【正文】 XXXX 大學本科畢業(yè)設計 I 基于單片機的公交非接觸 IC 卡的應用設計 學生： 指導教師 ： 內容摘要 : 非接觸式 IC 卡（俗稱感應卡或射頻卡）的發(fā)展歷史僅十余年，至今已成功地應用在經濟、行政、通訊等許多場合，特別是公交行業(yè)、衛(wèi)生保健、身份識別、小區(qū)管理等，非接觸式 IC 卡有著磁卡和接觸式 IC 卡不可比擬的優(yōu)點，所以非接觸式 IC 卡一經問世，便立即引起了廣泛的關注，并以驚人的速度得到推廣和應用。本設計采用 PHILIPS 公司的 Mifare 卡作 IC 卡，設計以射頻技術為核心以單片機為控制器的 IC 卡讀寫器在公 交自動收費系統(tǒng)中的應用。制作的 IC 卡讀寫器可以實現(xiàn)制卡、售卡、自動收費等功能，具有安全、實用、方便、快捷、可靠性高的特點，解決了城市公共交通服務行業(yè)既頻繁又瑣碎的收費管理問題，有廣泛的應用前景。 關鍵詞： 單片機 非接觸式 IC 卡 讀寫器 XXXX 大學本科畢業(yè)設計 II Based on singlechip bus noncontact IC card application design Abstract: Noncontact IC card (monly known as proximity cards or RF card) The development history of more than ten years alone, has been successfully applied in the economic, administrative, munications and many other occasions, especially the bus industry, health care, identification, munity management, noncontact IC card has a magic card and contactless IC card unparalleled advantages, so noncontact IC card by the advent of one immediately attracted wide attention, and at an alarming rate to be the promotion and application. In this paper, PHILIPS39。s Mifare cards for IC cards, the design of radio frequency technology as the core for a singlechip controller IC card reader automatically charges in the bus system. The production of IC card reader system can be achieved cards, Card Vending, automatic toll collection and other functions, a safe, practical, convenient, fast, high reliability and features, to resolve the city39。s public transport servicesector is also frequently trivial charges management issues, has wide application prospect. Key words： Singlechip noncontact IC card cardreader XXXX 大學本科畢業(yè)設計 III 目 錄 一、 前言 ............................................................ 1 （一）本設計的背景 ............................................... 1 （二）本設計的目的和意義 ......................................... 1 二、 總體方案設計 .................................................... 2 （一）工作原理 ................................................... 2 （二）方案的設計 ................................................. 2 （三）方案的論證與選擇 ........................................... 3 三、 系統(tǒng)硬件電路設計 ................................................ 5 （一）單片機電路設計 ............................................. 5 （二）鍵盤電路的設計 ............................................. 6 （三）顯示電路的設計 ............................................. 7 （四）存儲器電路的設計 .......................................... 10 （五）串行通信接口電路的設計 .................................... 13 四、 系統(tǒng)軟件程序設計 ............................................... 13 （一）單片機內部數(shù)據處理程序 .................................... 14 （二）鍵盤處理程序 .............................................. 14 （三） LCD 液晶顯示程序 ........................................... 14 （四）串口通信程序 .............................................. 14 （五）存儲器程序 ................................................ 14 五、結束語 .......................................................... 14 六、致謝 ............................................................ 