【正文】 多種應(yīng)用非接觸式卡 的序列號(hào)是唯一的，制造廠家在產(chǎn)品出廠前已將此序列號(hào)固化，不可再更改。非接觸式卡與讀寫(xiě)器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制，即讀寫(xiě)器驗(yàn)證 IC卡的合法性，同時(shí) IC 卡也驗(yàn)證讀寫(xiě)器的合法性。非接觸式卡在處理前要與讀寫(xiě)器之間進(jìn)行三次相互認(rèn)證，而且在通訊過(guò)程中所有的數(shù)據(jù)都加密。此外，卡中各個(gè)扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問(wèn)條件。接觸式卡的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它一卡多用，能運(yùn)用于不同系統(tǒng)，用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)定不同的密碼和訪問(wèn)條件。 ⑸ 加密性能好非接觸式 IC 卡由 IC 芯片， 感應(yīng)天線組成，并完全密封在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) PVC卡片中，無(wú)外露部分。非接觸式 IC 卡的讀寫(xiě)過(guò)程，通常由非接觸型 IC 卡與讀寫(xiě)器之間通過(guò)無(wú)線電波來(lái)完成讀寫(xiě)操作。非接觸型 IC 卡本身是無(wú)源體，當(dāng)讀寫(xiě)器對(duì)卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，讀寫(xiě)器發(fā)出的信號(hào)由兩部分疊加組成：一部分是電源信號(hào)，該信號(hào)由卡接收后， 與其本身的 L/C 產(chǎn)生諧振， 產(chǎn)生一個(gè)瞬間能量來(lái)供給芯片工作。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號(hào)，指揮芯片完成數(shù)據(jù)、修改、存儲(chǔ)等， 并返回給讀寫(xiě)器。由非接觸式 IC 卡所形成的讀寫(xiě)系統(tǒng)，無(wú)論是硬件結(jié)構(gòu)，還是操作過(guò)程都得到了很大的簡(jiǎn)化，同時(shí)借助于先進(jìn)的管理軟件，可脫機(jī)的操作方式，都使數(shù)據(jù)讀寫(xiě)過(guò)程更為簡(jiǎn)單。因此，在公交、門禁 、校園、企事業(yè)等人事管理、娛樂(lè)場(chǎng)所等方面有廣泛的應(yīng)用前景。目前我國(guó)引進(jìn)的射頻 IC 卡主要有PHILIPS 公司的 Mifare 和 ATMEL 公司的 Temic 卡。本設(shè)計(jì)采用 Mifare 卡來(lái)實(shí)現(xiàn)城市公交自動(dòng)售票 IC 卡讀寫(xiě)器。 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2．鍵盤模塊的選擇 鍵盤的作用有兩個(gè)，其一是輸入數(shù)據(jù)，比如： 0、 9 這些數(shù)字。其二是功能操作，比如：數(shù)據(jù)的輸入輸出，功能設(shè)置?；诖耍泻芏喾N方案可以實(shí)現(xiàn)這一功能。 方案一、 用一塊 74LS138 譯碼輸出 8 路掃描信號(hào)， 3 路掃描返回信號(hào)線接 I/O 口輸入。這種設(shè)計(jì)方案電路 設(shè)計(jì)非常的簡(jiǎn)單，但是軟件的編寫(xiě)要考慮軟件去抖等，會(huì)比較復(fù)雜而且占用大量的 CPU 資源 ，此種方案不可取。 方案二、矩陣鍵盤。矩陣鍵盤，這里采用 4X4 矩陣鍵盤，一共有 16 組情況，實(shí)現(xiàn)的方法也是利用單片機(jī)的 I/O 口，通過(guò)上拉電阻相接， 4X4 正好用到了單片機(jī)一個(gè)端口。采用這種方案既節(jié)約資源又方便，而且能夠滿足本設(shè)計(jì)的需要。 綜上所述，在本設(shè)計(jì)中我們采用方案二。 3．顯示電路模塊的選擇 顯示電路的主要任務(wù)是反應(yīng)出操作結(jié)果和 IC 卡內(nèi) 的 數(shù)據(jù) 信息。根據(jù)此，有四種方案可完成這一工作。 方案一：可用七段共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼顯示，將多 個(gè) LED 數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位 I/O 口控制，而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通，這就是動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，采用動(dòng)太掃描顯示方式，每一位 LED 的選通時(shí)間為 12ms。