基于单片机的智能定时器的设计
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摘  要
随着科技，经济的飞速发展，智能门禁系统越来越普遍，射频识别技术也越来越成熟，它具有一系列优势并可节约很多的人力物力，智能门禁系统已成为住宅、银行、图书馆和工厂等系统不可缺少的一部分。它的工作原理是：当有人员进出实验室用射频卡刷卡时，系统自动检测，若为合法卡，门锁电机驱动装置自动运行，打开门锁，蜂鸣器响起，延时3s自动关闭门锁，小灯自动熄灭；而当非合法卡刷卡时，不会显示卡信息并且蜂鸣器报警，门锁不会自动打开。论文设计的门禁系统主控芯片使用的是STM32，整个系统包括识别、电机驱动、显示、电源以及报警等功能模块。运用RFID技术配合MFRC522射频识别模块最终完成用射频卡刷卡控制门禁，此系统具有操作简单、性价比高、安全性能突出和工作稳定性强的特点。系统设计简单且容易使用。
关键词：STM32单片机；射频；智能钥匙箱；控制
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第1章 绪论
门禁系统通常叫做管理控制系统（ACCESS CONTROL SYSTEM），一般直接叫做ACS。“锁”曾被称为伟大的发明，其不仅保护了个人良好的隐私，还极大地增强了人们的安全指数。门锁的作用本质上是阻止其他人员进出的难度，保障家庭财产和人员的安全，自从开始实行私有制以来，门锁相伴出现直至今日。包括最初的手工业，到春秋战国时期的铸造，在整个社会范围内发明了各种材质，不同用途与外形的门锁,截至目前，机械与智能锁在我们身边无处不在，锁的每一次升级象征着每个时代的意义。
第2章 系统总体设计
智能钥匙箱的构成主要包括读卡器，控制单元，储存模块和报警装置，此外还包括卡内容的读取显示装置以及电控锁等，对于该设计而言，其整体构成具体可以参制单元是CPU，本次设计采用的控制核心为STM32单片机，在系统外围添加了开关指示灯、电控锁装置、LCD和蜂鸣器等电路。门禁控制系统采用RFID射频卡实现外来人员报警，记录，自动锁止，以及后续查询等功能，完成刷卡进门以及刷卡出门等操作。智能门禁控制器需接收门禁系统的配置参数，其中包括人员性别，姓名等，也可以远程接收操纵命令。读卡器和传
感器区域可以感应持卡人持有的射频卡，读卡器可以迅速感应并收录卡内信息并发送给主机，接着主机判断卡的合法性，然后传出信号发出命令，决定是否开门。
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第3章 智能钥匙箱系统的设计创新
STM32的主要优点包括：使用ARM架构，内核为Cortex-M3，同时具有良好的实时性，功耗非常小，封装多样，方便不同场合使用，集成率高，使用方便，资料齐全，开发容易，对于很多的实际开发平台，STM32是很多项目开发的首选MCU，其特点有：
（1） 可满足多管脚存储单元的使用要求
（2） 可使用电池进行供电
（3） 满足各种高端使用场景
（4） 不同系列间的兼容性非常好，代码重复性使用率高
STM32功率损耗为36MA，相当于市场上32位的最小功耗0.5 MA/MHZ。连接器形状新一轮的STM32检查USB，而另外的USB可接入该终端，所以USB属于OTG类型，主从均可，同
时满足IEEE1588的以太网接口、协议能够进一步减小CPU的开发成本，大大提升实时工作效率，满足实际使用的需要。对于新的互联系而言，同样也使用了STM32中第一个集成两个CAN2.0 B控制器的系列，这使得开发人员能够可控制局域网的所有网关设备且只需用到一个芯片。STM32互连系列提高了音频性能，并使用高级锁项环机制支持i2s。另外利用USB的OTG功能，stm32能够有效获取数据信息以及USB和MP3的数据信息。另外，开发人员能够基于该MCU开发HMI等综合功能，如PLAY和STOP按钮还有显示界面。这使得它可以被应用于许多场地音响设备，如基本音响系统、报警系统、音乐播放器和电影院等。新产品集成了用于连接的高级外围设备。对于标准STM32外设主要有 PWM定时模块，32位的ARM Cortex-M3 CPU，使开发者即可试用于电器、建筑等工业自动化控制、发动机和互联设备的用户界面控件。
第4章 系统硬件电路设计
白露美好诗句4.1 最小系统设计
系统以STM32单片机的智能钥匙箱控制器作为控制核心，这款产品由STMICROELECTRONIC公司出品的32位微处理器STM32F103RET6，它拥有可裁剪、高
性能、低成本、低功率损耗的ARM cortex系列控制器,I/O口众多且功能十分强大，论文设计中实际使用的是ARM cortex-M3内核，自身包括20K的SRAM与128K的存储单元，其频率可达到72MHZ，实现设计调试。
4.2 电源模块设计
电源属于整个系统中非常关键的内容，因为其承担了所有系统工作的电源，非常重要，本系统采用的是集成型稳压电源电路，集成型稳压电源电路有稳定性强、精度极高的特点。其供电电压范围为2.0V-3.6V，系统在供电方面使用供电的是12VDC，经过LM2376S-5.0电路处理后，能够稳定输出+5V。需要说明的是，LM1117属于集成度非常高的稳压芯片，能够对输入的电压进行降压处理，把电压调节为STM32的正常工作电压3.3V，并可有限驱动3A电流大小的负载，同时兼具良好的负载调整性能，误差只有4V%。并且在电路中配上USB电源连接插口，可以更加方便的对智能门禁系统进行现场维护和调试。
4.3 识别模块设计
本次设计采用的是NXP公司出品的MFRC522射频读写芯片，在读写模块中占主导地位，M
FRC522是一种体积小、低功耗和较高集成度的非接触式射频卡专属的读写芯片（13.56MHZ）。它被当作射频IC卡与STM32单片机进行数据传输的纽带，是智能门禁和轻便式手提设备进行研发的最好选择。ISO14443A中的多层运用在本射频读卡芯片中都可使用，MIFARE卡/ISO14443A、应答机通讯和读写装置天线都可被其内部的发送器装置直接驱动，不需要用到其他的电路系统。
第5章 系统软件设计
5.1 主程序设计
主程序是非接触式射频卡智能钥匙箱的核心，我选用的STM32单片机开发十分成熟，且内置的软件工具和资源极其丰富，它的高性价比是最大优势。本次设计采用C语言进行编写的，操作更加简单，不仅可以寻、读取和鉴定用户卡的信息，按照读取结果判断是否开启门锁，以及显示持卡人卡号信息等。在门禁系统的软件设计上，根据不同的功能分为以下几个主要模块：中断、延时、门锁电机驱动、显示、蜂鸣器、识别、数字转换等。系统主程序流程图如下所示：
图5-1 系统主程序流程图
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5.2 子程序设计
（1）读卡程序设计
门禁系统的读卡程序由c语言完成编写，主要包括单片机的初始化和读卡芯片，防撞，写卡，选卡，寻卡，验证，挂卡等。在这其中包含读卡数据块的操作。读卡器程序的想法是在开机初始化后，验证是否有任何射RFID天线的感应区域出现射频卡。当检测到有射频卡出现时，读卡器程序会马上按照读卡程序流程图来完成操作，在成功验证之后，并自动启动读卡和写程序。

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