【正文】 ......................................................................................... 7 圖 讀寫(xiě)器方框原理圖 ............................................................................................ 10 圖 89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ................................................................................................. 12 圖 AT89C51 最小系統(tǒng) ............................................................................................ 13 圖 IC 卡與單片機(jī)接口電路原理圖 ........................................................................ 14 圖 4*4 矩陣鍵盤(pán)示意圖 .......................................................................................... 15 圖 鍵盤(pán)掃描流程圖 ................................................................................................ 17 圖 顯示電路示意圖 ................................................................................................ 19 表 IC 卡命令格式及功能 ........................................................................................ 20 圖 復(fù)位和應(yīng)答模式圖 ............................................................................................ 21 圖 命令模式時(shí)序圖 ................................................................................................ 21 圖 輸出數(shù)據(jù)模式時(shí)序圖 ...................................................................................... 21 圖 圖數(shù)據(jù)處理模式時(shí)序圖 .................................................................................. 22 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 共 35 頁(yè) 第一章 緒 論 引言 IC 卡是利用安裝在卡中的集成電路 (IC)來(lái)記錄和傳遞信息，是一種將個(gè)人信息有效地送入信息網(wǎng)絡(luò)并獲得所需結(jié)果的有效辦法。 IC 卡與磁卡相比，具有存儲(chǔ)容量大，可靠性和安全性高等特點(diǎn)，在應(yīng)用上除了覆蓋磁卡的全部應(yīng)用范圍以外，還提供了許多磁卡所不具備的應(yīng)用特性。正是這些特性，使 IC 卡在脫機(jī)業(yè)務(wù)處理和聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)一致性等方面表現(xiàn)出前所未有的優(yōu)勢(shì)。因此 IC 卡將逐漸代替磁卡廣泛應(yīng)用于金融和商貿(mào)等信息管理領(lǐng)域，其本身有著廣闊的發(fā)展前景。 IC 卡的發(fā)展和使用情況 卡片是作為個(gè)人身份識(shí)別的手段而引進(jìn)的，而作為交易憑證的一片則早在 19世紀(jì) 80 年代就萌芽于英國(guó)了， 1950 年，美國(guó)商人設(shè)計(jì)了第一張現(xiàn)代的塑料信用卡， 1951 年美國(guó)富蘭克林銀行作為金融機(jī)構(gòu)率先發(fā)行了信用卡，到 60 年代中期，人們?cè)谒芰辖鹑诮灰卓ǖ谋趁尜N上磁條，發(fā)展成為能夠自動(dòng)讀取信息進(jìn)行在線處理的磁卡，磁卡因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，得到迅速推廠， IC 卡是近年從歐洲開(kāi)始出現(xiàn)的， IC 卡具有突出的 3S 特點(diǎn)，即 Standard(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化 )、 Smart(靈巧智能化 )、和 Security(安全性 )。