基于单片机的考勤管理系统毕业设计程序附录.doc

1 基于单片机的考勤管理系统毕业设计程序附录 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。0 摘 要”考勤管理系统”是以RFID射频卡为信息识别载体的适用于企业单位或学校的考勤管理系统。本系统可使用人单位摆脱繁琐、低效的签到模式。识别工作不受环境的影响,操作方便快捷,具有防污、防水、加密存储等优点。结合网络通信技术和单片机技术,实现了企业和单位的自动考勤和对考勤数据的分析处理,节约了考勤时间,提高了考勤效率并提高了考勤的准确率,促进了企业单位的考勤管理信息化水平的发展。硬件部分我们采用瑞士微电生产的EM4095构成的射频读卡电路。该芯片具有成本低,工作稳定,精确的采样点等优点。单片机采用51系列。经过CAN总线方式与单片机互相通信。读卡电路输出信号有单片机识别出卡号利用单片机与上位机之间进行232通信,实时上传数据,传送到PC机行处理。PC主要实现功能进行检测卡号数据。硬件部分我们采用瑞士微电生产的EM4095构成的射频读卡电路。该芯片具有成本低,工作稳定,精确的采样点等优点。单片机采用51系列的AT89C52。软件部分分为读卡识别、CAN通信、AT89C52单片机与上位机通信、报警,PC方检测处理等。注:页眉,居中,资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。1 本设计采用的单片机开发环境为:AVR 开发环境为CodeVisionAVR C Compiler,AT89C52开 发 环 境 为Keil uVision2。关键词:考勤管理系统;射频技术;单片机;CAN 通信;232 通信;SPI 通信。Abstract Attendance Management System is based on RFID radio frequency identification card information carrier for business or school attendance management system.The system can use one unit to get rid of cumbersome,inefficient attendance patterns.Identification work from the environment,easy to operate,with a stain resistant,waterproof,encrypted storage and so on.资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。2 Combined with network communication technology and single-chip technology,the enterprises and units of automatic attendance and attendance data analysis and processing,saving time and attendance time,improve efficiency and increase attendance attendance accuracy,promote the enterprise information management units attendance level of development.We use the hardware part of the Swiss micro-electric production constituted EM4095 RF reader circuitry.The chip has a low cost,stable,accurate sampling points,and so on.Microcontroller with 51 series.Way with the microcontroller through the CAN bus communicate with each other.Reader circuit output signals using microcontroller microcontroller identifies the card number between 232 and PC communication,real-time upload data transfer to a PC for processing.The main achievement of functional testing PC card data.We use the hardware part of the Swiss micro-资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。