【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；

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）

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。

视频地址：https://v.qq.com/x/page/x0540v7mi8q.html

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”。