【正文】 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)非接觸式IC卡讀寫 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目： 基于單片機(jī)的非接觸式IC卡的讀寫 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于 保密 □，在_________年解密后適用本授權(quán)書。 不保密 □。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 摘 要非接觸式IC卡是IC卡領(lǐng)域的一項(xiàng)新興技術(shù)，它是射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。由于非接觸式IC卡具有操作快捷、抗干擾性強(qiáng)、工作距離遠(yuǎn)、安全性高、便于“一卡多用”等特點(diǎn)，在自動(dòng)收費(fèi)、身份識(shí)別和電子錢包等領(lǐng)域具有接觸式IC卡所無(wú)法比擬的優(yōu)越性，具有廣闊的市場(chǎng)前景。非接觸式IC卡讀卡器是非接觸式IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。本論文介紹了非接觸式IC卡其特點(diǎn)、種類、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)、典型應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)介紹了Philips公司的MIFARE技術(shù)，對(duì)MIFARE卡片和MIFARE非接觸式IC卡的讀寫組件MFRC500進(jìn)行了全面的闡述；在此基礎(chǔ)上，論文詳細(xì)地闡述了非接觸式IC卡讀卡器的硬件和軟件設(shè)計(jì)，給出了每一部分的實(shí)際電路圖和應(yīng)用程序。讀卡器的硬件設(shè)計(jì)包括數(shù)碼管及LED狀態(tài)顯示電路、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路、MCU的連接、ZLG500AT讀卡模塊等幾部分的設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)分為ZLG500AT模塊的應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和顯示部分。關(guān)鍵詞： IC卡、非接觸式、ZLG500AT讀卡模塊、讀卡器Abstract Contactless IC Card is one kind of new technology in the field of IC card, which is the bination of RF technology and IC card technology. Because contactless IC card has some advantages over mon IC card such as its high working speed,good anti jamming quality,long working distance, there will be a good prospect for it in many fields such as automatic pricing,identity distinguishing,electric wallet and so on. The contactless IC card reader is one of the key devices of a contactless IC card system. At first this paper generally introduces the IC card,including its feature,type,international standard,key technology and typical usage. After that the MIFARE technology developed by PHILIPS Semiconductors is introduced in detail. Based on these, the paper discusses the design of the contactless IC card reader in detail, including the circuit design and software design. The reader39。s circuit is made up of power supply circuit,LED and display circuit,buzzer drive circuit,MCU interface circuit ,ZLG500AT readwrite module and so on. The software design includes programming of ZLG500AT module and programming of main program. KEYWORDS: IC Card, contactless, ZLG500AT readwrite module, Card reader目 錄摘 要 3Abstract 4目 錄 5第一章 緒論 7167。 7167。 IC卡的分類 8167。 8 8 9167。 IC卡的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 9第二章 MIFARE技術(shù) 11167。 