3 electric production constituted EM4095 RF reader circuitry.The chip has a low cost,stable,accurate sampling points,and so on.SCM Series 51 AT89C52.Software part is divided into reader identification,CAN communication,AT89C52 microcontroller and PC communication,alarm,PC side detection processing.This design uses a microcontroller development environment:AVR development environment for CodeVisionAVR C Compiler,AT89C52 development environment for the Keil uVision2.Keywords:Keywords:Attendance Management System;RF Technology;SCM;CAN Communication;232;SPI Communication.目 录 摘 要.0 Abstract.1 第一章 绪 论.0 第二章 硬件部分设计.2 2.1 EM4095 射频芯片部分.3 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。4 2.1.1 射频芯片选型依据.3 2.1.2 EM4095 射频芯片简介.4 2.1.3 EM4095 结构原理 .5 2.1.4 磁卡与 EM4095 之间 ISO14443 协议.7 2.1.5 EM4095 与单片机连接原理图.20 2.2 AVR 单片机部分.24 2.2.1 单片机选型依据.19 2.2.2 ATMEL 单片机简介.20 2.2.3 AT89C52 原理图部分.21 2.3 DS1302 实时时钟部分.24 2.3.1 DS1302 芯片简介.错误错误!未定义书签。未定义书签。2.3.2 SPI 简介.24 2.3.3 DS1302 与 AVR 单片机连接原理图.26 2.4 CAN 总线部分.27 2.4.1 CAN 总线简介.27 2.4.2 硬件部分的选型.28 2.4.3 原理图及其解析.29 2.4.4 蜂鸣器报警部分.30 2.5 MAX232 部分.31 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。5 2.5.1 MAX232 简介.31 2.5.2 MAX232 与 51 单片机连接原理图.32 2.6 显示部分.32 2.6.1 显示原理说明.32 2.6.2 数码管与单片机连接原理图.33 2.7 AT89C52 部分.33 2.7.1 AT89C52 单片机硬件结构.34 2.7.2 AT89C52 单片机 CPU 电路图.35 第三章 软件部分.37 3.1 AVR 单片机环境介绍.37 3.2 AT89C52 单片机开发环境介绍.37 3.3 AVR 单片机读卡部分.38 3.3.1 程序实现简介.38 3.3.2 SPI 通信简介.38 3.3.3 实现功能.38 3.3.4 EM4095 读卡程序流程图.38 3.3.5 参考程序.错误错误!未定义书签。未定义书签。3.4 AVR 发送数据部分.39 3.4.1 程序实现简介.39 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。6 3.4.2 实现功能.40 3.4.3 程序流程图(见下一页).40 3.4.4 程序代码.42 3.5 AVR 控制 DS1302 部分程序.47 3.5.1 程序实现简介.48 3.5.2 功能描述.48 3.5.3 程序流程图(见下一页).48 3.5.4 程序代码.50 3.6 AT89C52 接收 CAN 数据部分程序.56 3.6.1 程序实现简介.56 3.6.2 功能描述.56 3.6.3 程序代码.56 3.7 AT89C52 与 PC 机之间通信部分程序.57 3.7.1 程序实现简介.57 3.7.2 功能描述.57 3.7.3 程序代码.57 第四章 结论.61 参考文献.63 致谢.66 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。