因而發(fā)展迅速，在金融、通訊、交通等眾多領(lǐng)域中后來(lái)居上，即使那些磁卡己經(jīng)普及應(yīng)用的范圍也將被取而代之。 IC 卡不僅改變了現(xiàn)有多種卡的使用方法和功能作用，還不斷開(kāi)創(chuàng)出新的應(yīng)用領(lǐng)域。將 IC 卡和其他設(shè)備組成系統(tǒng)就能提供非常豐富的服務(wù)功能，把這些功能與生產(chǎn)或流通領(lǐng)域有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，將出現(xiàn)令人意想不到的奇跡，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。隨著信息技術(shù)的發(fā)展， IC 卡作為一種先進(jìn)的信息存儲(chǔ)介質(zhì)，它的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各國(guó)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活、軍事等各個(gè)方而，將來(lái)更有著廣闊的發(fā)展空間。 IC 卡的應(yīng)用在國(guó)外發(fā)展很快。法國(guó)作為 IC 卡的誕生 地，也是 IC 卡應(yīng)用的先驅(qū)。據(jù) Innovation 國(guó)際發(fā)明組織的統(tǒng)計(jì)， 至 全世界 IC 卡硬件產(chǎn)品中， IC 卡及讀寫(xiě)器產(chǎn)量分別為 4200 萬(wàn)張和 87700 臺(tái)，其中法國(guó)分別占 98%和 71%，處于領(lǐng)先地位?，F(xiàn)在，法國(guó)在 IC 卡應(yīng)用的廣泛程度和普及性方而也都處于先進(jìn)行列。美國(guó)是信用卡的發(fā)源地，擁有兩家最大的發(fā)卡組織 Master 和 VISA, 1993 年僅 Master 卡和 VISA卡的發(fā)卡量即達(dá) 億張，消費(fèi)額達(dá) 8250 億美元。當(dāng)前，金融中已開(kāi)始用 IC 卡取代磁卡。在美國(guó)， IC 卡還成功應(yīng)用在校園，交通部門(mén)， 身份驗(yàn)證，作戰(zhàn)指揮等領(lǐng)域。德國(guó)的德意志銀行從 93 年 5 月起，為它的 160 萬(wàn)客戶(hù)提供了智能卡，持卡者不僅可以在德意志銀行國(guó)內(nèi) 1400 個(gè) ATM 機(jī)中提款，還可在 17000 個(gè)其他銀行的 ATM 機(jī)中提款，并且還適用于全歐 4 萬(wàn)個(gè) ATM 機(jī)。德國(guó)從 94 年年底開(kāi)始，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè) 還把使用了近 100 年的醫(yī)療證退役，由智能 IC 卡取代。在港臺(tái)方面，臺(tái)灣發(fā)展 IC卡不僅在于臺(tái)灣本身的應(yīng)用，還在于要發(fā)展成為世界上最重要的 IC 卡生產(chǎn)基地。金融 IC 卡將把公共汽車(chē)卡、加油卡、停車(chē)卡、家庭 /企業(yè)銀行卡、自動(dòng)售貨卡五者結(jié)合成為五合一卡。香港是世界上三大金融中心之一 ，信用卡的發(fā)卡量超過(guò) 500萬(wàn)張，平均每人 張以上。香港有兩大 ATM 自動(dòng)提款及網(wǎng)絡(luò)，匯豐系統(tǒng)有 1300臺(tái) ATM 機(jī)，銀通系統(tǒng)有 1000 余臺(tái) ATM 機(jī)。另外還有大大小小 80 個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持著300 萬(wàn)臺(tái)閱讀器組成的信用卡 /儲(chǔ)蓄卡網(wǎng)絡(luò)?？梢钥吹轿覈?guó)的一些領(lǐng)域，如電信、交通、醫(yī)療等等部門(mén)，使用 IC 卡也己經(jīng)很普遍，很多單位也已經(jīng)使用 IC 卡來(lái)進(jìn)行人員和財(cái)務(wù)管理。在金融上我國(guó)還基本上是使用磁卡，但是由于 IC 卡的諸多優(yōu)點(diǎn)，在不久將來(lái)用 IC 卡取代磁卡己經(jīng)是必然趨勢(shì)。 1993 年 7 月我國(guó)電子工業(yè)部協(xié)同銀行、郵電及有關(guān)部門(mén)提出了命名為 “金 卡 ”的專(zhuān)項(xiàng)工 程 ，總目標(biāo)是 :用 10 年左右的時(shí)間，在個(gè)國(guó) 400 個(gè)大中城市及部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)縣區(qū)推廣使用卡基支付工具，在這些覆蓋了 3 億城市人口的地區(qū)，發(fā)卡總量要達(dá)到 2 億張，年交易額達(dá)到一萬(wàn)億元。