【正文】 MS 。若卡是非法卡，卡電源短路，低電平送至 ，則 為 0， VT3 導通，圖 47 中的報警電路報警。如果插入的是一張電源與地擊穿的壞卡，或是一個金屬片之類的物質(zhì)，就會造成回路的短路現(xiàn)象。 為了提高 IC 卡操作的可靠性，必須有上下電控制電路、卡插入檢測電路、卡短路檢測電路。 （ 4） P0 口設(shè)計為與 IC 卡卡座的接口， AT89C51 單片機通過 IC 卡座完成單片機與 IC卡的連接。 51 單 片 機 IC 卡芯片 串行通信電路 掉電檢測 鍵盤 液晶顯示 存儲模塊 8 （ 2）矩陣式鍵盤由 P1 口來控制， ， ， ， 接行線， 、 、 、 接列線。 很多讀寫設(shè)備除了對卡的基本操作外，還設(shè)計了其他一些重要 功能 : ? 必要的控制界面和顯示界面。 ? 向 IC 卡提供其所需的穩(wěn)定的電源與時鐘信號。 圖 24 處理數(shù)據(jù)模式的時序關(guān)系 7 第 3 章 硬件電路設(shè)計 所設(shè)計的讀寫器以 8051 單片機為核心，配以 IC 卡接口電路、串行通信電路、存儲電路、掉電檢測電路、鍵盤顯示電路等部分。圖 34 為處理數(shù)據(jù)模式的時序關(guān)系。其輸出的順序是從每個字節(jié)的最低位開始。 6 圖 22 命令模式的時序關(guān)系 3) 輸出數(shù)據(jù)模式：這種模式是將 IC 卡芯片中的數(shù)據(jù)傳送給外部接口設(shè)備的一種操作。圖 32 為命令模式時序關(guān)系。 圖 21 芯片復位及復位響應的時序關(guān)系 2)命令模式 :復位響應之后，芯片等待著命令。若連續(xù)輸入 32個時鐘脈沖，主存儲器中的前 4 個字節(jié)地址單元中的內(nèi)容被讀出。 I/O 線上數(shù)據(jù)變化只在 CLK 信號的下降沿才有效。值得注意的是 :這 3 個字節(jié)的內(nèi) 容在 PSC 比較成功前是不可讀的，只能進行比較操作。只要計數(shù)器的內(nèi)容不全為 0，則芯片的比較“校驗字”操作還允許進行。每次比較密碼時，先判斷計數(shù)器中是否還有“ 1”。在這個存儲器中，第 0 字節(jié)為“密碼輸入錯誤計數(shù)器” (EC)。但對其寫入操作仍然受到加密存儲器比較校驗操作結(jié)果的控制。從控制方面來說，保護存儲器的內(nèi)容只能從“ 1寫成“ 0”而不能從“ 0”擦除成“ 1”。它是按字位方式尋址和寫入。如果在連續(xù)三次比較失敗之后，芯片的錯誤計數(shù)器計數(shù)到“ 0”，并將鎖死主存儲器，禁止隨后的任何比較操作和寫入擦除操作。當需要修改應用數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容時，必須首先輸入一個 3 字節(jié)長的“校驗字”。當保護存儲器中第 N 位為 0 時，則對應主存儲器中第 N個字節(jié)就不允許進行擦除和寫入操作。反之亦然，在被尋址的字節(jié)中，如果沒有一個字節(jié)需要從 1 變?yōu)?0，則可以不做寫入處理，寫入或擦除操作一次至少耗費 時間。在擦除時，一個數(shù)據(jù)字節(jié) 的所有 8 位被全部置“ 1”。 芯片特點 ? 面向字節(jié)尋址； ? 采用多存儲器結(jié)構(gòu) ：主存儲器、保護型存儲器、加密存儲器； ? 線連接協(xié)議，觸點和串行接口滿足 ISO7816 同步傳送協(xié)議； ? 芯片采用 NMOS 工藝技術(shù)，每字節(jié)的擦除 /寫入編程時間為 ； ? 復位響應（ ATR）符合 ISO/IEC78163 協(xié)議； ? 存儲器采用至少 10 000 次的擦除 /寫入周期，數(shù)據(jù)保持時間至少為 10 年； ? 額外特性：數(shù)據(jù)僅能在正確輸入 24 位可編程安全碼（安全存儲器）之后才能改變。 SLE4442 是由德國西門子公司設(shè)計的邏輯加密存儲卡。 預期目標： ? 實現(xiàn)用戶信息的存儲 ? 通過鍵盤顯示電路實現(xiàn)人機交互 2 ? 實現(xiàn)卡的插入與退出識別 ? 實現(xiàn)偽卡的識別 3 第 2 章 IC卡芯片的介紹 SLE4442IC 卡 IC 卡是集成電路卡 (IntegratedC ircuit Card)的簡稱，有些國家和地區(qū)稱之為微芯片卡 (Microchip card)或微電路卡 (Microcircuit Card)。 課題中 IC卡的 設(shè)計目標 讀寫器是 IC 卡應用系統(tǒng)的終端設(shè)備，只有通過讀寫設(shè)備才能和 IC 卡建立聯(lián)系，讀寫 IC 卡中的數(shù)據(jù) 。 IC 卡應用技術(shù) IC 卡比磁卡存儲容量大，可靠性和安全性高，在應用上除了覆蓋磁卡的全部應用范圍以外，還提供了許多磁卡所不具備的應用特性。因而發(fā)展迅速，在金融、通訊、交通等眾多領(lǐng)域中后來居上，即使那些磁卡已經(jīng)普及應用的范圍也將被取而代之。 書寫設(shè)計說明書。通過對課程設(shè)計任務的完成， 使學生掌握 IC 卡讀寫 的 工作 原理 ，并且能夠熟悉 單片機 的開發(fā)流程 和 基本的編程方法 ， 既鞏固 所學的 基礎(chǔ)理論知識， 又為學生日后從事開發(fā)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。 二、課程設(shè)計的內(nèi)容及要求 選擇合適的器件，了解元器件的工作原理，進行 IC 卡讀寫系統(tǒng)設(shè)計，完成 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計。 三、參考資料： 何立民 . MCS51 單片機應用系統(tǒng)設(shè)計 . [M] 北京航天航空大學出版社 張開如 . 自動控制原理 . [M]北京大學出版社 . 趙新民 . 智 能儀器設(shè)計基礎(chǔ) [M]哈爾濱工業(yè)大學出版社 指導教師 （簽字）： 系 主 任 （簽字）： 批準日期： 2020 年 12 月 18 日 目錄 第 1 章 緒論 ................................................................... 