0 第一章 绪 论 背景 考勤管理系统的研究背景 随着信息化建设的不断发展,磁卡得到普遍的推广,大部分采用 RFID 射频技术,经过射频信号自动识别目标对象获取数据,识别工作不受环境的影响,操作方便快捷,具有防污、防水、加密存储等优点,较传统的接触式 IC 卡,具有明显的优势,被广泛应用在身份识别、消费等各项服务上,为企业或单位的管理以及人们的生活提供极大的便利。然而,在考勤管理方面,大多依然采用传统的签名签到的方式进行考勤,特别是在较大企业的签到管理上更是混乱。另外,传统签到的考勤方式既浪费时间,也给考勤数据的统计分析带来了诸多麻烦。本设计借助射频技术,结合网络通信技术和单片机技术,实现了企业和单位的自动考勤和对考勤数据的分析处理,节约了考勤时间,提高了考勤效率,促进了企业单位的考勤管理信息化水平的发展。国内外的研究现状 当前,在考勤管理系统方面,国外早在多年之前就进行了相关的研究和设计,现在已经在其单位和企业得到了较为广泛的普及,而我们国内,因为相关研究起步较晚,相关研究尽管达到同国外相同的水平,可是成本较高,许多单位和企业认识资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。1 进行传统方式的考勤管理。只有在一些规模较大的单位和企业才能实现无线射频卡的考勤管理系统。总体方案 设计思路 本次设计要设计基于单片机的考勤管理系统设计,主要的过程是用读卡器识别出射频卡唯一标签,将数据经过单片机传送至 PC 机,进行签到处理。硬件选择 硬件部分我们采用瑞士微电生产的 EM4095 构成的射频读卡电路。该芯片具有成本低,工作稳定,精确的采样点等优点。单片机采用 51 系列。读卡电路输出信号有单片机识别出卡号,传送到 PC 机行处理。PC 主要实现功能进行检测卡号数据。软件描述 软件部分主要是实现读卡电路与单片机之间数据的通信。设计优势 本次设计与传统考勤管理系统相比,具有快捷便利,有利于对考勤数据的整理,减少考勤管理时间,避免了考勤过程中的人为因素,充分体现了考勤管理的公平公正,减少了没有必要的人事纠纷。与其它电子类考勤宽利系统相比,所选用的硬资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。2 件都是性价比较高的,在保证系统签到准确方便,工作稳定的同时,降低企业和单位在考勤管理方面的开支。预期效果 基于单片机的考勤管理系统,核心器件是单片机,单片机作为主控制器,并辅以射频卡,CAN 总线等技术,实现预期的刷卡人用射频卡在射频识别读卡器上进行刷卡,利用单片机与射频识别读卡器之间进行通信,进而识别认证出刷卡人身份,在这个时候单片机配以时钟模块,这样就能够将时间与认证的数据包一起上传到 PC 机,这样就保证 PC 机的远程监控。本课题设计出来的系统为企业和单位提供了较为科学的、可靠的考勤管理方法,是现代化企业考勤管理的最佳模式。第二章 硬件部分设计 系统框图 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。3 图 2.0 系统框图 2.1 EM4095 射频芯片部分 2.1.1 射频芯片选型依据 选型的三大原则:1.符合国家标准 当前 RFID 技术并没有一个国际统一的标准。美国的电子产品代码(EPC)全球协会正在制定美国的电子产品代码无线接口协议。而因为其在世界微电子行业一流的基础,日本很有可能会制定自己的协议标准。另一方面,中国的 RFID 标准也正在由电子标签国家标准工作组制定。因此,在选择射频识别方案的时候,必须考虑具体应用所资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。4 在的国家环境和标准。在当今全球化的生产中,产业链很可能会跨越多个国家,那么产业链的管理系统就需要考虑到各个国家 的 有 关 标 准,避 免 不 必 要 的 法 律 纠 纷。2.适合应用环境 RFID 系统的工作频率是射频识别读写器发送射频信号时所使用的频率,RFID 系统按照频率的不同能够分为低频、高频和超高频几种。高频系统识别距离长、读写数据速率高,而低频和中频系统作用距离短、成本低。RFID 系统就基本的工作原理来说,射频识别系统还能够分为全双工系统和半双工系统以及时序系统。射频识别的标签也能够分为有源和无源两种。其应用场合的不同决定了不同的射频识别系统。因此在开始进行方案选型的时候,用户需要根据自身的使用环境,选择最 适 合 的 系 统 方 案,防 止 资 金 的 浪 费。