《智能卡技术》课程设计

基于 TM 卡的小区巡检系统设计

需求分析 智能化小区管理要求由专业管理人员定期对物业设备进行巡检，同时还要求保安对社区进行定点治安巡逻

目前 , 物业设备巡检与社区治安巡逻主要依靠巡检人员定期进行人工巡检并以纸介质进行记录。由于巡检参数量巨大，手工抄录的巡检信息得不到及时的反馈和统计 , 造成设备隐患不能及时发现和处理 , 引发设备故障，同时难以有效监督巡视人员 , 巡检不到位而引发设备事故或罪案发生时常常难以明确责任。

总体方案设计

巡检点设备与地

点标志

巡检器读入标志，记录时间与

巡检参数

物业管理软件存档、统计、分析

巡检点信息载体的选择 条形码：可视读取，操作不方便，容易损坏 非接触式 IC 卡：成本太高，接口复杂 TM 卡（ iBUTTON 信息纽扣）： 1. 极具竞争力的低成本优势 ；

2. 显著降低了主机接口的设计成本和技术复杂度 有效简化了系统设计；

3. 不需要天线、不需要考虑干扰或冲突问题、不存在暴露在空中的窃听安全性问题。

选用 DALLAS 公司的 DA1990A ，具有全球唯一 ROM 码

手持式巡检器硬件设计 系统硬件主要由 AVR 单片机、键盘、存储器

AT45DB041B 、时钟芯片 PCF8563 、通信接口、LCD 接口、 TM 卡接口电路及充电控制电路等模块组成。

嵌入式单片机ATMEGA16L

3310显示屏

16键矩阵键盘

巡更点信息输入DS1990A

RS232通信接口MAX3232

DataFLAH存储器AT45DB041

实时时钟PCF8536

SPI

I 2C

SPI

电池电压检测与充电控制

手持式巡检器外壳与显示器设计 考虑到诺基亚 3310 手机配件很便宜以及网

上已有 3310 手机液晶接口编程资料，所以采用诺基亚 3310 外壳及液晶作为巡更器的硬件载体。

巡检器硬件电路原理图

PB5/MOSI1

PB6/MISO2

PB7/SCK3

RST4

VCC5

GND6

X27

X18

PD0/RXD9

PD1/TXD10

PD2/INT011

PD

3/I

NT

11

2

PD

4/O

C1

B1

3

PD

5/O

C1

A1

4

PD

6/I

CP

15

PD

7/O

C2

16

VC

C1

7

GN

D1

8

PC

0/S

CL

19

PC

1/S

DA

20

PC

2/T

CK

21

PC

3/T

MS

22

PC4/TDO23

PC5/TDI24

PC6/TOSC125

TOSC226

AVCC27

GND28

AREF29

PA7/ADC730

PA6/ADC631

PA5/ADC532

PA4/ADC433

PA3

/AD

C3

34

PA2

/AD

C2

35

PA1

/AD

C1

36

PA0

/AD

C0

37

VC

C3

8G

ND

39

PB

0/X

CK

/T0

40

PB

1/T

14

1P

B2

/AIN

0/I

NT

24

2P

B3

/AIN

1/O

C0

43

PB

4/S

S4

4

U3

ATMEGA16L_QFP

SI1

SCK2

RST3

CS4

WP5

VCC6

GND7

SO8

U1

AT45DB041B

SOSCK

SPI-CS

SIGND

VCC

X11

X22

INT3

VSS4

SDA5

SCL6

OUT7

VDD8

U2

PCF8563

D11N4148

Y232.768K

GND SDASCL

D/CLCM_CS

RES

VCC

GND

SCKSI

GNDGND

GND

C16

0.1uF,16V

C15

0.1uF,16VC14

0.1uF,16V

C130.1uF,16V

C12 0.1uF

C1+1

C1-3

T1IN11

R1OUT12

T2IN10

R2UOT9

C2+4

C2-5

VC

C1

6

V+2

V-6

T1OUT14

R1IN13

T2OUT7

R2IN8

GND15

U5

MAX3232

TXD

RXD

C6

10uF

C90.1GND

SI

SCK

SP

I-C

S

SO

C1

15P

C2

15P

Y13.6864M

GND

X1

X2

C5100uFGND

VCC

VCCGND

X1X2

RXDTXD

SC

LS

DA

TC

KT

MS

TDOTDI

AD

0

IBT

C0

C1

C2

C3

VC

CG

ND

GNDVCC

VCC

VC

CG

ND

S7

SW-PB

S8

SW-PB

S15

SW-PB

S16

SW-PB

R2

R6 20K R7 20KBAT AD0 GND

