【正文】 主程序流程圖 數(shù) 字 鍵 處 理延 時(shí)按 鍵 識(shí) 別數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 和 處 理有 鍵 按 下數(shù) 字 鍵鍵 盤 處 理 結(jié) 束功 能 鍵 處 理N開(kāi) 始Y 圖 按鍵處理流程圖 中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 19 頁(yè) 共 31 頁(yè) 開(kāi) 始按 下 扣 費(fèi) 鍵顯 示 器 提 示扣 費(fèi) 成 功 ,蜂 鳴提 示余 額 不 足操 作 失 敗蜂 鳴 器 提 示按 下 扣 除 金 額按 下 扣 費(fèi) 金 額 數(shù) 字 鍵按 下 確 定 鍵結(jié) 束YN輸 入 正 確 按 下 清 除 鍵NY 圖 扣費(fèi)過(guò)程流程圖 充值子程序流程圖 充值階段， IC 卡售飯機(jī)讀出卡里的余額，就餐者在充值交納一定的金額后，由工作人員通過(guò)鍵盤輸入次此充值金額，售飯機(jī)自動(dòng)將此次充值金額加入卡中。 中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 18 頁(yè) 共 31 頁(yè) 流程框圖 讀 卡按 鍵 處 理系 統(tǒng) 初 始 化非 法 卡 報(bào) 警Y卡 插 進(jìn) 否寫(xiě) 卡延 時(shí)NYN開(kāi) 始 子程 序流程圖 .1 扣費(fèi)子程序流程圖 就餐階段，即實(shí)現(xiàn)扣費(fèi)功能，屬于正常使用階段。按鍵處理程序完成 按鍵的識(shí)別與處理工作。從結(jié)構(gòu)上看，系統(tǒng)控制軟件主要包括一個(gè)主程序，顯示器驅(qū)動(dòng)程序和智能 IC 卡驅(qū)動(dòng)程序。 B U Z 1B UZ Z E RQ1P N PR24 .7 kR52k+5vB U Z 圖 蜂鳴報(bào)警電路 中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè) 共 31 頁(yè) 4 軟件設(shè)計(jì) 軟件的編程設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，是硬件系統(tǒng)的靈魂，也是能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的關(guān)鍵。但是鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進(jìn)行鍵 功能操作，否則按一次鍵，有可能會(huì)連續(xù)多次進(jìn)行同樣的鍵操作。當(dāng)有按鍵閉合時(shí)，與閉合鍵相連的兩條 I/O 口線之間短路。在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。參數(shù)設(shè)定的情況如下： 位名 設(shè)置 D 0=顯示功能關(guān) 1=顯示功能開(kāi) C 0=無(wú)光標(biāo) 1=有光標(biāo) B 0=光標(biāo)不閃爍 1=光標(biāo)閃爍 (5) 設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動(dòng)方向指令 中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共 31 頁(yè) 功能：使光標(biāo)移位或使整個(gè)顯示屏幕移位。 (2) 光標(biāo)歸位指令 功能： 1 把光標(biāo)撤回到顯示器的左上方 。以下是 1602 的 16 進(jìn)制 ASCII 碼表地址：讀的時(shí)候，先讀左邊那列，再讀上面那行，如：感嘆號(hào)！的 ASCII 為 0x21，字母 B 的 ASCII為 0x42（前面加 0x表示十六進(jìn)制）。 （ 3） 顯示特點(diǎn)：全屏幕點(diǎn)陣。它由若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等 點(diǎn)陣 字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 31 頁(yè) 可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好）。在輸出數(shù)據(jù)期間，任何 ―啟動(dòng)狀態(tài) ‖和 ―停止?fàn)顟B(tài) ‖均被屏蔽掉。需要注意的是：脈沖的下降沿之后， I/O 線上的第一位數(shù)據(jù)變?yōu)橛行?。每條命令都以一個(gè) ―啟動(dòng)狀態(tài) ‖開(kāi)始。當(dāng) RST 線從 H 狀態(tài)置到 L 狀態(tài)時(shí)，第一個(gè)數(shù)據(jù)位的內(nèi)容被送到 I/O 線上。 