3.与现有系统的结合 企业的信息化管理与供应链管理系统息息相关的,因此具体的射频识别方案必须能够与企业现在拥有的信息系统(例如ERP)相兼容。因此,世界上的大部分 ERP 提供商都拥有或者正在开发属于自己的基于射频识别的供应链管理方案,来大大降低由于兼容性所引起的不必要的风险。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。5 2.1.2 EM4095 射频芯片简介 EM4095 是用于 RFID(射频识别)的 CMOS 集成收发器电路基站芯片,它具有有以下功能;能够利用载波来驱动天线;用 于 可 读 写 应 答 器 的AM调 制 磁 场;对 从 天 线 传 输 来 应 答 器 的AM调 制 磁 场;和微处理器经过简单接口通讯;一.优点:1.外部器件少,成本低;2.性能稳定;3.更宽的可靠的的AM调节;4.可变参数只有2个,因此系统分析和设计更加容易;5.精确的采样点;6.使用简单;7.低功耗;8.具有同步时钟信号输出:能够轻松的得到头部信息。二.特点:1.锁相环系统是集成的,从而使自适应载波频率与天线谐资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。6 振频率相配。2.不需要外部晶振;3.载波频率范围是100到150KHz;4.驱 动 天 线 的 方 式 是 用 桥 驱 动 直 接 驱 动;5.进 行 数 据 传 输 的 方 式 是 以 OOK(100%AM 调 节);6.进行数据传输的方式是用外部可调整系数的单端驱动器以AM调制;7.兼容多种应答器协议;8.睡眠模式1 A;9.40至85C 温度范围;2.1.3 EM4095结构原理 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。7 图 2.1EM4095 框图 原理分析:用来操作设备的是 EM4095 的引脚 SHD 和 MOD。当 SHD 为高电平时,EM4095 为睡眠模式,电流消耗为最小。在上电的时候,SHD 必须是高电平输入,来使初始化操作正确。当 SHD 为低电平的时候,回路能够发射射频场,而且开始对天线上的振幅调制信号进行解调。用来对 125KHz 射频信号进行调制的是引脚 MOD。当在该引脚上施加高电平的时候,天线驱动将被阻塞,进而电磁场会关掉;当在该引脚上施加低电平的时候,片上 VCO 将进入自由运行模式,没有经过调制的 125KHz 的载波将出现在天线上。EM4095 用作只读模式,引脚 MOD 没有使用,将它连接至VSS。环滤波、电压控制振荡器和相比较模块加在一起组成锁相环。为了使 DEMOD_IN 引脚上得到的电压是天线的真实电压,使用外部电容分压。锁相环将载波频率锁定在天线的谐振频率上。因为天线种类的不同,在 100kHz 到 150kHz 之间的范围内系统谐振频率都是能够的。当谐振频率落在 100kHz 到 150kHz之间的时候,就会被锁相环锁定。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。8 接收模块解调的输入信号是天线上的电压信号。接收链路的输入信号用的是 DEMOD_IN 引脚。该输入信号的级别应该比VDD-0.5V 低,比 VSS+0.5V 高。输入信号的级别能够经过外部电容分压来进行调节。一定要经过较小的谐振电容来补偿分压器增加的电容。直流偏置取消、带通滤波还有比较器组成接收电路。经过内部电阻把 DEMOD_IN 上的直流电压信号设置在 AGND 引脚上。采样 AM信号,经过 VCO 时钟来同步,CDEC 电容移除所有信号中的直流部分。经过进一步的滤波,余下的载波信号、二阶高通滤波器还有 CDC2 所带的低频和高频噪声被移除。接收信号经过放大和滤波处理,传输到异步比较器,比较器的输出缓存至 DEMOD_OUT。DVDD 脚和 VDD 连接,DVSS 脚和 VSS 连接。VDD 和 VSS 上的电压降并不是流过管脚 DVDD 和 DVSS 电流产生的电压降。避免了因为天线驱动器产生的电源尖峰。如果我们对 VSS 管脚还有VDD 管脚进行隔离,这也是能够有效果的。连接到相同 VSS 上的电容都应该是跟 DC2/AGND/DMOD_IN 管脚有关连的。天线驱动使用提供 VSS 和 VDD 的电源的驱动器 ANT,任何电源的变化和外界的噪声都会很严重的对天线谐振回路产生影资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。9 响。我们特别要注意的是频率为 20kHz 的噪声,因为 EM4095 就是在这个频率上响应信号的。