R0

R1

R2

R3

R5100

BATBEEP R2 51

123

U4

HT7533

GNDBATVCC

C4

10uFC8

0.1

VCC

GND

C710uF

C100.1

VCC

GND

12

J3

IBUTTON

IBTGND

VBUS1

D-2

D+3

GND4

SHIELD5

J5

COMM

GND

R11 33

R12 33

12

J2

BUZZER

GND

VCC

VCC

R94.7K

VCC

S1

SW-PB

S10

SW-PB

S11

SW-PB

S2

SW-PB

S3

SW-PB

S12

SW-PB

S9

SW-PB

S4

SW-PB

S5

SW-PB

S6

SW-PB

S13

SW-PB

S14

SW-PB

R0

R1

R3

C0

C1

C2

C3

C114.7uF

12345678

J4

CON8

VOUT

LCM_CSD/C

BEEPRES

ALM

CHARGERST

ALM

LIG

HT

R3 10K

R4 10K

VCC

D4

LED

D5

LED

R14

51

LIGHT1BAT

BT1 BT

GND

LIG

HT

1

GND

TM 卡的操作 TM 卡也称为 iButton ，是一个封装在纽扣型不锈钢外

壳里的只读 ID 芯片，数据传输使用单总线协议，使得引脚数目降至最少：一根数据线，一根地线。不锈钢封装的内圈圆面作为数据线，外圈圆面作为地线。每个iButton带有工厂设置的、全球唯一的 64位 ROM 码

将此纽扣安装在小区的各个巡检点，巡检员持巡检器触碰一下，只需要数毫秒就可完成巡检点 ROM 码读取

实时时钟

X11

X22

INT3

VSS4

SDA5

SCL6

OUT7

VDD8

U2

PCF8563

D11N4148

Y232.768K

GND SDASCL

C5100uFGND

VCC

ALMR3 10K

R4 10K

VCCBT1 BT

GND

实时时钟采用 PCF8563 芯片，通过 I2C总线与单片机进行通信，内置一个钽电容进行电池更换时供电。

通信电路设计 巡检器采集的数据通过 RS232 接口上传

到计算机进行信息化处理，以便管理人员查看及报表。

GND

GND

C16

0.1uF,16V

C15

0.1uF,16VC14

0.1uF,16V

C130.1uF,16V

C12 0.1uF

C1+1

C1-3

T1IN11

R1OUT12

T2IN10

R2UOT9

C2+4

C2-5

VC

C1

6

V+2

V-6

T1OUT14

R1IN13

T2OUT7

R2IN8

GND15

U5

MAX3232

TXD

RXD

C710uF

VBUS1

D-2

D+3

GND4

SHIELD5

J5

COMM

GND

R11 33

R12 33

GND

VCC

键盘电路设计使用了标准的矩阵扫描电路， R2和 R3 是接在 ATMEGA16的 INT1和 INT2 上，使得 S5到 S16之间的键盘可以用中断控制（可以只针对某一个按键触发到中断，而其他键触发不到中断），这在控制系统启动的时候利用中断唤醒 ATMEGA16 是十分有用的。

显示电路设计 采用 NOKIA3310 液晶显示器，使用了

PCD8544 48*84 点阵 LCD 控制 / 驱动。选用的原因是占用 IO少 ,速度快 , 成本低 ,耗电少 ,体积小 . PCD8544 与微控制器的接口使用串行总线 。

大容量信息存储电路设计 采用 Atmel 公司生产的 512KB FLASH串行存

储器 AT45DB041B ，具有容量大、读写速度快、外围电路少等特点。使用了 ATMEGA16的硬件 SPI 接口来连接 AT45DB041B ，以达到高速通信的目的。

软件设计

TM 卡信息读取程序设计 信息读取过程：初始化、 ROM 功能命令、

读取数据。 初始化序列由主机发出的复位脉冲

ResetPulse 和从机发出的在线应答脉冲Presence Pulse 组成。

一旦主机检测到应答脉冲就可以发出 ROM 功能命令。 Read ROM [0FH]

主机接收 64位 ROM 码数据。

初始化

发 READ ROM命令

读 64位ROM 码

检测应答脉冲？N

Y

单片机发出复位脉冲ResetPulse

碰碰卡回送在线应答脉冲 Presence Pulse

READ ROM命令

0FH

课程设计感想

通过这次课程设计，我的知识财富又增加了不少。在与企业合作设计和制作一个实际产品的过程中，我不但掌握和巩固了以前学过的知识，还学习和掌握以前从来没接触过的新知识。总的来说，通过设计和制作一个真实的产品，我的电子理论知识和实际动手能力都得到了很大的提高。

谢谢大家！