表 SLE4442 IC 卡管腳功能 引腳號(hào) 標(biāo)記符號(hào) 功能 CI VCC +5V電壓輸入 C2 RST 復(fù)位 C3 CLK 串行時(shí)鐘輸入 C4 NC 空 C5 GND 地 C6 NC 空 C7 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出 C8 NC 空 C1 C2 C5 C6 C7 C3 C8 C4 VCC RST CLK NC GND NC I/O NC 中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 31 頁(yè) IC 卡接口電路 在此電路中，由于 AT89S51 是主控芯片，因此 AT89S51 需要完成對(duì) IC 芯片的復(fù)位、讀寫(xiě)等操作。 中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 31 頁(yè) SLE4442 具有一個(gè)安全邏輯，用于控制存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)操作。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路電路圖如圖 所示。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)該 持續(xù) 24個(gè)振蕩周期 (即二個(gè)機(jī)器周期 )以上。 （ 2）復(fù)位及復(fù)位電路 復(fù)位操作：復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。定時(shí)元件一般通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。對(duì) 51 系列單片機(jī)而言，最小系統(tǒng)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。 另外，本系統(tǒng)還有一個(gè)重要的 組成部分插卡接口，即 SLE4442，該部分主要是用于IC 卡插入，是本系統(tǒng)相當(dāng)重要的組成部分。 中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 8 頁(yè) 共 31 頁(yè) 3 硬件電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用單片機(jī)作 AT89S51 為本設(shè)計(jì)的核心元件。 LCD 液晶顯示是投射光顯示，價(jià)格稍高、體積小、耗電低、圖像質(zhì)量高，適用于各類顯示屏的設(shè)計(jì)，如電腦液晶屏、手機(jī)屏幕等。 顯示器選擇 顯示器是最常用的輸出顯示設(shè)備，其種類很多，但在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最常用的是發(fā)光二極管顯示器（ LED）和液晶顯示器（ LCD）兩種。 與獨(dú)立式鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O 口，適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合。按鍵位于行列線的交叉點(diǎn)上，一個(gè) 4*4 的矩陣式結(jié)構(gòu)就可以構(gòu)成一個(gè)含有 16 個(gè)按鍵的鍵盤。在按鍵被按下和沒(méi)有按下時(shí) I/O 口電平剛好相反。 綜合上述考慮，本系統(tǒng)選用西門子 SLE4442 邏輯加密型 IC 卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和身份的識(shí)別。 （ 2）邏 輯加密卡 邏輯加密卡內(nèi)設(shè)有硬件邏輯加密電路，只有在輸入密碼正確后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的改寫(xiě)，否則數(shù)據(jù)只能被讀出。存儲(chǔ)卡的容量從幾十字節(jié)到幾千字節(jié)不等。 (1) 接觸型 IC 卡 接觸型 IC 卡的表面有 6 個(gè)或 8 個(gè)金屬觸點(diǎn)，只有在 IC 插入讀寫(xiě)器內(nèi)后，在微處理器的控制下才能夠完成的讀寫(xiě)操作。 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 根據(jù)所述 IC 卡售飯機(jī)的功能特點(diǎn)，售飯機(jī)系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)的輸入、顯示和處理三種功能，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 如果就餐者卡中的余額小于消費(fèi)的金額，售飯機(jī)則給出報(bào)警音，提示操作不能成功。 中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 5 頁(yè) 共 31 頁(yè) 2 系統(tǒng)總體方案及硬件 選擇 系統(tǒng)功能說(shuō)明 食堂 IC卡售飯機(jī)系統(tǒng)作為食堂收費(fèi)終端，根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境，應(yīng)具有如下功能特點(diǎn)，以適用不同階段數(shù)據(jù)處理。 IC 卡采用了西門子公司的 SLE4442 邏輯加密卡。