我们能够把在管脚 AGND 上电容的值从 220nF 调至 1uF。因为要想减小接收的噪声,电容值越大越好。A 我们能够利用外部电容和内部电阻(2K)对 GND 电压来滤波。从驱动器 ANT 里发出的电流值的大小是不受 EM4095 限制的。在天线谐振回路的设计上,务必要求最大电流不能够高于250mA。如果这个值超过了 250mA,则说明天线的品质因数有问题,必须使用串联电阻的方法进行限制。务必使控制 NMOS 门的信号以及 MOD 信号一起调为低电平,该信号要想变为置高电平,必须是在调制天线的振幅之后。如果天线的品质因数较高,天线上的电压能够比正常高一些。要想提升读取的灵敏性,能够用外部检测回路来实现。2.1.4 磁卡与 EM4095 之间 ISO14443 协议 此次课题需要开发的射频识别卡读写设备是基于 ISO/IEC 14443 Type A 标准的6和7。由四个部分组成的 ISO/IEC 14443 协议将卡定义为 2 种类型,Type A 以及 Type B。Type A 以及 Type B 的区别主要是在调制方式和编码方式上的不同。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。10 调制方式上 A 型和 B 型的主要差别是,A 型数据传输与微处理器工作是不能同时进行的,而 B 型数据传输与微处理器工作是能够同时进行的。编码方式上 A 型和 B 型的区别主要是,A 型必须用专门的硬件解码进行解码,而 B 型易于进行软件解码。协议 ATQ 对请求的应答 ATQA 对 A 型卡请求的应答 ATQB 对 B 型卡请求的应答 ATR 对重新启动的请求的应答 ATS 对选择请求的应答 ATQ-ID 对 ID 号请求的应答 CRC 环检验码 RATS 对选择应答请求 REQA 对 A 型卡的请求 REQB 对 B 型卡的请求 REQ-ID 请求 ID 号 RESEL 重新选择的请求 卡片返回的代码说明:资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。11 0 x00:对指定地址的访问被拒绝 0 x01:CRC 或奇偶校验错误 0 x04:交易:溢出错误 其它命令:对指定地址的访问被拒绝 0 x05:CRC 或奇偶校验错误 0 x0A:确认 基本命令:REQUEST 控制单元 射频卡 Command:0 x26 or 0 x52 0 x26:IDLE 模式,只选择天线范围内 IDLE 模式的卡片 0 x52:ALL 模式,选择天线范围内所有卡片 Len:0 射频卡 控制单元 Len:2 Data0:_TagType(低字节)0 x04 Data1:_TagType(高字节)0 x00 在重新选择卡片时必须执行 request 操作。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。12 ANTICOLL 控制单元 射频卡 Command:0 x93 Len:1 Data0:0 x20 NVB 射频卡 控制单元 Len:5 Data0:_Snr(LL)Data1:_Snr(LH)Data2:_Snr(HL)卡片系列号 Data3:_Snr(HH)Data4:BCC 此操作必须紧随在 request 操作后执行.如果被选的卡片的系列号已知,可 以不用执行此操作 SELECT 控制单元 射频卡 Command:0 x93 Len:6 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。13 Data0:0 x70 Data1:_Snr(LL)Data2:_Snr(LH)Data3:_Snn(HL)Data4:_Snr(HH)卡片系列号(UID)Data5:BCC 射频卡 控制单元 Len:1 Data0:_Size(卡片容量值:0 x08 或 0 x88)AUTHENTICATION 控制单元 射频卡 Command:0 x60 or 0 x61 Len:2 Data0:0 x60 or 0 x61(0 x60 使用 KEYA 作验证,0 x61 使KEYB 作验证)Data1:_SecNr(扇区号)*4(即每个扇区的块 0 的块地址)射频卡 控制单元 Len:0 如果读写模块中的密码与卡片中的密码相匹配,则能够进行资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。14 读、写等操作。HALT 控制单元 射频卡 Command:0 x50 Len:0 射频卡 控制单元 Len:0 将操作后的卡片置于 halt 模式。如果又要对卡片操作,必须重新执行 request 操作。