北京化工大学北方学院毕业设计（论文）
（7）门控器件：一个LED绿灯。
3.4.3读卡器数据采集电路设计
本设计应用ATMEL公司的AT89C52单片机。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kBytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和256Bytes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产口引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为复杂的控制应用场合。
AT89C52提供以下标准功能：8k字节Flash交速存储器，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，AT89C52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。
单片机的复位信号的处理采用按键复位的方法，单片机为高电平复位，当按键按下时单片机的复位脚被拉高，从而使单片机复位。由于在该电路中要用到单片机的存储功能，用来保存从读卡器接收过来的处理数据，因此将引脚EA接高电平，选通片内程序存储区。在本设计系统中将YHY502ATG的串行数据线（SCL）和串行时钟 线（SDA）接到AT89C52的P27和P26引脚上，用来相互之间传输数据。它们之间的数据传输是采用I2C总线进行的，由于AT89C52单片机没有I2C总线，所以将SCL和SDA接到两个I/O口线上，通过模拟I2C总线时序来传送数据。为了防止I2C总线出 现三态从而产生错误，所以在YHY502ATG的时钟线和数据线上连接两个10k的上拉电阻。在本系统中，YHY502ATG的A0、A1、A2引脚是地址，当A0连接到高电平上，A1、A2连接到低电平上时，表示只有一个YHY502ATG。
3.4.4串行E2PROM存储电路设计
在本设计中采用AT24C04作为存储设备，AT24C04是ATMEL公司生产的4k位串 行CMOS E2PROM，内部含有512个8位字节，先进的CMOS技术实质上减少了器件的功耗，AT24C04有一个16字节页写缓冲器，该器件通过I2C总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。本设计的串行E2PROM存储电路原理如图3.3。
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图3.3 串行E2PROM存储电路原理图
在本设计中，采用AT24C04作为存储器件，用来存储从读卡器读取过来的RFID卡序列号。将AT24C04的SCL脚接AT89C52的P24脚，SDA脚接AT89C52的P23脚，通过模拟I2C时序来完成通信。在SCL、SDA引脚上分别接上5.1k的上拉电阻，以防止出现三态。将WP写保护接上低电平，表示允许器件进行正常的读/写操作。将A0、A1、A2均接低电平，表示只有一个AT24C04器件被总线寻址。将VCC电源端接+5V电源，VSS地端接地。
AT24C04支持I2C总线数据传送协议，I2C总线协议规定，任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多4个AT24C04器件连接到总线上。
由于AT24C04也是通过I2C总线进行数据的传输，因此需要一个器件地址， AT24C04器件地址的高四位为固定的1010，低三位由A0、A1和A2预置，最后一位由读/写信号得到，1为读，0为写。因此可知，当要对AT24C04进行读操作时，器件地
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址为：10100001即0xA1；当要对AT24C04进行写操作时，器件地址为：10100000即0xA0[8][10]。
3.4.5 LCD1602显示电路设计
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3.4所示。
图3.4 显示电路原理图
3.4.6串口通讯电路设计
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单片机与上位机的数据通信是通过串行口进行通信的，由于上位机是RS-232电平，单片机使用的是COMS/TTL电平，因此计算机与单片机接口必须进行RS-232电平和COMS/TTL电平的转换。
RS-232是异步串行通信中应用最早的，也是最广泛的标准串行总线之一。它原 是基于公用电话网的一种串行通信标准，推荐电缆的最长长度为15m。它的逻辑电平与公共地址对称，其逻辑0电平规定在+3到+25V之间，逻辑1电平则在-3到-25V之间，因而它需要使用正负极性的双电源。而传统的COMS/TTL电平，逻辑电平是以地为标准不对称设置，其逻辑0电平规定小于0.7V，逻辑1电平规定大于3.2V。因此两者之间的逻辑电平不兼容，两者之间通信时必须进行电平转换。
进行电平转换最典型的芯片就是MAXIM的MAX232芯片，其内部电荷泵电路先将+5V提升到+10V，然后再用电压反转电路将+10V变成-10V，这样就得到了RS-232所需的±10V的电压了。
本设计中，通过单片机的10引脚P3.0（RXD）、11引脚P3.1（TXD）与电平转换芯片MAX232的9引脚（R2OUT）、10引脚（T2IN）相连接，MAX232的7引脚（T2OUT）、8引脚（R2IN）与9针D型插座2（RXD）引脚、3（TXD）引脚相连，MAX232的5引脚接地。9针D型插头与计算机的9针D型插头相连接来实现单片机与计算机通信的硬件连接。
3.4.7报警电路设计
在本设计中，需要用到报警电路，当出现非法卡或输入的密码不正确时，就会进行报警。采用蜂鸣器和LED灯（红）作为报警电路的主要器件，将蜂鸣器的正端连接到+5V电源上，负端连接到三级管的发射极，集电极连接到地端，基极连接到1k电阻的一端另一端连接到单片机的26引脚上。当给0时蜂鸣器响，当给1时蜂鸣器不响。将LED（红）灯的正端通过300Ω的电阻连接到+5V电源上，负端连接到单片机的17引脚上。当给17引脚送0时，LED（红）灯亮，送1时LED（红）灯灭。在本设计中，三级管起到开关作用，与三级管相连的1k电阻是为了保护三级管，防止电流过大而烧毁三级管。与LED灯相连的300Ω电阻也是起保护LED灯的作用。报警电路原理图如图3.5所示。
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图3.5 报警电路原理图
3.4.8门控电路设计
本设计的门控电路用LED（绿）灯模拟，当进入到读卡器读卡范围的RFID卡为有效卡时，LED（绿）灯亮，且LCD液晶显示正确信息；当RFID卡为非法卡时，报警并且LCD液晶显示错误信息。将LED（绿）灯的正端通过300Ω电阻连接到+5V电源上，负端连接到单片机的16引脚上。当给16引脚送0时，LED（绿）灯亮，送1时，LED（绿）灯灭。要本设计中，与LED灯连接的300Ω电阻是起保护LED灯的作用。门控电路原理图如图3.6所示。
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