15 附錄 : ............................................................... 16 附錄一 設計總電路圖 ............................................. 16 附錄二 程序設計流程圖 ........................................... 18 附錄三 部分設計源代碼 ........................................... 22 參考文獻 ............................................................ 30 XXXX 大學本科畢業(yè)設計 1 一、 前言 （一）本設計的背景 隨著時代的進步，在我們的日常生活和工作中，科技含量越來越高。具有電腦相同結構，但功能精簡的小電腦，即單片機 (single chip microputer)的運用越來越多，家用電器和辦公設備的智能化、遙控化、已成為世界潮流，而這些高性能無一不是靠單片機來實現(xiàn)的。近幾年，隨著微電子技術的迅猛發(fā)展，單片機的發(fā)展速度十分驚人。它的應用也必將導致傳統(tǒng)控制技術發(fā)生重大變革。因此，學習單片機的原理，掌握單片機的應用技術，具有重要的意義 。 IC 卡是集成電路卡 Integrated CircuitCard 的簡稱 ， 將一個集成電路芯片鑲嵌在由聚氯乙烯 (PVC)或聚氯乙烯酸酯 (PVCA)材料制成的塑料卡片內封裝成卡片形狀 ， 其外形和尺寸遵循 ISO7816 系列標準，集成電路芯 片一般分為存儲卡芯片和微處理卡 芯片。 目前經常接觸到的 IC卡有兩種：接觸式的和非接觸式的 IC卡。接觸式的 IC卡通過機械觸點從讀寫器獲取能量和交換數(shù)據；非接觸式 IC卡通過線圈射頻感應從讀寫器獲取能量和交換數(shù)據，所以又稱射頻卡。目前在社會上常見的是接觸式 IC卡。它具有存儲量大（以兆為單位），保密功能強（有多重密碼設置和認證功能），可實現(xiàn)一卡多用。但是，這類卡的讀寫操作速度較慢，操作也不方便，每次讀寫時必須把卡正確地插入到讀寫器的口槽才能完成數(shù)據交換，這樣，在公交、考勤等需要頻繁讀寫卡的場合就很不方便，而且讀寫器的 觸點和卡片上 IC卡的觸腳暴露在外 ,容易損壞和搞臟而造成接觸不良。 非接觸式 IC卡是根據射頻電磁感應原理產生的。它的讀寫操作只需將卡片放在讀寫器附近一定的距離之內就能實現(xiàn)數(shù)據交換，無需任何接觸，使用中非常方便、快捷，不易損壞。 非接觸式 IC卡由 IC芯片、感應天線組成，封裝在一個標準的 PVC卡片內，芯片及天線無任何外露部分。是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項新技術 ,它成功的將射頻識別技術和 IC卡技術結合起來 ， 結束了無源 (卡中 無 電源 )和免接觸這一難題 ， 是電子器件領域的一大突破 。 卡片在一定距離范圍 (通常為5—10mm)靠 近讀寫器表面，通過無線電波的傳遞來完成數(shù)據的讀寫操作。 （二）本設計的目的和意義 為提高 IC 卡在公交系統(tǒng)的適應能力，包括用戶的各類特殊要求，抗干擾，抗惡劣環(huán)境等。 方便廣大乘客，減輕售票員的負擔 ，本設計 具有安全、實用、方便、快捷、可靠性高的特點，解決了城市公共交通服務行業(yè)既頻繁又瑣碎的收費管理問題，有廣泛的應用前景。 XXXX 大學本科畢業(yè)設計 2 二、 總體方案設計 （一）工作原理 非接觸式 IC 卡讀寫器以射頻識別技術為核心，讀寫器內主要使用了 1 片 Mifare 卡專用的讀寫處理芯片 MMM 微模塊。它是一個小型的最大操作距離達 20～ 30mm 的 Mifare讀 /寫設備的核心器件，其功能包括調制、解調、產生射頻信號、安全管理和防碰撞機制。內部結構分為射頻區(qū)和接口區(qū)：射頻區(qū)內含調制解調器和電源供電電路，直接與天線連接；接口區(qū)有與單片機相連的端口，還具有與射頻區(qū)相連的收 /發(fā)器、 16 字節(jié)的數(shù)據緩沖器、存放 64 對傳輸密鑰的 ROM、存放 3 套密鑰的只寫存儲器以及進行三次證實和數(shù)據加密的密碼機、防碰撞處理的防碰撞模塊和控制單元。這是與射頻卡實現(xiàn)無線通信的核心模塊，也是讀寫器讀寫 Mifare 卡的關鍵接口芯片。讀寫器工作時，不斷地向外發(fā)出一組固定頻率的電磁波（ ），當有卡靠近時，卡片內有一個 LG 串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器的發(fā)射頻率相同，這樣在電磁波的激勵下， LG 諧振電路產生共振，從而使電容充電有了電荷。在這個電容另一端，接有一個單向導電的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內存儲。當電容器充電達到 2V 時，此電容就作為電源為卡片上的其他電路提供工作電壓，將卡內數(shù)據發(fā)射出去或接收讀寫器發(fā)出的數(shù)據與保存。 （二）方案的設計 總體電路設計應該完成六個部分電路： 單片機及外圍電路 ， 鍵盤電路 ， 顯示電路， 存儲器電路， 串口通信電路， 非接觸式 IC 卡 。單片機采用八位機 AT89C51，根據內部的特性，完全能滿足功能要求；因為需要輸入的數(shù)字量比較多，所以鍵盤采用 4X4矩陣鍵盤；顯示器使用液晶顯示器；存儲器采用鐵電存儲器，操作方便，可靠，掉電可保存數(shù)據。下面為電路組成框圖，如圖 1： 圖 1 系統(tǒng)組成框圖 單 片 機 鍵盤 電路 顯示 電路 非接觸式IC 卡 存儲器電路 串口通信電路 XXXX 大學本科畢業(yè)設計 3 （三）方案的論證與選擇 1． IC 卡的選擇 與接觸式 IC 卡相比較 ,非接觸式卡具有以下優(yōu)點 : ⑴ 可靠性高非接觸式 IC 卡與讀寫器之間無機械接觸，避免了由于接觸讀寫而產生的各種故障。例如 :由于粗暴插卡，非卡外物 插入，灰塵或油污導致接觸不良造成的故障。 此外 ,非接觸式卡表面無裸露芯片，無須擔心芯片脫落，靜電擊穿，彎曲損壞等問題，既便于卡片印刷，又提高了卡片的使用可靠性。 ⑵ 操作方便由于非接觸通訊，讀寫器在 10CM 范圍內就可以對卡片操作，所以不必插撥卡，非常方便用戶使用。非接觸式卡使用時沒有方向性，卡片可以在任意方向掠過讀寫器表面，既可完成操作，這大大提高了每次使用的速度。 ⑶ 防沖突非接觸式卡中有快速防沖突機制 ， 能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據干擾，因此，讀寫器可以 “ 同時 ” 處理多張非接 觸式 IC 卡。這提高了應用的并行性，無形中提 高系統(tǒng)工作速度。 ⑷