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（优秀毕业全套设计）基于单片机的IC卡智能水表设计（整套下载）

在掉电模式下，保存的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下个硬件复位为止。表.口与第二功能表端口引脚第二功能.串行输入口.串行输出口.外中断.外中断.定时器计数器.定时器计数器.外部数据存储器写选通.外部数据存储器读选通第章系统各模块硬件电路设计.卡读写电路射频卡射频卡的核心是公司制造的系列微晶片，其内部包括高速数字控制模块和个高效率射频天线模块。卡片本身不带电池供电，工作时将卡片放在读写器的有效工作区域，卡片读写器的天线发送无线电载波信号耦合到卡片上的天线提供电源能量，其电压可达以上，足以满足卡片上的电路供电需要。在信道保证和数据完整性方面，标准还提供了信道检测存储数据冗余校验三次传递认证以及防冲突机制等功能，保证了数据交换过程的安全。射频卡的主要性能指标如下。的，分为个扇区，每个扇区分为块，每块，以块为存取单位。每个扇区有独立的组个密码及存取权限设置。每张卡有唯的位序列号。具有防冲突机制支持多卡操作。无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通信逻辑电路。数据可保存年，可反复写万次。工作频率为.。的快速数据传输速率。读写距离最大可达取决于天线设计。工作温度范围。。射频卡包含了两个部分射频接口电路和数字电路部分。射频接口电路在射频接口电路中，主要包括波形转换模块和模块。波形转换模块可将卡片读写器上的.的无线电调制频率接收，方面送调制解调模块，另方面进行波形转换，将正弦波转换为方波，然后对其整流滤波，由电压调节模块对电压进行进步的处理，包括稳压等，最终输出供给卡片上的各电路。模块主要是对卡片上的各个电路进行上电复位，使各电路同步启动工作。数字电路部分模块•模块“请求之应答”当张卡片处在卡片读写器的天线的工作范围之内时，程序员控制读写器向卡片发出或命令后，卡片的将启动，将卡片中的卡片类型号共个字节传送给读写器，建立卡片与读写器的第步通信联络。如果不进行第步的工作，读写器对卡片的其他操作等将不会进行。•模块防止卡片重叠功能如果有多张卡片处在卡片读写器的天线的工作范围之内时，模块的防重叠功能将被启动工作，在程序员控制下的卡片读写器会与每张卡片进行通信，取得每张卡片的系列号。由于卡片每张都具有唯的系列号，决不会相同，因此卡片读写器根据卡片的序列号来识别区分已选的卡片。卡片读写器中的中的防重叠功能配合卡片上的防重叠功能模块，由程序员来控制读写器，根据卡片的序列号来选定张卡片。被选中的卡片将直接与读写器进行数据交换，未被选择的卡片处于等待状态，随时准备与卡片读写器进行通信。模块防重叠功能启动工作时，卡片读写器将得到卡片的序列号。序列号存储在卡片的中，共有个字节，实际有用的为个字节，另个字节为序列号的校验字节。•模块主要用于卡片的选择当卡片与读写器完成了上述的二个步骤，程序员控制的读写器要想对卡片进行读写操作，必须对卡片进行操作。以使卡片真正地被选中。被选中的卡片将卡片上存储在中的卡片的容量字节传送给读写器。当读写器收到这字节后，可以对卡片进行深步的操作，例如，可以进行密码验证等等。•认证及存取控制模块在确认了上述的三个步骤，确认已经选择了张卡片时，程序员对卡片进行读写操作之前，必须对卡上已经设置的密码进行认证，如果匹配，则允许进步的操作。卡片上有个扇区，每个扇区都可分别设置各自的密码，互不干涉。因此每个扇区可独立地应用于个应用场合。整个卡片可以设计成“卡通”形式来应用。•控制及算术运算单元这单元是整个卡片的控制中心，是卡片的“头脑”。它主要进行对整个卡片的各个单位进行微操作控制，协调卡片的各个步骤。同时它还对各种收发的数据进行算术运算处理，递增递减处理，运算处理，等等。是卡片中内建的中央微处理机单元。•单元主要配合控制及算术运算单元，将运算的结果进行暂时的存储。如果些数据需要存储到，则由控制及算术运算单元取出送到存储器中如果些数据需要传送给读写器，则由控制及算术运算单元取出，经过射频接口电路的处理，通过卡片上的天线传送给卡片读写器。中的数据在卡片失掉电源后卡片离开读写器天线的有效工作范围内将被清除。同时，中还固化了卡片运行所需要的必要的程序指令，由控制及算术运算单元取出去对每个单元进行微指令控制，使卡片能有条不紊地与卡片的读写器进行数据通信。•数据加密单元该单元完成对数据的加密处理及密码保护。•存储器及其接口电路该单元主要用于存储数据。中的数据在卡片失掉电源后卡片离开读写器天线的有效工作范围内仍将被保持，用户所要存储的数据被存放在该单元中。卡片中的这单元容量为，分为个扇区，个块。读写模块图.基本结构示意图读写模块操作简单方便，读写过程稳定有效。它集成了板载天线电路和接口的集成读写模块，还提供了接口与接口的转换电路。需外界电源供电。主要性能指标如下工作频率.。串行通信波特率和种可选。接口。天线输出阻抗欧姆。天线尺寸。电源电压。电流供应。工作温度.最大读写距离。