数据不会丢失。FLASH存储器还具有体积小、功耗低、抗震性强等优点，是嵌入式系统的首选存储设备。
FLASH存储器又分两种，一种为NOR型FLASH，另一种为NAND型FLASH。NOR型FLASH可以直接读取芯片内存储器的数据，速度比较快，但价格较高。应用程序可以直接在FLASH上运行，不必再把代码读到系统RAM中。而NAND型FLASH芯片一内部数据以块为单位进行存储，地址线和数据线共用，使用控制信号选择。具有极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND型的困难在于FLASH的管理需要特殊的系统接口。
LPC2210ARM微处理器内部不含有FLASH存储器，因此必须外扩FLASH芯片作为其程序存储器。本指系统采用的是SST公司生产的SST39VF16ONOR型FLA SH存储器。其存储容量为2M字节，16位数据宽度，工作电压为2.7V—3.6V。
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LPC2210ARM使用外部存储器接口Bank0上的存储器引导程序运行，所以将LPC221OARM的CS0与ST39VF160的片选信号连接。存储器连接使用了16位方式，所以LPC2210ARM数据引脚用D0—D15，地址引脚使用了Al—A20。
ST39VF160的存储器操作由命令来启动。命令通过标准微处理器写时序写入器件。将WE拉低、CE保持低电平来写入命令。地址总线上的地址在WE或CE的下降沿被锁存。数据总线上的数据在WE或CE的上升沿被锁存。
SST39VF16O的读操作由CE和OE控制，只有两者都为低电平时，系统才能从器件的输出管脚获得数据。CE是器件片选信号，当CE为高电平时，器件未被选中工作，只消耗等待电流。OE是输出控制信号，用来控制输出管脚数据的输出。当CE或OE为高电平时，数据总线呈现高阻态。
SST39VF16O以字形式进行编程。编程前，包含字的扇区必须完全擦除。编程操作分三步。第一步，执行三字节装载程序，用于软件数据保护。第二步，装载字地址和字数据。在字编程操作中，地址在CE或WE的下降沿锁存。数据在CE或WE的上升沿锁存。第三步，执行内部编程操作，该操作在第4个WE或CE的上升沿出现之后启动。编程操作一旦启动，将在2Ous内完成。在编程操作过程中，主机可以自由执行其他任务。该过程中发送的任何命令都被忽略。
4.6 串行通信模块
USB技术由三部分组成：具备USB接口的PC系统能够支持USB的系统软件和使用USB接口的设备。
USB是“Universal Serial Bus”的缩写，即通用串行总线。它是一种电缆总线，是电脑系统接驳外围设备的新的输入/输出标准。
USB有很多很好的特性，包括：
1.低成本：USB提供了一套低成本的解决方案；
2.热插拔：可以带电插拔又支持即插即用，使得设备安装、连接都很方便；
3.单一的连接器类型：便于多个设备扩展连接； 4.可以连接多个设备：理论上可以支持127个设备； 5.支持低、中、高速设备：可以满足不同传输速度的应用；
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6.不占用主机系统资源：可以解决现行总线的资源冲突问题； 7.数据传输可靠：有完善的错误检测和恢复机制；
8.电源保护：节省电能。而且主设备PC的USB接口还能向低功耗外设提 供电源；
9.支持四种传输类型：能满足不同传输要求的设备；
10.良好的兼容性：USB规范的不同版本间有良好的向下兼容性。 USB总线是一种串行数据通讯方式，它是基于网络的思想的，在USB总线上可同时挂接多个设备;USB正如TCP/IP协议一样遵循一整套通讯协议，即USB总线协议。只有深入掌握了该协仪才能进行程序的开发。
在USB中有以下几个重要的概念：
枚举(Enumeration)：当USB设备插入计算机时，计算机和USB设备之间产生一个枚举的过程。计算机检测到有设备插入，自动发出查询请求，USB设备口应这个请求，送出设备的Vendor ID和ProdUct ID，计算机根据这两个ID装载相应的设备驱动程序，完成枚举过程。
Endpoints：USB设备中用来发送和接收通信数据的可寻址的端口。在EZ—USB芯片中，每个Endpoint可以定义有64个字节的缓冲区。
Pipe：这 是一个逻辑上的抽象概念，主计算机上的程序与USB设备的Endpo int建立通讯，称为Pipe.
在EZ—USB中，缺省的Interface中包括14个Endpoints. 使用其中4个EndPoints.
Endpoint OUT4BULK： 用来发送控制命令包。 Endpoint OUT2BULK：用来发送IC卡的写入数据。
EndPoint IN2BULK和EndPoint IN4BULK：用来从USB设备读取指纹图像数据。
EndPoint IN6BULK：用来从USB设备读取IC卡内数据。
USB有四种数据传输方式：控制传输、同步传输、中断传输和批量传输。控制传输用于主机对设备进行配置、命令和查询状态，每个USB设备至少具有一个控制管道来进行控制传输。由于批量传输能保证数据传输的正确性，因此，控制系统一般采用此种传输方式实现主机和设备之间的数据交换，要进行批量传输，在IN07VAL或OUT07VAL中设置该端点有效，并在IN071EN或OUT07IEN中设置中断允许。IN07BUF或OUT07BUF是数据缓冲寄存器，INnBC或
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