READ 控制单元 射频卡 Command:0 x30 Len:1 Data0:_Adr 块地址(063)射频卡 控制单元 Len:16 Data0:数据块的第一字节:Data15:数据块的最后一个字节 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。15 WRITE 控制单元 射频卡 Command:0 xA0 Len:17 Data0:_Adr 要写入数据的块地址(163)射频卡 控制单元 Len:4Bit DATA0:0 x0A(ACK)Data1:要写入卡片中的第一个数据:Data16:要写入卡片中的最后一个数据 射频卡 控制单元 Len:4Bit DATA0:0 x0A(ACK)INCREMENT 控制单元 射频卡 Command:0 xC1 Len:5 Data0:_Adr 数值块的地址 射频卡 控制单元 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。16 Len:4Bit DATA0:0 x0A(ACK)Data1:_Value(LL)Data2:_Value(LH)Data3:_Value(HL)Data4:_Value(HH)要增加的数值 射频卡 控制单元 Len:0 DECREMENT 控制单元 射频卡 Command:0 xC0 Len:5 Data0:_Adr 数值块的地址 射频卡 控制单元 Len:4Bit DATA0:0 x0A(ACK)Data1:_Value(LL)Data2:_Value(LH)Data3:_Value(HL)资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。17 Data4:_Value(HH)要减少的数值 射频卡 控制单元 Len:0 RESTORE 控制单元 射频卡 Command:0 xC2 Len:6 Data0:_Adr 数值块的地址 射频卡 控制单元 Len:4Bit DATA0:0 x0A(ACK)Data1:0 x00 Data2:0 x00 Data3:0 x00 Data4:0 x00 射频卡 控制单元 Len:0 此操作相当于执行 decrement(0)。TRANSFER 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。18 控制单元 射频卡 Command:0 xB0 Len:1 Data0:Adr 要传输数据的卡片块地址 射频卡 控制单元 Len:4Bit DATA0:0 x0A(ACK)2.1.5EM4095 与单片机连接原理图 本课题中进行通信方式应用了 SPI 方式,EM4095 的 SPI 片选信号、SPI 时钟、SPI 口输出、SPI 口输入引脚分别与单片机的 P1.0、P1.1、P1.2、P3.3 相对应。天线发发射出的是频率为的 134.2KHZ 的调制信号。图 2.2EM4095 与单片机连接原理图 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。19 2.2 AVR 单片机部分 2.2.1 单片机选型依据 本设计采用以 AVR 单片机为核心,选型 AVR 单片机主要是因为 AVR 单片机 具有以下特点:1.速度快:运用大型快速存储寄存器以及快速单周期指令的 AVR 单片机。累加器用 32 个通用寄存器代代替,这样就取消了以往累加器和存储器之间的数据传送,一条指令访问两个独立的寄存器,在一个时钟周期内就能得到执行。与常规 CISC 微控制器相比,代码效率快了十倍。2.性价比较高 AVR 单片机中的引脚,既有较多的器件也有较少的器件,在用户进行选择的时候给了很多方便。AVR 单片机的程序存储器还有数据存储器是不在一起的,想要访问程序存储器和数据存储器能够直接访问。AVR 单片机片内的资源与其它类型的单片机相比较为丰富。为我们在硬件设计上提供了许多方便。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。20 AVR 单片机的保密强度非常高。因为有多层密码保护锁死功能的程序存储器 FLASH,因此解密基本是不可能的。3.系统内可重新编程 AVR 单片机片内能够进行系统内重新编程,这样对于老产品的维护就会很方便,同时对于新产品的开发,也有了很大的便利。4.工作电压范围宽、抗干扰能力强 AVR 单片机内部自带 5V 转 3.3V 电路,工作电压范围宽,其在使用过程中,应用的范围较广,适应性特别强。抗干扰的能力也为用户的使用提供了许多方便。