加深了我對(duì)單片機(jī)的理解和應(yīng)用以及掌握單片機(jī)與外圍接口的一些方法和技巧，還更進(jìn)一步掌握了 C 語(yǔ)言編程的一些技巧。其次，在整個(gè)系統(tǒng)的軟件的編寫(xiě)調(diào)試過(guò)程中，自己能夠?qū)W會(huì)很多專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步鞏固自己的編程能力，使自己的計(jì)算機(jī)能力進(jìn)一步提高。該系統(tǒng)具有充值、扣費(fèi)、報(bào)警等功能。在未來(lái)的幾年中， IC 卡將會(huì)越來(lái)越多地滲入到人們的生活中。不斷擴(kuò)大 IC 卡的應(yīng)用領(lǐng)域已成為社會(huì)發(fā)展的必然需求。隨著中國(guó)人口的不斷增加， IC 卡進(jìn)入一些企事業(yè)單位就成了一種不可擋的趨勢(shì)。 公交管理系統(tǒng)。對(duì)于用戶而言， IC 卡中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 3 頁(yè) 共 31 頁(yè) 收費(fèi)可消除收費(fèi)人員入戶的騷擾和準(zhǔn)備現(xiàn)金零錢的煩惱；同時(shí)，還有利于用戶根據(jù)自家用電、用水、用煤氣的情況，進(jìn)行計(jì)劃消費(fèi)。 IC 卡收費(fèi)系統(tǒng)。 信用卡，即貸記卡，有小額信貸功能，即可以小額透支。 1995 年底，國(guó)家金卡辦為統(tǒng)籌規(guī)劃全國(guó) IC 卡的應(yīng)用，組織擬定了（金卡工程非銀行卡應(yīng)用總體規(guī)劃）。 IC 卡發(fā)展與應(yīng)用 IC 卡的開(kāi)發(fā)、研制與應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及到計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)、軟件、卡的讀寫(xiě)設(shè)備、應(yīng)用機(jī)具等多種產(chǎn)品領(lǐng)域的多種技術(shù)學(xué)科。 這些電子儀器很多都是由芯片控制的，由于單片機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，比如集成度高，功能強(qiáng)，通用性好，尤其是它具有體積小，重量輕，能耗低，價(jià)格便宜，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使單片機(jī)迅速得到了推廣應(yīng)用。 隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，在我們生活的萬(wàn)千世界里，人類已進(jìn)入了科學(xué)技術(shù)空前發(fā)展的中北大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 頁(yè) 共 31 頁(yè) 信息高速化社會(huì)。最終實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的充值、扣費(fèi)、復(fù)位、報(bào)警等功能。 本此設(shè)計(jì)的食堂 IC 卡系統(tǒng)利用單片機(jī) AT89S51 控制整個(gè)系統(tǒng) 。 本次設(shè)計(jì)采用單片機(jī)，外加液晶顯示電路、按鍵控制電路、 IC 卡接口電路、蜂鳴器報(bào)警電路，可以實(shí)現(xiàn)充值、扣費(fèi)、報(bào)警等多項(xiàng)功能。此類卡具有智能又方便攜帶的優(yōu)點(diǎn)，為現(xiàn)代信息處理和傳輸提供了一種全新的方法。 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，超大規(guī)模集成電路、大容量存儲(chǔ)芯片以及信息安全技術(shù)的發(fā)展， IC 技術(shù)也在不斷進(jìn)步，應(yīng)用領(lǐng)域不斷地?cái)U(kuò)大，以 IC 卡為媒介的單片機(jī)售飯系統(tǒng)就是一個(gè)例子。本系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)低功耗，可靠性，智能化及低成本等特點(diǎn)。顯示部分采用LCD1602 液晶顯示器，能夠支持 字符 和數(shù)字輸出，簡(jiǎn)單明了。 設(shè)計(jì)結(jié)果表明，此系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，維修方便，能夠廣泛應(yīng)用于各種單位的食堂中。在這個(gè)瞬息萬(wàn)變的信息社會(huì)里，隨著大規(guī)模集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在測(cè)試技術(shù)方面的廣泛應(yīng)用，逐步形成了一種完全突破傳統(tǒng)概念的新一代的儀器 ——智能儀器。目前已經(jīng)成為測(cè)量控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機(jī)種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部位。