預(yù)計(jì)在未來(lái)的十年中，按金卡工程的總目標(biāo)為 2 億張卡估算，如果到 2020年，在 3 億城市人日中推廣信用卡，若人均一張就是 3 億張卡， IC 卡所需芯片達(dá)3 億張。若 ATM 的應(yīng)用達(dá)到臺(tái)灣當(dāng)前水平，全國(guó)就需要 萬(wàn)臺(tái) ECR 和 POS，在全國(guó)大、中型市場(chǎng)的配備率如要達(dá) 20%，則至少需要 200 萬(wàn)臺(tái)，而這些設(shè)備的壽命僅 35 年，十年之需至少在 500 萬(wàn) 臺(tái)以上，專(zhuān)家們預(yù)測(cè)在未來(lái)十年間，金卡工程對(duì)電子產(chǎn)品、軟件 產(chǎn)業(yè) 的需求，將提供 1000 億元以上的市場(chǎng)，這對(duì)我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，更是巨大的推動(dòng)力。 IC 卡應(yīng)用技術(shù) IC 卡比磁卡存儲(chǔ)容量大，可靠性和安全性高，在應(yīng)用上除了覆蓋磁卡的全部應(yīng)用范圍以外，還提供了許多磁卡所不具備的應(yīng)用特性。正是這些特性，使 IC 卡在脫機(jī)業(yè)務(wù)處理和聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)一致性等方面表現(xiàn)出前所未有的優(yōu)勢(shì)。 IC 卡雖然有很強(qiáng)的功能，但僅當(dāng) IC 卡加入到應(yīng)用系統(tǒng)中，構(gòu)成發(fā)行商、應(yīng)用系統(tǒng)和持卡人之間的數(shù)據(jù)傳輸媒介時(shí)，才能有效地發(fā)揮其優(yōu) 勢(shì)。一個(gè)好的 IC 卡應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)具備良好的應(yīng)用特性和性能價(jià)格比，還要有好的安全特性。 IC 卡最初是為了解決金融交易中的安全性問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，它帶來(lái)全新的交易概念與巨大的優(yōu)勢(shì)。很快，這一優(yōu)勢(shì)也為其他應(yīng)用部門(mén)所看中，使之廣泛應(yīng)用于電話、醫(yī)療保健、路禁控制和門(mén)鎖控制等等系統(tǒng)中。隨著時(shí)間的推移，應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，使用 IC 卡的數(shù)量呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。同時(shí)，為了不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求， IC 卡制造商們?nèi)嗽诓粩嗟叵蚴袌?chǎng)推出新的 IC 卡， IC 卡的價(jià)格將隨著使用量畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 共 35 頁(yè) 的增加而逐年下降，所有這些，無(wú)疑又會(huì)大大推進(jìn) IC 卡在各個(gè)領(lǐng)域的普及。 IC卡 在應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于良好的機(jī)器讀寫(xiě)能力、共同認(rèn)可的安全防范技術(shù)和相對(duì)較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力 ： IC 卡是一種電路卡，它在機(jī)器讀寫(xiě)性能上遠(yuǎn)優(yōu)于磁卡和光卡，無(wú)需往復(fù)的機(jī)械動(dòng)作即可完成人機(jī)卡之間的多次會(huì)話過(guò)程，使卡在應(yīng)用時(shí)更容易進(jìn)行操作與相互驗(yàn)證，給卡的應(yīng)用開(kāi)發(fā)者和使用者都帶來(lái)了極大的便利。 IC 卡采用了為國(guó)際上各種開(kāi)發(fā)者與使用者所共同認(rèn)可的半導(dǎo)體密碼存放于軟件加密技術(shù)，它可以有效地阻止卡的非法復(fù)制與數(shù)據(jù)的篡改。應(yīng)用 設(shè)備可以在脫離網(wǎng)絡(luò)的情況下，不需要人工干預(yù)，即可對(duì) IC 卡進(jìn)行鑒別，以確定該卡是否是本系統(tǒng)所許可的，是否可在該應(yīng)用場(chǎng)合中使用等。通過(guò)持卡人輸入 PIN，與卡內(nèi)一組密碼比較，可以確認(rèn)持卡人的身份。這些特點(diǎn)使 IC 卡能成為傳導(dǎo)媒體，再加上認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密等功能，使卡能夠脫離網(wǎng)絡(luò)使用。 