這個(gè)時(shí)間不能太短，因?yàn)榘l(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間太短 ,發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光太弱人眼無(wú)法看清 ,但這個(gè)時(shí)間也不能太長(zhǎng) ,否則占用CPU 時(shí)間太長(zhǎng) ,由于人眼有視覺(jué)暫留現(xiàn)象 ,只要每一位顯示時(shí)間足夠短 ,就能夠造成多位同時(shí)顯示的假象 ,每一位顯示的時(shí)間間隔不能超過(guò) 20ms,若時(shí)間表間隔太長(zhǎng) ,就會(huì) 造成閃爍現(xiàn)象 ,采用動(dòng)態(tài)掃描方式 ,可降低功率消耗。此系統(tǒng)，所需數(shù)碼管較多，操作麻煩，并且不直觀，當(dāng)然其發(fā)光數(shù)碼管價(jià)格較便宜。在本系統(tǒng)中，此方案不可取。 方 案二：用 LED 數(shù)碼管矩陣方式顯示。這種方案的顯示的原理和方案一都差不多，用16X16 點(diǎn)陣排列，將字型分成上下兩個(gè)半部，上半部 16 列，每列用一個(gè)字節(jié)表示（ 8 個(gè)點(diǎn)），下半部也是 16 列，每列也用一個(gè)字節(jié)表示（ 8 個(gè)點(diǎn)），因此，每個(gè)字需要 32 個(gè)字節(jié)來(lái)表示。當(dāng)然這樣就可以顯示漢字，但是和單片機(jī)相連較為復(fù)雜，本系統(tǒng)要許多塊這樣的16X16 點(diǎn)陣，同時(shí)這種 LED 點(diǎn)陣方式顯示， 造價(jià)較高，作為本電路，也是不可取。 方案三：采用帶中文字庫(kù)的 LCD 液晶顯示器來(lái)完成顯示， 12864 這種顯示器作為本XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)，當(dāng)然最好。便考慮到系統(tǒng)成本的問(wèn)題，帶中文字庫(kù)的 LCD 一般都比較貴，采用這種方案，勢(shì)必會(huì)增加設(shè)計(jì)成本。本設(shè)計(jì)也不采用這種方案。 方案四、采用兩行字符型顯示器。這種顯示器，用英文顯示相關(guān)信息，操作方便，價(jià)格又適中，作為本設(shè)計(jì)是最合適不過(guò)。 因此，結(jié)合上述方案，在本設(shè)計(jì)中，采用兩行字符型 1602 顯示器。 4．存儲(chǔ)器電路模塊的選擇 存儲(chǔ)器的作用在本設(shè)計(jì)中主要起到 公交車票金額或乘車次數(shù) 的存儲(chǔ)， 完成這一項(xiàng)工作方案也是多種多樣的。下面將一一介紹。 方案一、用紫外線存儲(chǔ)器 ROM，這個(gè)操作不太方便，同時(shí)本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是不斷變化的，因此這種方案不可取。 方案二、可以用海量 存儲(chǔ) 器來(lái)完成，當(dāng)然這個(gè)是完全可行的，可 以 進(jìn)行在系統(tǒng) 中 寫(xiě)，掉電后信息也不會(huì)掉失。它具有低功耗、大容量、擦寫(xiě)速度快、可整片或分扇區(qū)在系統(tǒng)中編程、擦除等特點(diǎn)。并且可由內(nèi)部嵌入的算法完成對(duì)芯片的操作，因而在各種嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種非易失性存儲(chǔ)器，它在系統(tǒng)中通常用存放程序代碼、常量表用一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的數(shù)據(jù)。這種存 儲(chǔ) 器當(dāng)然 很好，但是，價(jià)格較貴，同時(shí)和本系統(tǒng)中的單片機(jī)也不容易實(shí)現(xiàn)接口，因?yàn)閿?shù)據(jù)線和地址較復(fù)雜。 方案三、采用串行鐵叫存 儲(chǔ) 器。可在系統(tǒng)讀寫(xiě)，掉電可保存數(shù)據(jù)，用 I2C 總線進(jìn)行操作，因此需用的單片機(jī)端口較少，占用 CPU 資源較少，同時(shí)價(jià)格也不貴，唯一不足之處就是存儲(chǔ)器量沒(méi)有海量存儲(chǔ)器大。 根據(jù)上述三種方案，兼顧價(jià)格，容量和可操作性，選用第三種方案，也就是用串行E2ROM。 三、 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由六部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)、鍵盤處理電路、顯示器電路、存儲(chǔ)器電路、非接觸式IC 卡等。下面將著重討論前面五部分電路的設(shè)計(jì)過(guò)程。 （一）單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 微處理電路采用 AEMEL 公司的單片機(jī)，價(jià)格便宜、功能齊全、可靠性高、使用普遍。AT89C51 單片機(jī)是 ATMEL 公司 8 位單片機(jī)系列產(chǎn)品之一，是一種 40 引腳雙列直插式芯片。 