基于ZLG500的智能卡门禁系统设计

1 读写模块ZLG500简介
1．1 ZLG500与MCU的接口原理
ZLG500模块采用Philips公司最新的高集成ISO14443读卡芯片MF RC500，它能读写RC500内EEPROM，提供三线制SPI接口，并具有控制线输出端口，能与任何MCU连接。ZLG500与MCS51单片机的接口原理图如图1所示。此外该模块的EMC性能优良，并且自带无源蜂鸣器信号输出，能用软件控制其输出频率及输出持续时间。

图中SCLK、SDATA、SS为ZLG500与MCU相连接的控制线，分别为时钟线、数据线和片选。主控制器的MCU和读卡模块内的MCU通过此三线相连。接口空闲时，主机的SS=1，SCLK=O，SDATA=0，而从机的SS=1，SCLK=1，SDATA=O。其中SS和DATA都是双向的，而时钟线SCLK是单向的，即时钟只能由主控制器产生，该信号必须严格遵守时序规范，否则将出现通信错误，此时读卡模块必须释放该线。
SS还作为数据发送使能端。若一方有数据要发送给另一方，则该方控制SS线为低电平，并在发送结束后将该线置高电平。接收数据方不得控制该线，双方必须遵守通信协议，不得同时控制该线。SDATA为数据线，由数据发送端控制数据，接收端必须释放该线。该线在一次传输开始时还同时作为数据接收端的响应信号。
1．2 ZLG500与MCU接口的时序及通信协议
ZLG500与MCU无论数据传输的方向如何，SPI线上信号的波形总是如图2所示。由图中可以看出，在SS为低时，时钟和数据线上的信号才有效；在SCLK为低时SDATA变化，在SCLK为高时SDATA应保持稳定。

以上传输中，从数据发送器请求开始至数据接收器响应的时间是不确定的，取决于接收器内的MCU是否忙，因此有必要设置看门狗定时器对数据接收器的响应进行监视。一旦接收器响应，则MCU必须根据数据传输方向，严格控制以下几个时间，以确保数据传输无误。
t1：数据接收器响应至MCU产生第一个SCLK上升沿的时间。
t2：2个字节传输之间SCLK低电平的持续时间。
t3：传输最后1个字节的最后1位的SCLK信号的上升沿至SS上升沿的时间。
tH：SCLK信号的高电平持续时间。
tL：SCLK信号的低电平持续时间。
在数据传输方向不同时，对时间t1、t2、t3、tH和tL都有不同的要求。
MCU与ZLG500的通信必须先由MCU发送命令和数据给ZLG500，ZLG500执行命令完毕后，将命令执行的状态和响应数据发回MCU。
开始通信前，收发双方必须处于空闲状态。首先由MCU发出SS下降沿信号，然后等待ZLG500在SDATA线上的响应，若在50 ms内未检测到此信号，则退出本次传输。若正确响应，则MCU可将命令和数据发送出去。
然后MCU等待ZLG500发回的状态和响应数据，即等待SS线上的下降沿信号。若在50 ms内未检测到此信号，则退出本次传输；若正确检测到SS信号，则可以接收状态和数据。

2 智能卡门禁系统设计
2．1 总体结构
系统采用Philips公司的非接触智能IC卡Mifare 1(M1)卡。以M1卡作为用户卡，以其全球唯一的序列号SN为依据控制门的开启。由于它是一个高频卡，工作频率为13．5 MHz，因而具有较强的抗干扰能力且读写距离远(2．5～10 cm)。
整个智能卡门禁系统分为三大部分：其一是读写器部分，包括MCU、复位电路、时钟电路、显示电路、键盘、数据存储等主控模块及非接触IC卡读写模块和电锁驱动部分；其二是中央控制电脑的软件管理系统模块；其三是中央控制电脑与读写器之间的数据传输模块。总体系统框图如图3所示。