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参赛作品《ID卡员工储物柜控制板》
ZPF9527
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发表于Sat Jun 17 20:40:23 CST 2017   |  只看该作者 1# 电梯直达

【报名阶段需要填写的内容】


1. 参赛者姓名(必填项):张鹏飞


2. 单位或学校名称(必填项):辽宁通用航空设计研究院


3. 当前职务或职称(必填项):工程师


4. 参赛作品的名字(必填项):ID卡员工储物柜控制板


5. 简要陈述您的idea和作品(必填项):

ID卡是一种125KHz固定卡号的低成本身份识别卡(只读),在沈阳很多企事业单位使用该卡作为员工考勤、乘坐班车使用。

目前我公司属于国家一级保密单位,根据公司保密要求,进出办公大楼不得携带任何通信装置和其它类型违禁品、私人物品。

因此,使用STM32设计一款ID卡储物柜,放置于办公大楼楼厅,方便员工,是一件很有意义的事业。因此,我设计了一款ID

卡储物柜控制板,可分享给大家。


6. 拟用到的立创商城在售物料(必填项):

XL1509-5V、STM32F103C8T6、AMS1117-3V3、MAX3232、MAX3485、

AT24C02、ADUM1201、LM358、PC817


7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充(必填项):

125KHz读卡电感线圈


【作品正式发表(报名成功后进入设计阶段)需要填写的内容】


一、作品简介


1.作品的整机外观图片或焊接组装好的PCBA图片;


 点击查看大图


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2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景;


任何的一个企事业公司都会有公司机密,公司保密要求,进出办公大楼不得携带任何通信装置和其它类型违禁品、私人物品,而这些通信装置上班时是不允许携带,但是下班时确是你与世界沟通的桥梁。怎样处理这个通信装置。


为了解决上述问题我们设计了这样的一个ID卡员工储物柜,员工刷ID卡,则开启相应序号的柜门,放入或取出自己的私人物品,相对于同类的产品优势也是很明显的:(1)实用性,操作简单方便,无需专门的学习;(2)经济性,无论其电子芯片还是其它的零部件都比较便宜,而且易采购;(3)安全性,ID卡复制难度较高。

一个企事业单位拥有该产品,极大地方便了员工的日常,而且投入的资金很少,性价比高。而需要这样产品的公司很多,所以说市场的应用前景是十分广阔的。


二、系统构架图


系统构架图如下图所示。

  


ID卡员工储物柜控制板须实现如下功能

(1)存储卡功能。将员工ID卡存储在板载EEPROM中。

(2)删除卡功能。将员工ID卡从板载EEPROM中删除。

(3)清除所有卡功能。将所有员工ID卡号从EEPROM中删除。

(4)刷卡开柜功能。员工刷ID卡,系统得到卡号,并与EEPROM中数据进行比对。

如果比中了,则开启相应序号的柜门。如果没比中,则不开门。

(5)232、485通信功能。该功能为预留,方便以后连接上位机,进行更方便的操作。


三、硬件部分的描述


1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件(官方建议大家尽量用源文件上传),如果是图片,请确保图片是清晰可辨的;


工程文件.pdf 


2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。


(1)ID卡读卡模块


硬件电路如图所示(图片来自网络)


 点击查看大图


①为载波产生及功率放大电路,由AVR单片机(该系统用的是STM32产生的)的T/C2工作于CTC模式,产生标准125 kHz载波信号,经过限流电阻R1后送入推挽式连接的三极管功率放大电路,放大后的载波信号通过天线发射出去。天线L1与电容C1构成串联谐振电路,谐振频率为125 kHz,谐振电路的作用是使天线上获得最大的电流,从而产生最大的磁通量,获得更大的读卡距离。
②为检波电路,检波电路用来去除125 kHz载波信号,还原出有用数据信号。R2,D1,R3,C2构成基本包络检波电路,C3为耦合电容,R4,C4为低通滤波电路,D2,D3为保护二极管,输出接到滤波放大电路。
③为滤波放大电路,滤波放大电路采用集成运放LM358对检波后的信号进行滤波整形放大,放大后的信号送入单片机的定时/计数器T1的输入捕捉引脚ICPl,由单片机对接收到的信号进行解码,从而得到ID卡的卡号。


(2)使用ADUM1201电平转换


ADUM1201购买地址:http://www.szlcsc.com/product/details_10199.html


  


ADuM120x 是采用ADI公司iCoupler® 技术的双通道数字隔离器。这些隔离器件将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体,具有优于光耦合器等替代器件的出色性能特征。ADuM120x隔离器提供两个独立的隔离通道,支持多种通道配置和数据速率。两款器件任一端均可采用2.7 V至5.5 V电源电压工作,与低压系统兼容,并且支持跨越隔离栅的电压转换功能。此外,ADuM120x具有低脉冲宽度失真(CR级小于3 ns)和严格的通道间匹配(CR级小于3 ns)特性。与其它光耦合器不同,ADuM120x隔离器具有已取得专利的刷新特性,可确保不存在输入逻辑转换时及上电/关断条件下的直流正确性。ADum1201的应用场合:1、尺寸至关重要的多通道隔离;2、SPI接口/数据转换器隔离;3、RS-232/RS-422/RS-485收发器隔离;4、数字现场总线隔离;5、混合动力汽车、电池监控器和电机驱动。

在该系统中,STM32的IO输出输入电平为3.3V,ID卡部分电平为5V。STM32输出的125K的PWM信号(0~3.3V)经过ADUM放大成0~5V的125K的PWM信号,驱动图腾柱功率放大。