2.2.2 ATMEL 单片机简介 本设计采用 ATMEL 系列单片机,AT89C52 是一个 CMOS 8 位的性能高,电压低的一种单片机,片内含有能够重复擦写的Flash 只读程序存储器,还带有随机存取数据存储器(RAM)。采用的是 ATMEL 公司特有的密度高、非易失性存储的技术进行生产。而且能够兼容标准 MCS-51 的指令系统。单片机内通用的8 位中央处理器以及 Flash 存储单元在片内也被安置,此种型号的单片机在电子技术行业内的应用较为广泛。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。21 ATMEL128L 单片机内部主要包括:1 个 8 位 CPU;128K 系统内可编程 FLASH;4K 字节的 EEPROM,4K 字节的 SRAM;53 个 IO 口线;32 个通用寄存器;实时时钟 RTC;一个灵活的具有比较功能和 PWM 功能的定时器/计数器;两个 UART;8 通道 10 位 ADC;具有内部振荡器的可编程看门狗定时器;SPI 串行接口;六中经过软件形式的省电模式;2.2.3 AT89C52 原理图部分 原理图说明:1、CPU 部分:经过在单片机芯片部分的 23、24 脚,使其与8MHz 的晶振相连,同时加上两个 20P 电容 C0、C1,来构成一个自激振荡器。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。22 2、电源部分:本课题选用的单片机电压为 5V 电压,AVR 单片机标准工作电压为 3.3V,可是在 AVR 单片机内部带有一个 5V转 3.3V 的变压电路,因此,我们能够在单片机上连接 5V 电压从而获得 5V 和 3.3V 电压。3、复位部分:因为单片机都是属于低电平的复位才有效果,因此我们在工作室把单片机 3.3V 和复位端连接,这样我们按下复位按键的时候,单片机就会进行复位。AT89C52 原理图如图 2.3 所示:资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。23 图 2.3 ATMEL 原理图如图 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。24 2.3 DS1302 实时时钟部分 2.3.1 DS1302 芯片简介 美国 DALLAS 公司推出了一种实时时钟电路 DS1302,它具有功耗低、带 RAM、性能高等特点。它能实现对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,而且还带有闰年补偿这种功能。它的工作电压范围在 2.5V5.5V 之间。同 CPU 进行同步通信的是三线接口,传送时钟信号或 RAM 数据采用的是突发方式,这样能够一次传送多个字节。作为 DS1302,她是 DS1202升级的产品,而且兼容升级之前的型号。相比之前型号,DS1302 增加了主电源,别且增加了一种能够对后背电源进行充电的能力。2.3.2 SPI 简介 作为一种同步串行的外围接口,SPI 总线系统它使得 MCU 与各种外围设备串行的方式来交换信息。外围设置包括网络控制器以及 A/D 转换器等。SPI 总线系统的方便之处是它允许与各其它公司产出的其它标准的外围设备直接连接。SPI 的通信原理其实非常容易理解,并不是想象的那样复杂,资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。25 SPI 应用的工作方式是主从,一般情况下这种模式应该有一个主设备,以及一个或几个从设备,因此需要的线数要大于等于 4根。当然特殊情况下 3 根也是允许的,比如单向传输的时候。SDO 是主设备进行数据输出,从属设备进行数据输入。而SDI 刚好相反它是主设备进行数据输入,从属设备进行数据输出。O 和 I 分别是 OUT 以及 IN 的首字母。SCLK 是由主设备发出的时钟信号。CS 是从设备的使能信号,它是被主设备进行控制的。操控芯片是不是被选中的是 CS,意思就是想要对此芯片操作有效用,必须是当片选信号是提前设定的使能信号,这种情况下才能够实现对此芯片的操作是有效用的。我们是经过数据之间的交换实现通讯的,因此,在此之前要先了解 SPI 的串行通讯协议是什么样的,协议要求数据是必须是一位一位进行传输。这种情况下就要利用 SCK 时钟线,用 SCK来产生时钟脉冲,这样 SDI 和 SDO 就能根据这个脉冲来实现数据之间的传输。利用 SDO 线来完成数据输出,输出和输入的原理相同,都是在当前上沿和下沿处发生改变,在下一个上沿和下沿处读取数据,一次传输就这样完成了。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。