卡读写电路的原理及说明卡应用系统的硬件设计结构框图如图.所示，总体原理图见附录。单片机是本设计的核心器件，它主要完成了对射频卡卡的读写操作。读写器对射频卡进行读写后通过串口电平转换电路将电平转换为单片机所识别的电平，从而达到了使用单片机来控制射频卡的读写过程。图.硬件设计结构框图硬件电路由单片机模块串口电平转换模块和读写模块部分电路组成，其工作原理分别如图.图.图.所示。图.单片机模块图.串口电平转换模块图.读写模块为单片机芯片，其.脚为单片机对的控制输出，它控制的工作状态，该引脚为高电平时，停止工作.脚为单片机对蜂鸣器的控制输出，为低电平时，蜂鸣器发出蜂鸣声。和分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器，石晶振荡和陶瓷均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，则不接。有余输入至内部时钟信号要通过个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。本设计的外部时钟电路是将脚和脚分别对接外部晶体和微调电容的两端所构成。另外单片机中还带有复位端，为了安全方便，单片机采用了上电自动复位和手动复位两种。图中的为的对外接口，脚对应板上的的针，脚对应板上的的针。为双色发光二极管，它表示当前的工作状态。串口电平转换电路采用公司的实现。将单片机的电平转为，然后与的接口直接相连。是数据终端设备和数据通信设备之间的接口标准，是在微机接口应用中常用的种串行通信总线标准，全称为标准。标准的信号线共根，其中只定义了根。这根信号线又分为主辅两个信道，大多数微机串行通信系统中都只使用主信道的信号线。在通信中，即便是只使用主信道，也并非主信道的所有信号都要连接，般情况下只需使用其中的根信号线，这就是为什么在微机的机箱上串行通信接口如只有根的原因。串行通信接口标准中，对于发送端，规定表示逻辑信号，用表示逻辑信号，内阻为几百欧姆，可以带的电容负载。负载开路时电压不得超过。对于接收端，电压低于表示逻辑，高于表示逻辑。设计中单片机选用公司的芯片，它可以完全满足设计的功能要求。.液晶显示电路液晶显示模块液晶显示模块选用图形液晶显示模块，它内含控制器，是种采用低功耗技术实现的点阵图形模块，有位的微处理器接口，通过内部的位映射实现点点大小的平板显示。该液晶显示模块使用作为列驱动器，同时使用作为行驱动器。不与发生联系，只要提供电源就能产生行驱动信号和各种同步信号，比较简单。液晶显示模块的工作原理图如图.所示。图.液晶显示模块的工作原理图电位器的作用是调节提供给驱动器的供压，从而调节液晶显示的对比度。是复位脚，接高电平。数据线和单片机的口相连，控制线和片选线分别与单片机口的脚相连，使能线与.相连。在进行液晶显示模块的硬件调试时务必注意正确的接线，尤其是正负电源的接线不能有错，否则会烧坏电路上的芯片。为避免液晶模块的损坏，在加液晶驱动电压时需要比加逻辑电压滞后在关电时，液晶驱动电压需要比逻辑电压提前关断。的引脚定义如表.所示。表.的引脚定义引脚名称引脚定义片选数字地逻辑电源对比度调节指令数据通道读写选择使能信号高电平有效位数据线复位信号液晶驱动电源背光正电源端背光接地端电源模块在般情况下，液晶器件的驱动需要两种不同的电源电压，种是工作电压，另种是背景光对比度调节电压。所以，使用液晶模块时，需要设计专门的液晶电源电路。液晶电源电路的作用就是将电压转换成这两种电压信号输出，为液晶显示模块提供工作电压。本设计中系统采用电池供电，其输入电压为，所以电源部分的设计要求为输入，和双电压输出。是双电压输出升压变换器，它是种专门为提供电源的芯片，可以产生两种可调电压输出。其输入电压范围较大，可以依据不同系统提供的安装电池的空间和所需的不同电池电压与容量，灵活的选择电池的种类。电源模块电路如图.所示。图中，的输入电压，输出两路电压和，分别是和，为系统电源，而作为液晶显示模块的背光电源。图.电源模块电路电路中的其他器件说明如下。为的表贴磁芯电感，电感值为。是反相耐压大于的肖特基二极管，也可选用具有相同耐压参数的其他型号二极管。电阻和的比值决定了主输出电压值对应图中的需满足下面的公式.的取值范围为千欧姆电阻和的比值决定了对比度输出的电压值对应图中的需满足下面的公式.的取值范围为千欧姆电阻和的比值决定了系统欠电压监测的门槛电压值需满足下面的公式.千欧姆当电池正常时，电池电压过低，输出引脚输出保持高电平旦电池电压低于门槛电压，引脚输出为低电平。如果不是用欠电压监测的话，只需要将第三引脚接地即可。在原理图中，为电源电路的输入端，连接两节.的电池形成便携式仪表的电源连接的第引脚，输出的电压，作为系统的电源电压连接的引脚，输出的电压，作为液晶显示模块的背光电源电压。单片机模块由于内部液晶控制器的存在，单片机可直接与相连，不必使用其他的接口芯片。由于单片机采用公司的,将液晶模块作为存储器的部分，直接进行操作。其工作原理图见附录所示。的口直接与液晶模块的数据总线相连口的引脚分别和液晶模块的相连，在单片机程序执行过程中，对它们作相应的控制。.记忆单元电路总线简介总线，是的缩写，即“内部集成电路总线”。