ID卡读卡反馈的数据信号为0~5V,经过ADUM1201放缩成0~3.3V的数据信号,连接STM32的IO输入口,同时还能起到隔离作用,使STM32的IO口免受意外高压的影响。


(3)曼彻斯特解码


ID卡内固化了64位数据,由5个区组成:9个引导位、10个行偶校验位“PO~P9′’、4个列偶校验位“PC0~PC3”、40个数据位“D00~D93”和1个停止位S0。9个引导位是出厂时就已掩膜在芯片内的,其值为“111111111”,当它输出数据时,首先输出9个引导位,然后是10组由4个数据位和1个行偶校验位组成的数据串,其次是4个列偶校验位,最后是停止位“0”。 “D00~D13”是一个8位的晶体版本号或ID识别码。“D20~D93”是8组32位的芯片信息,即卡号。注意校验位都是偶校验,网上有些资料写的是奇校验,很明显是错的,如果是奇校验的话,在一个字节是FF的情况下,很容易就出现9个1,这样引导位就不是唯一的了,也就无法判断64位数据的起始位了。

数据结构如下图:(图片来自网络)


 


具体解码程序请参考

1.下位机程序(串口读出ID卡号).rar 


四、材料清单(BOM列表)


XL1509-5V:http://www.szlcsc.com/product/details_62115.html
STM32F103C8T6:http://www.szlcsc.com/product/details_9243.html
AMS1117-3V3:http://www.szlcsc.com/catalog/387.html
MAX3232:http://www.szlcsc.com/product/details_46846.html
MAX3485:http://www.szlcsc.com/product/details_18840.html
AT24C02:http://www.szlcsc.com/product/details_6669.html
ADUM1201:http://www.szlcsc.com/product/details_10199.html
LM358:http://www.szlcsc.com/product/details_9947.html
PC817:http://www.szlcsc.com/product/details_108117.html


五、ID卡员工储物柜控制板使用方法


(1)全部清空模式

下位机断电,用两个跳线帽,一个短接1、2脚,一个短接3、4脚,然后上电。即可全部清空24C02中所存储的卡号信息。(尽量不要带电插拔跳线帽,带电插拔跳线帽有可能损坏STM32的IO口)。

(2)增加卡模式

下位机断电,用一个跳线帽,短接3、4脚,然后上电。每添加成功一张卡,对应LED灯就会亮起。成功添加8张卡后,8个LED灯会全部亮起,然后下位机断电,取下跳线帽。

(3)删除卡模式

下位机断电,用一个跳线帽,短接1、2脚,然后上电。每删除成功一张卡,该卡号后面的卡号前移,此时卡号对应关系会错位,所以不建议使用删除卡功能。如果需要删除卡,最好全部清空然后再添加卡。

(4)正常刷卡模式

下位机断电,拔掉所有跳线帽,然后上电,进入正常刷卡模式。如果匹配成功,则对应的LED亮起,对应的光耦开通(输出端内阻约500Ω)。光耦连接柜门控制信号线,只需给一个高电平信号即可打开柜门。



六、作品演示

请上传您的作品的功能演示到腾讯视频,并编辑到本楼(或附上视频链接)。按要求上传视频可获得5分,具体详见活动规则。


七、总结

一切科技脱离了实际生活就没有了意义,电子产品更是如此,它的存在更应该去解决更迫切更实际的问题。任何的一个企事业公司都会有公司机密,公司保密要求,进出办公大楼不得携带任何通信装置和其它类型违禁品、私人物品,而这些通信装置上班时是不允许携带,但是下班时确是你与世界沟通的桥梁。上班时怎样处理这个通信装置?面对这样的一个问题我们设计了这样一个ID卡员工储物柜,ID卡是一种125KHz固定卡号的低成本身份识别卡(只读),在很多企事业单位使用该卡作为员工考勤、乘坐班车使用,几乎成为了一种必需品。

相对于物理锁的储物柜,该产品优势:

(1)方便,设计在ID卡的基础上,没有产生钥匙等冗余产物;

(2)安全,相对于钥匙,ID卡不易丢,而且被外人复制更加困难;

(3)美观,大大的提升了柜子的外观。

相对于同类的电子产品优势也是很明显的:实用性、经济性、安全性,上面已经说到,再次我们不再做详细的累述。但是缺点还是有的,那就是安全级别单一,不能够适用于安全级别要求相对较高的公司,对此我们会对产品进行改良,提研发不同安全级别的产品,以满足不同的需求,以及接受“私人订制”。


该帖子已被ZPF9527于Thu Jun 22 15:53:05 CST 2017编辑过
立创商城赵...
【官方工作人员】
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发表于Sat Jun 17 21:53:58 CST 2017   |  只看该作者 2#

欢迎参与! 

您已经报名成功!

您现在就可以开始进行设计工作了,后期相关内容请在一楼编辑进行完善。

当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:  http://www.szlcsc.com/go/17523dej

审核专员(第二届立创商城电子制作节)、《立创快报》总编辑、立创电子公共实验室建设者,企业QQ:2355740879
立创君
【官方工作人员】
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发表于Mon Jun 19 10:30:18 CST 2017   |  只看该作者 3#

>楼主已完成主动传播,恭喜再获5分。

>参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://www.szlcsc.com/go/17523dej

>报名成功后只需在朋友圈发布特定的图文内容即视为主动传播,这就是传说中的“送分题”,详询立创君微信号:LCSCSZ

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