2.5 键盘及显示驱动芯片选择
为了节省微处理器的GPIO资源和CPU运行程序时的负担，本设计选择具有串行接口的数码管和键盘智能控制芯片HD7279。该芯片可控制最多64个键盘和8位共阴式数码管，LED数码管可无需外围原件直接驱动，内含键盘去抖电路，增加了键盘按键的可靠性[6]。在本系统中，共设计了13个按键和8位LED数码管作为用户操作面板。
用户从键盘输入住户号和密码时，其信息会在数码管上显示。当信息输入完毕时，按下“#”键，单片机会把从HD7279得到的数据进行处理。当住户号和密码正确时，门禁终端会打开楼宇门。来访人员需要输入住户号和住户电话号码，门禁终端会从存储器中比对信息，防止*扰电话，当住户号和电话号码正确时，系统会向住户拨打电话，住户可以使用电话按键远程操控门禁终端。
2.6 其他电路
整个门禁终端除了包含以上模块外，还包含了电源模块、Flash存储模块和语音存储模块等。
在电源模块上采用了开关电源芯片LM2576-5.0将12 V电源转换为5 V，为射频芯片MFRC530提供电源；采用可调电压芯片MIC29302将5 V转换到4.2 V，供给SIM900A模块；采用低压差稳压芯片AMS1117-3.3实现5 V到3.3 V的转换，为单片机以及存储器等器件供电[7]。
用户在刷卡开门或按键开门时，系统都需要进行信息比对，判断能否开门。为了记录用户信息，需要采用掉电保存的大容量Flash存储芯片。设计中选择了AT45DB041D作为存储模块的主芯片。该存储器具有4 MB内存，分为2 048页，每页264 B。除主内存之外，AT45-DB041D还有2个264 B的SRAM数据缓存，每个缓存使得主内存的一页正在编程的同时可以接收数据。
在用户从键盘输入信息时，需要有语音提示来指示输入信息正确与否。本设计采用一次性编程语音芯片AP89170来存储语音提示。AP89170采用标准的CMOS工艺制作而成，存储空间4 MB。在6 KB采样率下存储语音时长达170 s，满足了系统语音提示的需要。
3 程序设计
整个门禁系统的程序设计包含三大部分：门禁终端程序、发卡器程序和上位机程序。这里只介绍与硬件设计相关的门禁终端程序以及发卡器程序。
3.1 门禁终端程序设计
门禁终端主程序设计思想是： 当有CPU卡进入到射频读卡模块的工作范围内以后，门禁处主机通过射频读卡模块获得该卡的卡号信息，并对存储器进行读操作，检查该卡号信息在系统中是否存在，如果存在，则打开电磁锁。如果键盘有按键按下，则语音提示“请输入房间号码”，对存储器进行读操作，判断该房间号是否正确，如果正确则语音提示“请输入密码”，密码正确则拨打该住户绑定的电话号码，若系统检测到住户按下电话上的“*”键作为回复，系统自动打开楼宇门。门禁终端主程序包括系统的初始化、系统的自检、读卡程序、中断服务程序等。图5为门禁终端主程序的流程图。
门禁终端在识别CPU卡时，首先门禁终端会通过MF RC530发出请求命令REQA，如果寻卡区域内有卡片，则会返回请求应答ATQA，成功后刷卡模块进入防冲突环，从多张卡片选出一张卡片并发送选择命令RATS。卡片会返回选择应答请求ATS，ATS中包含了生产厂家、COS版本以及卡号等信息。射频模块得到卡号后，会发送选择文件指令和取随机数指令，从而完成外部验证。若外部验证成功，则读取二进制文件，并判断文件内容。若所有指令均执行成功，将获得的卡号与Flash存储器的内容比对，若比对成功即打开楼宇门。
3.2 门禁系统发卡程序设计
作为门禁系统设计，除了门禁终端外，CPU卡发卡器设计也十分重要。当一张FM1208-10的CPU卡出厂时，其内部已经加载了FMCOS系统。默认的FMCOS系统会在卡片存储器内建立主文件MF和16 B 0xFF的主文件密钥。为了将CPU卡作为用户的验证卡片在门禁系统中使用，发卡器需要将原来的文件系统清洗掉并建立自己的文件系统。图6为发卡器主程序流程图。
图7为发卡器在发卡时的指令流程，发卡器在向CPU卡发送指令时，每条指令执行后都会有相应的信息传回到发卡器上，这些信息包含了指令执行情况的状态字和数据。如果在执行发卡命令时，向CPU卡发送的任意一条指令失败，就认为CPU卡发卡失败，不再执行后续的指令。
4 结论
本文设计的基于CPU卡的门禁系统有效地减少了门禁卡片复制的可能性，在安全性上有了极大的提高。同时用户和管理人员在操作门禁系统的便利性上也有了极大的改善，目前该门禁系统已投入生产并得到使用。
参考文献
[1] 张建军，包国峰，马一兵.FM1208非接触CPU卡读写系统的研制[J].单片机与嵌入式系统应用，2009(12)：56-59.
[2] 程伟，何俊华.基于MFRC530的非接触式IC读卡系统设计[C].微计算机信息，2009(7)：1013-1017.
[3] 复旦微电子股份有限公司.新版FMCOS2.0设计手册 [EB/OL].(2008-05)[2016-04].http：//www.fmsh.com/index.shtml.
[4] 新华龙电子有限公司.C8051F340/1/2/3/4/5/6/7全速USB FLASH型微控制器数据手册[EB/OL].(2016-01)[2016-04].http：//www.xhl.com.cn.
[5] 隋绍勇，孙义卓，庄克良.基于CPLD和MT8880的远程控制及播音系统设计[J].电子元器件应用，2011，13(1)：14-16.
[6] 凌志比高科技有限公司.HD7279A串行接口8位LED数码管及64键键盘智能控制芯片数据手册[EB/OL].(2001-12)[2016-04].http：//www.bitcode.com.cn.
[7] 薛琳，魏兰磊，朱述川，等.基于GPRS和RFID技术的门禁控制系统[J].电子技术应用，2012，38(6)：145-148.
