基于STM32单片机的智能RFID刷卡汽车位锁桩方案原理图程序设计

硬件电路的设计

3.1系统的功能分析及体系结构设计
3.1.1系统功能分析
本设计由STM32F103C8T6单片机核心板电路+LCD1602液晶显示电路+RFID模块电路+按键电路+继电器电路组成。
1、继电器模拟车位入口锁开关（类似车位前车桩），正常情况下闭合不允许其他车辆驶入，如果刷卡成功继电器断开，车辆驶入。
2、车辆驶入后，通过按键再次打开继电器，打开车桩，即将车锁在车位处。
3.1.2系统总体结构
本系统具体框图如下图所示：

原理图：

模块电路的设计
3.2.1 STM32单片机核心电路设计
STM32系列处理器是意法半导体ST公司生产的一种基于ARM 7架构的32位、支持实时仿真和跟踪的微控制器。选择此款控制芯片是因为本系统设计并非追求成本的最低或更小的功耗，而是在实现本设计功能的前提下能够提供更丰富的接口和功能以便于设计实验系统各实验项目所需的外围扩展电路。此款控制芯片在完成单片机课程的学习后上手较为容易，在医疗器械中应用广泛，具有很好的学习、实验研究价值。
一、STM32的主要优点：
（1）使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核
（2） 优异的实时性能
（3） 杰出的功耗控制
（4） 出众及创新的外设
（5） 最大程度的集成整合
（6） 易于开发，可使产品快速将进入市场
二、STM32——最佳的平台选项
对于使用同一平台进行多个项目开发而言，STM32是最
佳的选择：
（1） 从仅需少量的存储空间和管脚应用到需要更多的存储空间和管脚的应用
（2） 从苛求性能的应用到电池供电的应用
（3） 从简单而成本敏感的应用到高端应用
（4） 全系列脚对脚、外设及软件的高度兼容性，给您带来全方位的灵活性。您可以在不必修改您原始框架及软件的条件下，将您的应用升级到需要更多存储空间或精简到使用更少存储空间/ 或改用不同的封装的规格。

MFRC-522RFID射频模块电路设计
本系统选择MFRC-522射频模块进行刷卡操作。MF RC522是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度的读写卡芯片，是NXP公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是智能仪表和便携式手持设备研发的较好选择。MF RC522利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。支持14443A兼容应答器信号。数字部分处理ISO14443A帧和错误检测。此外，还支持快速CRYPTO1加密算法，用语验证MIFARE系列产品。MFRC522支持MIFARE系列更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s。作为13.56MHz高集成度读写卡系列芯片家族的新成员，MF RC522与MF RC500和MF RC530有不少相似之处，同时也具备许多特点和差异。它与主机间通信采用SPI模式，有利于减少连线，缩小PCB板体积，降低成本。MF522-AN模块采用Philips MFRC522原装芯片设计读卡电路，使用方便，成本低廉，适用于设备开发、读卡器开发等高级应用的用户、需要进行射频卡终端设计/生产的用户。本模块可直接装入各种读卡器模具。模块采用电压为3.3V,通过SPI接口简单的几条线就可以直接与用户任何CPU主板相连接通信,可以保证模块稳定可靠的工作、读卡距离远；
一、电气参数简介
（1）工作电流：13—26mA/直流3.3V
（2）空闲电流：10-13mA/直流3.3V
（3）休眠电流：<80uA
（4）峰值电流：<30mA
（5）工作频率：13.56MHz
（6）支持的卡类型：mifare1 S50、mifare1 S70、mifare UltraLight、mifare Pro、mifare Desfire
（7）环境工作温度：摄氏-20—80度
（8）环境储存温度：摄氏-40—85度
（9）环境相对湿度：
（10）相对湿度5%—95%
二、模块接口SPI参数
（1）数据传输速率：最大10Mbit/s
三、模块主要指标
（1）容量为8K位EEPROM
（2）分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节,以块为存取单位
（3）每个扇区有独立的一组密码及访问控制
（4）每张卡有唯一序列号，为32位
（5）具有防冲突机制，支持多卡操作
（6）无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路
（7）数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次
（8）工作温度：-20℃~50℃(湿度为90%)
（9）工作频率：13.56MHZ
（10）通信速率：106 KBPS
（11）读写距离：10 cm以内（与读写器有关）
模块接口原理图如下图所示。

5V继电器控制电路（高电平有效）设计
继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、
通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。在本系统中，通过三极管驱动继电器，当单片机的控制引脚为高电平时，三极管导通，此时继电器供电闭合，同时指示灯LED亮，与LED灯串联的电阻为限流作用保护LED灯，与三极管基集相连的电阻也是限流作用，保护三极管。继电器控制电路的原理图如下图所示。

系统软件设计

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "lcd.h"
#include 
#include "timer.h"
#include "lcd1602.h"
#include "key.h"
#include "rc522.h"

/**************/
unsigned char idCard[4]={0x87,0x15,0xc9,0x73};		//有效卡号
/**************/

u8 rekey = 0;//按键防止重复
u8 i;
unsigned char UID[5];			//读取到的卡号
unsigned char Temp[4] ;

int main(void)
{ 	 
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	uart_init(9600);	 	//串口初始化为9600
  TIM3_Int_Init(499,7199);//50ms  	 
	LED_Init();		  		//初始化与LED连接的硬件接口
	KEY_Init();			//初始化按键
	
	relay1 = 0;  
	delay_ms(200);
	relay1 =1;
	
  Rc522IoInit();
  PcdReset();//复位RC522
  PcdAntennaOn();//开启天线发射 

	 while(1)
	{
		if(key1==0)		 //检测到按键按下
		{
			delay_ms(10);   //小抖动

				if(key1==0)    //检测是否按下
				{
					relay1 =1;	//打开继电器
			}
		}
    if(PcdRequest(0x52,Temp)==MI_OK)//读取到卡
    {
      if(PcdAnticoll(UID)==MI_OK)//卡号获取成功
      { 
				if((UID[0]==idCard[0])&&(UID[2]==idCard[2])&&(UID[3]==idCard[3]))//匹配卡号
				{
					relay1 =0;		//关闭继电器
				}		
				delay_ms(10);
      }
    }
						  
	}											    
}	

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