因此，全球 IC 卡產(chǎn)業(yè)在技術(shù)、市場(chǎng)及應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)中迅速發(fā)展起來(lái)。為保證 IC 卡的健康發(fā)展，在國(guó)務(wù)院金卡辦的領(lǐng)導(dǎo)下，信息產(chǎn)業(yè)部、公安部、衛(wèi)生部、國(guó)家工商管理局等各個(gè)部委紛紛制定了 IC 卡在本行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃。它要求持卡人有較高的信譽(yù)度，透支的錢應(yīng)及時(shí)存入。它包括電費(fèi)、水費(fèi)、煤氣費(fèi)、通信費(fèi)等各種消費(fèi)資源費(fèi)用的收取。 IC 卡醫(yī)療保險(xiǎn)系統(tǒng)。乘客持公交管理部門發(fā)行的預(yù)先付費(fèi) IC 卡乘車，上車時(shí)只需在汽車門口的收費(fèi)機(jī)前晃一下（主動(dòng)式卡），收費(fèi)機(jī)自動(dòng)完成收費(fèi)。消費(fèi)者提前充入一定金額的錢，在就餐時(shí)就可以不用帶上現(xiàn)金，只需要把卡插入刷卡機(jī)就可以顯示余額，然后餐廳工作人員扣除此次消 費(fèi)金額，這樣可以減少時(shí)間，提高效率。 在全球 IC 產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈的情況下， IC 卡必然向更高層次方向發(fā)展。 設(shè)計(jì)意義 在經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天，單片機(jī)的應(yīng)用是具有高度現(xiàn)實(shí)意義的。它具有價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定，操作方便等特點(diǎn)。這樣，不僅加強(qiáng)了自己的動(dòng) 手動(dòng)腦能力，而且還查閱了不少有關(guān)方面的資料，也為以后的工作積累更多的資本。 本系統(tǒng)完成了 充值和扣費(fèi)的功能。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，此系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，維修方便，前些年廣泛應(yīng)用于各種單位的食堂中。 （ 1）就餐階段 就餐階段，即實(shí)現(xiàn)扣費(fèi)功能，屬于正常使用階段。 （ 2）充值階段 充值階段，插卡后 IC卡售飯機(jī)讀出卡里的余額，就餐者在充值交納一定的金額后，通過(guò)鍵盤輸入次此充值金額，售飯機(jī)自動(dòng)將此次充值金額加入卡中。 圖 系統(tǒng)總體框圖 由系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖可知，食堂 IC 卡系統(tǒng)主要包括控制系統(tǒng)、顯示模塊、插卡系統(tǒng)模塊、定時(shí)報(bào)警模塊、鍵盤模塊組成。 (2) 射頻卡 射頻卡沒(méi)有金屬觸點(diǎn)而是在卡內(nèi)置有天線射頻卡處在讀卡器一定距離內(nèi)時(shí)，讀寫(xiě)卡器 通過(guò)發(fā)射射頻信號(hào)對(duì)卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作。這類卡具有操作簡(jiǎn)單、讀寫(xiě)速度快，信息存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。而且輸入的錯(cuò)誤密碼達(dá)到規(guī)定次數(shù)后， IC 卡自動(dòng)鎖死報(bào)廢，因而這種卡的安全性能很高。詳細(xì)介紹見(jiàn)硬件設(shè)計(jì)部分 。這樣通過(guò)檢測(cè) I/O 口的電平狀態(tài)即可判斷哪一個(gè)按鍵被按下了。 按鍵設(shè)置在行列線的交叉點(diǎn)上，行列線分別接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。 食堂 IC 卡售飯系統(tǒng)選用 AT89S51 的 I/O 端口較多，在實(shí)際使用中鍵盤最好集成在IC 卡售飯機(jī)以內(nèi)以防止由于鍵盤的滑輪造成售飯員的誤操作。由于這兩種顯示器它們擁有成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，接口容易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于各類單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)之中。 二者在各個(gè)方面的比較都有其優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于此次設(shè)計(jì)，需顯示相關(guān)字符及金額操作的情況，顯示內(nèi)容較靈活，對(duì)數(shù)字和字符顯示要求比較高。