IC 卡成為數(shù)據(jù)媒體 在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)使用中，系統(tǒng)必須對(duì)所有持卡人建立一份身份與使用的檔案。在磁卡系統(tǒng)中，這組檔案存放在中心數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)，持卡人每次使用都需通過(guò)終端，以網(wǎng)絡(luò)形式從數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中提出那份與自己相關(guān) 的檔案?，F(xiàn)在 IC 卡的存儲(chǔ)能力增加了，這份相關(guān)信息可以存放在 IC 卡中，終端設(shè)備交易的實(shí)時(shí)性明顯改善，使用的靈活性也大大增加。 IC 卡三大特點(diǎn)的結(jié)合，構(gòu)成了 IC 卡應(yīng)用的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，它一方面降低了對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)程度，提高了相應(yīng)速度 ； 另一方面對(duì)發(fā)行商、應(yīng)用商和持卡者三方面的利益提供了有效的保護(hù)手段，解決了以前所難于解決的關(guān)鍵問(wèn)題，為 IC 卡的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。 IC 卡應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，這里僅根據(jù)現(xiàn)有的應(yīng)用提供部分應(yīng)用領(lǐng)域 ： ，可以作為信用卡、現(xiàn)金卡、證券卡或電子資金轉(zhuǎn)賬卡等。 明卡使用，如身份證、駕駛執(zhí)照、會(huì)員卡等。 、保健等領(lǐng)域， IC 卡可以用于健康卡、少兒疫苗卡、就診卡等。 ，可以用 IC 卡作為優(yōu)惠卡、結(jié)算卡、服務(wù)卡等。 ，可以用 IC 卡取代公交或地鐵月票，可以改變?cè)袑?duì)月票的當(dāng)月有效限制為有效次數(shù)限制。還可用于公路付費(fèi)和停車(chē)付費(fèi)等場(chǎng)合。 卡電話卡，這是至目前為止 IC 卡用量最大的一種應(yīng)用。用 IC 卡公用電話替代磁卡電話與投幣電話即可杜絕欺詐行為，又可省去攜帶零錢(qián)所帶來(lái)的麻煩。此外， IC 卡在數(shù)字移動(dòng)通訊網(wǎng)中，以身份卡及 保密卡方式投入使用，避免了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 共 35 頁(yè) 因冒用用戶(hù)電話號(hào)碼給用戶(hù)帶來(lái)的損失，是通訊行業(yè)中一個(gè)成功的應(yīng)用。 卡在門(mén)禁系統(tǒng)、設(shè)備使用等情形中，以鑰匙卡的形式出現(xiàn)，使 “鎖 ”有了新的一個(gè)層次定義。 卡還可集各種服務(wù)功能于一身，如企業(yè)的員工卡、校園 “一卡通 ”等即屬此類(lèi)，持卡人可以用卡進(jìn)行考勤、開(kāi)門(mén)、就餐、借閱圖書(shū)等。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 共 35 頁(yè) 第二章 SLE4442 卡接口電路和讀寫(xiě)控制 接觸式 IC 卡的接口電路和一般控制 IC 卡的接口電路是連接 IC 卡與讀寫(xiě)機(jī)具的通路，由它 實(shí)現(xiàn)對(duì) IC 卡的供電，并滿(mǎn)足不帶電插拔的要求。 IC 卡供電電路 IC 卡接口設(shè)備中的 IC 卡供電電路應(yīng)是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立于其他回路，并提供完善的過(guò)流保護(hù)措施的穩(wěn)壓電路，這是由于 IC 卡接口設(shè)備是一個(gè)獨(dú)立于 IC 卡的設(shè)備，當(dāng)有卡插入時(shí)，接口設(shè)備便開(kāi)始向 IC 卡提供其所需的電力。如果插入的是一張電源與地?fù)舸┑膲目?，或是一個(gè)金屬片之類(lèi)的物質(zhì)，就會(huì)造成供電回路的短路現(xiàn)象，若 IC 卡接口設(shè)備中無(wú)過(guò)流保護(hù)回路，就會(huì)干擾整個(gè)設(shè)備的正常工作。 圖 所示是供電電路示意。 + 5 vV i nG N D至 I C 卡+ 5 vV i nG N D接 口 設(shè) 備 供 電+ 8 ~ 1 5 V短 路 報(bào) 警 指 示I C 卡 上 電 控 制 圖 IC 卡接口設(shè)備的供電回路 IC 卡卡座接口電路 IC 卡的邏輯接口電路一般采用集電極開(kāi)