AT89C51 有 4K FLASH； 128 字節(jié) RAM； 32 條 I/O 引線； 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器；一個(gè) 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)；一個(gè)全雙工串行口；一個(gè)片內(nèi)震蕩器和時(shí)鐘電路。此外， AT89C51XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 是用可降到 0 頻率的靜態(tài)邏輯操作設(shè)計(jì)的，并支持兩種可選的軟件節(jié)能工作方式?？臻e方式停止 CPU 工作，但允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串行口和中 斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉點(diǎn)方式保持 RAM 內(nèi)容，但振蕩器停止工作，并禁止所有其他部件的工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。它含有 4KB 可反復(fù)燒錄及擦除內(nèi)存和 128 字節(jié)的 RAM，有 32 條可編程控制的 I/O 線， 5個(gè)中斷源，指令與 MCS51 系列完全兼容。選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡(jiǎn)化，而且程序的編寫(xiě)及固化也相當(dāng)方便、靈活。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路圖 2 所示 ： 圖 2 單片機(jī)電路圖 如圖 2 所示 ,P0 口為 LCD 的八根數(shù)據(jù)總線， 、 、 三根線為 LCD 的讀寫(xiě)控制線和使能端。 、 為存貯器的兩根總線，主要 用于數(shù)據(jù)的讀取與存貯。 P1 口為矩陣鍵盤列線與行線的接口，實(shí)現(xiàn) 4X4 鍵盤，完成相關(guān)的工能操作，比如說(shuō)，數(shù)字的輸入，功能操作等。 XTAL1 和 XTAL2 口接外部晶體振蕩器，保證單片機(jī)內(nèi)部各部分有序的工作。 、 口接串行端口，分別作串行數(shù)據(jù)的接收端和發(fā)送端。 RST 與 Vss 之間連接一個(gè)下拉電阻，與 Vcc 之間連接一個(gè)電容，目的是保證可靠的復(fù)位 。 （二）鍵盤電路的設(shè)計(jì) 這里采用的是矩陣鍵盤。 矩陣鍵盤的實(shí)現(xiàn)可采用查詢的辦法，也可以采用中斷的方法。 4X4 的意思即： 4 根列線， 4 根行線，列線通上拉電阻接到電源上，因此 無(wú)按鍵按下時(shí)，各列線均為高電平。當(dāng)行線分別輸出低電平時(shí)，有健按下，相應(yīng)的列線上會(huì)出現(xiàn)低電平。根據(jù)此原理， CPU 對(duì)整個(gè)鍵盤進(jìn)行掃描。所謂掃描，即 CPU 不斷輪流對(duì)行線置低電XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 平，然后檢查列線輸入狀態(tài)，確定按鍵情況。電路如圖 3 所示 ： 圖 3矩陣鍵盤圖 鍵盤接口電路用 P2 口接成 44 結(jié)構(gòu)，共 16 個(gè)鍵。其中數(shù)字鍵 10 個(gè)，功能鍵 2 個(gè)，退格鍵和回車鍵各 1 個(gè)，有 2 個(gè)鍵暫時(shí)未用。功能鍵有查詢和通信兩鍵。查詢鍵：售卡員可以通過(guò)此鍵查詢售卡金額和售卡記錄數(shù)。 通信鍵：由于讀寫(xiě)器的存儲(chǔ)量有限，因此讀寫(xiě)器每售卡一段時(shí)間，應(yīng)將讀寫(xiě)器 中的數(shù)據(jù)通過(guò) RS232 串行接口與 PC 機(jī)通信，以便回放和清空讀寫(xiě)器中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)回放到 PC 機(jī)中后，通過(guò)分析處理，形成各種報(bào)表，以便公交公司及時(shí)掌握售卡情況。 （三）顯示電路的設(shè)計(jì) 這里采用的是兩行字符型 1602 顯示器，下面詳細(xì)介紹 1602 及其使用。 1．字符型點(diǎn)陣式 LCD 液晶顯示屏 LCD 的應(yīng)用很廣泛，簡(jiǎn)單如手表上的液晶顯示屏，儀表儀器上的液晶顯示器或者是電腦筆記本上的液晶顯示器，都使用了 LCD。在一般的辦公設(shè)備上也很常見(jiàn)，如傳真機(jī)，復(fù)印機(jī)，以及一些娛樂(lè)器材玩具等也常常見(jiàn)到 LCD 的足跡。本設(shè)計(jì)要介紹的 LCD 為字符型點(diǎn)陣式 LCD 模塊 （ Liquid Crystal Display Module） 簡(jiǎn)稱 LCM，或者是字符型 LCD。 字符型液晶顯示模塊是一類專門用于顯示字母，數(shù)字，符號(hào)等的點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。