26 SPI 的接口不用进行寻址操作的情况是在点对点的通信的时候,这种情况下会使通信变得简单高效。如果是在系统中带有多个从属设备,那么需要每一个单独的从属设备都要有独立使能信号。SPI 协议格式如图所示:图 2.4SPI 协议格式 2.3.3 DS1302 与 AVR 单片机连接原理图 DS1302 与 AVR 单片机连接原理分析:DS1302 提供 3.3V 电压,该连接电路带有晶振 Y1、时钟管脚、输入/输出以及复位管脚,她们分别与单片机 IO 口的 PD5、PD6、PD7 相连。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。27 图 2.5 DS1302 与 AVR 单片机连接原理图 2.4 CAN 总线部分 2.4.1 CAN 总线简介 在我们信息科学高速发展的今天,自动化领域技术发展出很多分支,其中一个热点就是现场总线技术,对于自动化系统来说的就相当于我们生活中的计算机网络。因为我们能够运用它来为分布式控制系统中每个节点之间进行实时的、可靠的数据通信。在现场总线的范畴里有一个很重要的总线网络 CAN,这就是我们所说的控制器局域网络,这种串行通信网络能够很好的提供分布式控或者实时控制。与之前大部分分布式控制系统相比,在以下几个方面基于 CAN 总线的分布式控制系统拥有非常大优资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。28 点:第一点,工作在多主方式的 CAN 控制器,能够让不相同的节点同一时间收到相同的数据。这种特点使得 CAN 总线构具有很强的实时性,提升了系统的可靠性还有系统的灵活性。第二点,如果当系统出现错误是,CAN 总线不会出现多个节点一起向总线发送数据,以至于总线出现短路,进而损坏其中一些节点的情况。值得一提的是在错误非常重大的时候 CAN 节点能够自动关闭输出,这样就会避免其它节点的操作受到影响。保证不会出现,如果单个节点发生情况,让总线发生”死锁”的状态。第三点,拥有着完善的通信协议的 CAN,很大程度上降低系统的开发难度,减少了用户的开发周期。除此之外,CAN 总线还有高通信速率、实现很容易、而且性价比非常高等优点。2.4.2 硬件部分的选型 CAN 总线器件在当今自动化领域应用较为广泛的有两大类:一类是独立的 CAN 控制器。还有一类则是置有片 CAN 的微控制器。本此设计选取的是飞利浦公司的型号为 SJA1000 CAN 控制器和型号为 82C250 总线收发器。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。29 2.4.3 原理图及其解析 解析:1、电源设计 SJA1000 里面三对电源引脚用来连接 CAN 控制器不同的部分:电源引脚 VDD1/VSS1 内部逻辑数字 电源引脚 VDD2/VSS2 输入比较器模拟 电源引脚 VDD3/VSS3 输出驱动器模拟 2、复位设计 SJA1000 的复位因为要保证正确,因此必须有一个十分稳定的振荡器时钟来连接 CAN 管脚 XTAL1,本次还运用的是使其也与单片机的复位管脚相互连接从而进行复位。3、振荡器和时钟策略 SJA1000 能够用片内振荡器或者片外时钟源进行工作,要想修改 CLKOUT 的信号频率,应该用时钟分频寄存器来实现。4、模式选择:连接 VCC 的是管脚 11,选择的模式为 INTEL。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。30 图 2.6 CAN 原理图 2.4.4 蜂鸣器报警部分 用一个 PNP 三极管来把蜂鸣器与 3.3V 电源相互连接起来,开关作用用三极管来实现。PC2 为”1”时当单片机是处于正常工作状态,而这时候三极管的状态是关闭,如果运行过程中需要报警,PC2 会为”0”,这时候蜂鸣器警报开始。资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。31 图 2.7.蜂鸣器报警 2.5 MAX232 部分 2.5.1 MAX232 简介 作为双组驱动器/接收器的一种,MAX232 里面有一个电容性电压发生器。这是为了输出 EIA/TIA-232-E 电平。接收器将输入进来的 EIA/TIA-232-E 电平变为 5V 的 TTL/CMOS 电平。特点:电源工作的工作电压是单 5V 具有驱动器 符合设计要求的标准 输入电平在30V 低电源电流 资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。32 具有两个接收器 2.5.2