1、掌握基于传感器、RFID应用系统的软硬件综合设计。
2、掌握51单片机对RFID读写、传感器数据采集、执行器控制及串口通信编程。
二、实验内容自拟题目，基于单片机系统，应用高频RFID技术，并结合一种以上的传感器或执行器，设计软硬件，开发一款小型综合应用。
三、实验预备知识1、MFRC522芯片介绍MFRC522芯片是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度的读写卡芯片，是一款低电压、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。
MFRC522模块适用于需要进行射频卡终端设计和生产的用户。本模块可直接装入各种读卡器模具。模块采用电压为3.3V，与主机间通信采用SPI模式。
支持的卡类型：mifare1 S50、mifare1 S70、mifare UltraLight、mifare Pro、mifare Desfire。
电压最大不能超过3.6V，单片机供电为5V，切记不要直接供电，否则会出现不识卡的情况，可以使用“稳压LM1117-3.3”这个原件。
单片机与MFRC522模块之间通过SPI进行通信，硬件引脚与程序中引脚的对应情况如下。
SDA——MF522_NSS //片选
SCK——MF522_SCK
MOSI——MF522_SI
MISO——MF522_SO
RST——MF522_RST
2、S50非接触式IC卡（1）主要指标
容量为8K EEPROM
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
每个扇区有独立的一组密码及访问控制
每张卡有唯一序列号，为32位
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控制逻辑电路
数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次
工作频率：13.56MHz
读写距离：10cm以内（与读写器有关）
（2）S50存储区
M1卡分为16个扇区，每个扇区由4块（块0、块1、块2、块3）组成。如下图所示。
第0扇区的块0，用于存放厂商代码，已经固化，不可更改。
每个扇区的块0、块1、块2为数据块，可用于存储数据。数据块可用作两种应用：
用作一般的数据保存，可以进行读、写操作。
用作数据值，可以进行初始化值、加值、减值、读值操作。
每个扇区的块3为控制块，包括了密码A、存取控制、密码B。结构如下图所示。密码A通常不可见，显示为全0。存取控制默认为FF 07 80 69。密码B默认为6个FF。
掌握MFRC522 Demo程序工作原理、硬件接线、资源分配（定时器、串口）及工作模式，了解MFRC522基本指令和输入输出。并进行单步测试。
读懂代码，各API的功能及参数，掌握读写卡API调用流程。
（1）重要API及操作流程
操作流程 | 发送指令 | 返回数据 |
测试蜂鸣器、灯 | 02 0B 2F | 01 00 |
寻卡 | 02 02 52 | 03 00 40 00 |
防冲突 | 01 03 | 05 00 63 11 5C CE |
选择卡 | 01 04 | 03 00 63 11 |
验证密钥 | 04 05 60 00 01 | 01 00 |
读卡（块0） | 02 08 00 | 11 00 2B 2F 41 08 4D 08 04 00 62 63 64 65 66 67 68 69 |
读卡（块1） | 02 08 01 | 11 00 00 00 00 00 FF FF FF FF 00 00 00 00 01 FE 01 FE |
读卡（块2） | 02 08 02 | 11 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |
读卡（块3） | 02 08 03 | 11 00 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF |
操作流程 | 发送指令 | 返回数据 |
测试蜂鸣器、灯 | 02 0B 2F | 01 00 |
寻卡 | 02 02 52 | 03 00 40 00 |
防冲突 | 01 03 | 05 00 63 11 5C CE |
选择卡 | 01 04 | 03 00 63 11 |
验证密钥 | 04 05 60 00 01 | 01 00 |
发卡 （余额置0） | 12 09 01 00 00 00 00 FF FF FF FF 00 00 00 00 01 FE 01 FE | 01 00 |
查询余额 （0元） | 02 08 01 | 11 00 00 00 00 00 FF FF FF FF 00 00 00 00 01 FE 01 FE |
充值100元 | 07 0A C1 01 64 00 00 00 | 01 00 |
查询余额 （100元） | 02 08 01 | 11 00 64 00 00 00 9B FF FF FF 64 00 00 00 01 FE 01 FE |
扣款2元 | 07 0A C0 01 02 00 00 00 | 01 00 |
再次查询余额 （98元） | 02 08 01 | 11 00 62 00 00 00 9D FF FF FF 62 00 0000 01 FE 01 FE |
模块类型 | 模块名称 |
传感器模块 | 温湿度、光敏、烟雾、酒精、火焰、声音、液位、土壤湿度、液位、震动、超声波测距、人体红外、红外反射、红外对射、3轴加速度、陀螺仪等 |
执行器模块 | 蜂鸣器、LED灯、继电器、步进电机、智能小车电机马达、小风扇、电控锁等 |
其他模块 | 语音识别、语音合成、Wifi、蓝牙、2.4G通信、游戏手柄、红外遥控器、条码扫描枪、GPS定位、薄膜按键、触摸按键、时钟、升压、降压等 |
硬件： MFRC522 RFID读卡器及配套RFID卡片，笔记本电脑，USB转TTL串口调试模块，各型号传感器和执行器若干。
软件： Windows系统（笔记本电脑），Keil C开发环境。
五、实验步骤1、项目立项
可参考下面给出的课题方向，也可以自拟。
参考研究方向：（1） 物流智能分拣；（2）出入库管理；（3）餐厅刷卡机；（4）超市导购；（5）电子门禁；（6）停车场收费系统；（7）考勤机；（8）商品防伪；（9）大型会场电子门票；（10）环境监控系统；（11）地铁闸机。
项目名称：
项目核心功能：
主要创新创意：
2、硬件系统设计
（1）系统硬件拓扑结构图
设计系统硬件架构，绘制系统硬件拓扑结构图。
（2）选型
选型单片机、RFID读写器、RFID标签、传感器、执行器等模块，并考虑供电电路、外设驱动电路，单价系统硬件原型。
单片机系统：
RFID读写器类型：
RFID标签类型：
传感器模块：
执行器模块：
其他硬件模块：
（3）单片机系统资源分配
3、软件系统设计
（1）系统功能详细设计
注意：RFID、传感器、执行器各模块之间的联动。
（2）系统核心功能流程图
注意：具有处理异常情况的能力，例如：非授权卡号，温湿度过高。
4、软件测试
说明测试过程和测试结果，是否实现了预设的功能。
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