在顯示器件上的電極圖型設(shè)計(jì)，它是由若干個(gè) 5*7 或 5*11 等點(diǎn)陣符位組成。每一個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。點(diǎn)陣字符位之間有一空點(diǎn)距的間隔起到了字符間距和行距的作用。目前市面上常用的有 16 字 *1 行， 16 字 *2 行， 20 字 *2 行和 40 字 *2 行等的字符模塊組。這些 LCM 雖然顯示字?jǐn)?shù)各不相同，但是都具有相同的輸入輸出界面。 本設(shè)計(jì)將以XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 WINTECH 16*2 字符型液晶顯示模塊 WMC1602N 為例，詳細(xì)介紹字符液晶顯示模塊的應(yīng)用技術(shù)。 一般字符 LCD 模塊的控制器為日本日立新華通訊社的 HD44780 及其替代集成電路，驅(qū)動(dòng)器為 HD44100 及其替代的集成電路。 2． LCD 液晶顯示屏的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 液晶顯示模塊 WNC1602N 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分成三部分： (1).LCD 挖掘器， (2).LCD驅(qū)動(dòng)器， (3).LCD 顯示裝置。如圖 4 所示： 圖 4 LCD內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 目前大多數(shù)的 LCD 液晶顯示器的控制器都有采用一顆型號(hào)為 HD44780 的集成 電路作控制器。 HD44780 是集控制器，驅(qū)動(dòng)器于一體，專用于字符顯示控制驅(qū)動(dòng)集成電路。HD44780 是字符型液晶顯示控制器的代表電路。 HD44780 集成電路的特點(diǎn)： HD44780不僅作為控制器而且還具有驅(qū)動(dòng) 40*16點(diǎn)陣液晶像素的能力，并且 HD44780的驅(qū)動(dòng)能力可通過(guò)外接驅(qū)動(dòng)器擴(kuò)展 360 列驅(qū)動(dòng)。 HD44780 的顯示緩沖區(qū)及用戶自定義的字符發(fā)生器 CGRAM 全部?jī)?nèi)藏在芯片內(nèi)。 HD44780 具有適用于 M6800 系列 MPU 的接口，并且接口數(shù)據(jù)傳輸可為 8 位數(shù)據(jù)和 4 位數(shù)據(jù)傳輸兩種方式。 D44780 具有簡(jiǎn)單而 功能較強(qiáng)的指令集，可實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等顯示功能。由于HD44780 的 DDRAM 容量所限， HD44780 可控制的字符高達(dá)每行 80 個(gè)字，也就是5*80=400 點(diǎn)， HD44780 內(nèi)藏有 16 路行驅(qū)動(dòng)器和 40 路列驅(qū)動(dòng)器，所以 HD44780 本身就具驅(qū)動(dòng)有 16*40 點(diǎn)陣 LCD 能力（即單行 16 個(gè)字符或兩行 8 個(gè)字符）。如果在外部加一HD44100 外擴(kuò)展多 40 路 /列驅(qū)動(dòng)，則可驅(qū)動(dòng) 16*2LCD。 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 HD44780 內(nèi)藏的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表 1 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母 的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。比如數(shù)字 “1”的代碼是 00110001B（ 31H），又如大寫(xiě)的英文字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H）。 表 1 WMC1602N的 CGRAM字符圖形代碼對(duì)應(yīng)表 3． LCD 的應(yīng)用 液晶顯示模塊 LCD1602 在顯示 “ 1” 時(shí)，則我們只需將 ASCII 碼 31H 存入 DDRAM即可。 顯示時(shí)模塊把地址 31H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到數(shù)字 “ 1” 了。DDRAM 有 80bytes 空間，共可顯示 80 個(gè)字，地址與實(shí)際顯示位置的排列順序跟 LCD 的型號(hào)有關(guān)。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，如表 2 所示。其中 VSS 為地電源， VDD 接 5V 正電源，VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指