基于EFM32的读卡门禁系统的设计

时间： 2018-06-09 来源：世强

技术问答

智能门禁系统目前广泛应用于生活中，智能门禁在用户识别、安全性、管理性方更加智能化。如何设计一款稳定、低成本和低功耗的智能门禁系统成为目前各大厂商考虑的主要问题。笔者将从器件介绍及优势、硬件设计、实物展示3方面为读者介绍如何使用EFM32设计门禁系统。

SILICON LABS推出了32位的EFM32系列MCU，该产品采用节能的ARM ® Cortex- M3架构, 该器件的最大特性便是低功耗。在活动模式下执行来自Flash的实际代码时每兆赫所耗电量为180μA，在深度睡眠模式下为900nA，在关机模式下为20nA。与任何其他8、16、32位微控制器相比，EFM32具有高于普通微控制器4倍的电池使用寿命。EFM32还包括低功耗的UART和I2C串行接口，A/D和D/A转换器(12位，功耗仅为350 μA)和计数器和定时器主机。EFM32的独特之处在于它的' peripheral reflex system(周边反射系统)'(PRS)可与标准的32位ARM总线并行。PRS可使EFM32外围设备自主运行和交流，而中央处理器是关闭的，可延长睡眠时间并节省大量能源。

应用优势：

·低功耗性能出色，每兆赫所耗电量为180μA，在深度睡眠模式下为900nA，在关机模式下为20nA，可以降低系统功耗，节省电能

·低功耗的UART和I2C串行接口，A/D和D/A转换器(12位，功耗仅为350 μA)和计数器和定时器主机

·PRS可与标准的32位ARM总线并行使用

介绍完器件及优势后，笔者对系统进行了硬件设计，电路图如图1所示：

图1 系统主控设计

主控模块：

笔者使用EFM32作为主控，其中VSS为接地模块，通过10uF的电容接地。IOVDD-VDD_DREG接入3.3V的电源。AVDD_0和AVDD_2以及RST引脚悬空。PA0接入识别模块的信号输入，PC0-PC1是串口通信模块，PB7,PB8,PB11,PB13,PB1接入LCD扩展接口，进行人机交互模块的设计。DECOUPLE计入1uF的电容后接地。FF1-FF2接入电机控制接口，对门禁直流电机进行PWM控制。

识别模块：

门禁系统的识别系统主要包括读卡模块和天线，由EFM32的PA0端口接入RF后端接收信号。当卡片靠近门锁时，卡片通过门锁振荡产生的电磁波中获得能量，并反馈识别请求，然后通过非接触式协议进行信息交换。通过EFM32的内部Flash判断是否为住户。

电源供电模块：

EFM32 的工作电压为 1.8~3.8V，工作电压范围比较宽，有利于电压模块的简单设计。因此笔者使用3.3V 的锂电池系统供电，无需前端添加 LDO 芯片。笔者可以选择使用 3 节 1.5V 的干电池供电加 LDO 芯片降压到3.3V。由于芯片的工作电压比较宽，相对于传统的 2.8~3.6V 的 MCU，相比于传统MCU，它可以节省使用LDO的成本。

电机执行器：

EFM32 的内部 TImer 可参数带死区控制的 PWM 和常用的单边沿、双边沿 PWM，非常有利于控制开锁电机，执行相应的动作控制。笔者使用FF1-FF2作为PWM输出端口，接入直流电机驱动后驱动电机开门。

通信模块：

在笔者设计的门禁系统中，选用 RGB565 接口的TFT屏幕外部扩展了显示模块，使用 I/O 扩展键盘进行交互。在门锁被暴力破坏或非法闯入时，笔者设计了短信通知模块。将EFM32的PC0和PC1接入串口通信端，主控 MCU 可通过 UART发送对应的 AT 指令，控制 GSM 模块以短信形式通知用户。

实物展示：

图2是笔者设计的门禁系统电路板，使用3.3V电池供电，仅供参考。

图2 门禁系统实物图

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