MIFARE 1非接觸式IC卡的功能組成 11 RF射頻接口電路 11 12167。 MIFARE 1卡片的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 13167。 MF RC500 讀寫芯片簡(jiǎn)介 14第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 15167。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 15167。 15 AT89S52簡(jiǎn)介 15 單片機(jī)復(fù)位電路 16167。 MAX7219及數(shù)碼管顯示 16 MAX7219簡(jiǎn)介 16 MAX7219與單片接口電路 18167。 WBL500UG模塊 19 概述 19 基本參數(shù) 19 19 20 21167。、工作狀態(tài)指示燈與單片機(jī)接口 21 21 22167。 22 MAX 232芯片簡(jiǎn)介 22 23第四章 軟件設(shè)計(jì) 24167。 24167。 24167。 26第五章 系統(tǒng)調(diào)試 28 串口通信 28 28 29第六章 總結(jié)與展望 30結(jié)束語(yǔ) 31致 謝 32參考文獻(xiàn) 33附錄A 硬件電路圖 34附錄B 軟件主程序 35第一章 緒論167。 前言 IC卡的概念是70年代初提出來(lái)的[1]，法國(guó)布爾(BULL)公司于1976年首先創(chuàng)造出IC卡產(chǎn)品，并將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到金融、交通、醫(yī)療、身份證明等多個(gè)行業(yè)，它將微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，提高了人們生活和工作的現(xiàn)代化程度。在此后的十幾年間，除法國(guó)的布爾公司之外，世界上先后有Motorola、TI、Thomson、Hitachi、OKI、Toshiba、Sharp、Atmel、Gemplus、Schlumberger、Philips等十幾家公司相繼投入了智能卡芯片和卡片成品的開發(fā)與生產(chǎn)，形成了一個(gè)世界性的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 當(dāng)前，用于信息處理的卡片種類繁多，而且基本上都采用了較新的技術(shù)，IC卡脫穎而出的原因在于它對(duì)于磁卡、PET卡、光卡和凸字卡等其它種類的卡具有以下突出的特點(diǎn)： ⑴存儲(chǔ)容量大 ⑵安全性高。 ⑶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求不高。 正是由于這些特點(diǎn)，使得IC卡從誕生至今雖然只有短短數(shù)年，但其市場(chǎng)卻遍布世界各地。在全球智能卡蓬勃發(fā)展之際，中國(guó)于1993年提出了“金卡工程”。金卡工程是以電子貨幣應(yīng)用為重點(diǎn)的各類卡基應(yīng)用系統(tǒng)工程，是為了實(shí)現(xiàn)電子貨幣大范圍流通的跨部門、跨地區(qū)和跨世紀(jì)的系統(tǒng)工程。在“金卡工程”提出至今15年來(lái)，我國(guó)IC卡應(yīng)用發(fā)展迅猛，累計(jì)發(fā)卡約15億張，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅2003年一年，[2]。IC卡目前已在商貿(mào)、交通、電信、醫(yī)療、衛(wèi)生保健、社會(huì)保險(xiǎn)、金融、稅務(wù)、工商、公安、組織機(jī)構(gòu)代碼和城市公共事業(yè)管理等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并取得了初步的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。它對(duì)提高現(xiàn)代化管理水平和人民的生活質(zhì)量，推動(dòng)整個(gè)社會(huì)信息化進(jìn)程具有重要作用。本課題正是在這種環(huán)境下提出的。167。 IC卡的分類 IC卡可以按照多種方法進(jìn)行分類[3]，根據(jù)卡中所鑲嵌的集成電路的不同可以分成以下三類：（1）存儲(chǔ)器卡 （2）邏輯加密卡 （3）CPU卡 嚴(yán)格意義講，只有CPU卡才是真正的智能卡[4]。167。 非接觸式IC卡 非接觸式IC卡的特點(diǎn) 非接觸式IC卡無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線方式與讀寫設(shè)備進(jìn)行通訊，與接觸式IC卡相比具有一下特點(diǎn)[5]： （1）操作快捷卡與讀卡器之間為無(wú)線通訊，使用時(shí)無(wú)需插拔卡及固定方向。（2）高抗干擾性 非接觸式IC卡具有防沖突機(jī)制，在多張卡片同時(shí)進(jìn)入讀卡器工作范圍時(shí)能夠防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，允許多張卡片同時(shí)操作，相對(duì)接觸式IC卡增加了“并行”處理能力。 （3）配合具體應(yīng)用具有多種工作距離 非接觸式IC卡中既有作用距離為幾米、可用于高速公路收費(fèi)系統(tǒng)[5]中的遠(yuǎn)距離卡，又有作用距離為幾厘米、可用于電子錢包的近距離卡，使得系統(tǒng)配置靈活多樣。 （4）高可靠性 非接觸式IC卡與讀卡器之間無(wú)機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障，同時(shí)無(wú)需擔(dān)心由于觸點(diǎn)損壞或脫落而導(dǎo)致卡片失效，提高了應(yīng)用的可靠性及設(shè)備和卡的壽命。 （5）可適合于多種應(yīng)用 接觸式IC卡的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使其可以一卡多用，能用于不同的系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)置不同的密碼和訪問(wèn)條件[6]。 （6）高安全性 非接觸式IC卡的序列號(hào)是唯一的，制造商在產(chǎn)品出廠前將此序列號(hào)固化于卡內(nèi)芯片中，不可再更改，使用時(shí)非接觸式IC卡于讀卡器要進(jìn)行三次相互認(rèn)證，而且通訊過(guò)程中所有的數(shù)據(jù)都加密，卡內(nèi)各個(gè)扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問(wèn)條件。 非接觸式IC卡的關(guān)鍵技術(shù) 非接觸式IC卡的工作特點(diǎn)使其在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中存在一些技術(shù)難點(diǎn)，主要集中在芯片制造和卡片封裝上，這些關(guān)鍵技術(shù)是： （1）射頻技術(shù) 非接觸式IC卡是射頻技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，非接觸式IC卡的射頻技術(shù)有以下特殊要求：由于IC卡的尺寸限制，使大部分非接觸式IC卡的內(nèi)部不帶電池，需要由讀寫設(shè)備通過(guò)無(wú)線方式供電，經(jīng)過(guò)卡內(nèi)的穩(wěn)壓電路產(chǎn)生芯片工作所需的直流電壓。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1－1： 圖1－1 非接觸式IC卡內(nèi)部結(jié)構(gòu) （2）低功耗技術(shù) 對(duì)于卡內(nèi)有電池和無(wú)電池的非接觸式IC卡來(lái)說(shuō)降低芯片功耗以提高卡片壽命和保證一定的工作距離都非常重要?？▋?nèi)芯片一般采取低壓低功耗CMOS工藝制造，并在電路設(shè)計(jì)中采用“休眠模式”等技術(shù)以降低功耗。 （3）封裝技術(shù) 由于非接觸式IC卡中需要封裝天線、芯片和片外電容等部件，為確?？ㄆ拇笮?、厚度、柔韌性，需要特殊的封裝技術(shù)。 （4）安全技術(shù) 非接觸式IC卡以卡用芯片的物理安全技術(shù)、卡片制造的安全技術(shù)和卡的通訊安全技術(shù)這三個(gè)方面的內(nèi)容構(gòu)成其強(qiáng)大的安全技術(shù)。 167。 IC卡的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)非接觸式IC卡表面無(wú)觸點(diǎn)，因此接口設(shè)備與非接觸式卡的通信方式與接觸式卡不同，提供電源的方式也不同，為此ISO/IEC根據(jù)接口設(shè)備與IC卡作用距離的不同而定義了三個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如表1－1所示：表1－1 非接觸式IC卡國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn) 卡類型 作用距離（約） ISO/IEC10536 密耦合 0～10MM ISO/IEC 14443 近耦合 0～100MM ISO/IEC 15693 疏耦合 0～1000MM 其中ISO/IEC 14443又分為TypeA和Type B兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。本課題開發(fā)的非接觸式IC卡讀寫設(shè)備即是基于ISO/IEC 14443 TypeA標(biāo)準(zhǔn)的。 第二章 MIFARE技術(shù)167。 MIFARE 1非接觸式IC卡的功能組成 如圖2－1所示為MIFARE 1 S50非接觸式IC智能射頻卡的功能組成圖[7]。圖2－1 MIFARE 1 S50非接觸式IC智能射頻卡的功能組成圖 整個(gè)卡片包含了兩個(gè)部分，RF射頻接口電路和數(shù)字電路部分。 RF射頻接口電路 在RF射頻接口電路中，主要包括有波形轉(zhuǎn)換模塊。，一方面送調(diào)制/解調(diào)模塊，另一方面進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換，將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后對(duì)其整流濾波，由電壓調(diào)節(jié)模塊對(duì)電壓進(jìn)行進(jìn)一步的處理，包括穩(wěn)壓等，最終輸出供給卡片上的各電路。 POR模塊主要是對(duì)卡片上的各個(gè)電路進(jìn)行POWERONRESET（上電復(fù)位），使各電路同步啟動(dòng)工作。 數(shù)字電路模塊 （1）ATR模塊：Answer to Request(請(qǐng)求之應(yīng)答)當(dāng)一張MIFARE 1卡片處在卡片讀卡器的天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)，程序員控制讀卡器向卡片發(fā)出REQUEST all(或REQUEST std)命令后，卡片的ATR將啟動(dòng)，將卡片Block 0中的