1 IC 卡的發(fā)展和應用使用情況 ............................................. 1 IC 卡應用技術(shù) .......................................................... 1 課題中 IC 卡的設(shè)計目標 .................................................. 1 第 2 章 IC 卡芯片的介紹 ......................................................... 3 SLE4442IC 卡 ........................................................... 3 芯片特點 ......................................................... 3 芯片的引腳配置 ................................................... 3 芯片功能 ......................................................... 4 芯片傳送協(xié)議 ..................................................... 5 第 3 章 硬件電路設(shè)計 ........................................................... 7 單片機系統(tǒng)電路 ......................................................... 7 接觸式 IC 卡的接口電路 .................................................. 8 串行通信電路 .......................................................... 11 鍵盤電路 .............................................................. 11 顯示電路 .............................................................. 12 第 4 章 軟件系統(tǒng)設(shè)計 .......................................................... 14 主程序 ................................................................ 14 鍵盤掃描子程序 ........................................................ 15 顯示子程序 ............................................................ 17 總結(jié) ......................................................................... 19 參考文獻 ..................................................................... 20 總程序圖 ..................................................................... 21 附錄 ......................................................................... 22 1 第 1 章 緒論 本章介紹了 IC 卡的發(fā)展歷史和應用情況，說明了現(xiàn)代 IC 卡 技術(shù)的基礎(chǔ)知識，最后分析了目前常見的IC 卡讀寫器終端，并提出了本課題中 IC 卡讀寫器的設(shè)計目標。IC 卡不僅改變了現(xiàn)有多種卡的使用方法和功能作用，還不斷開創(chuàng)出新的應用領(lǐng)域。正是這些特性，使 IC 卡在脫機業(yè)務處理和聯(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。讀寫器一般還要求和信息網(wǎng)絡(luò)中的上位機進行通訊，把 IC 卡中的數(shù)據(jù)融入到上層數(shù)據(jù)庫。 IC 卡的大小和磁卡相同，它把集成電路鑲在塑料卡片上，芯片一般是不易揮發(fā)性存儲器 (ROM, EPROM. EPROM),保護邏輯電路，甚至于 CPU。它具有 2K 位的存儲容量和完全獨立的可編程加密代碼存儲器。 芯片的引腳配置 芯片的引腳與國際標準兼容，下表 31 是引腳的定義和功能說明： 表 21 SLE4442 引腳功能 引腳 卡 觸點 符號 功能 1 2 3 4 5 6 7 8 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 VCC RST CLK NC GND NC I/O NC 操作電壓 5V 復位 時鐘 未用 地 未用 雙向數(shù)據(jù)線（漏極開路） 未用 4 芯片功能 SLE4442IC 卡芯片主要包括三個存儲器： 256 8 位 EEPROM 型主存儲器、 32 1 位 PROM 型保護存儲器和 4 8 位 EEPROM 型加密存儲器。在寫入時，在 EEPROM 單元中的信息則根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，按字位方式變換成邏輯“ 0” (即在 EEPROM 中，新寫入的數(shù)據(jù)與原來存在的數(shù)據(jù)進行“邏輯與” )。 主存儲器的地址是從 00H 到 FFH。故保護數(shù)據(jù)區(qū)一般均作為 IC 卡的標識數(shù)據(jù)區(qū)，存放一些固定不變的標識參數(shù)。這個新輸入的“校驗字”與原來存在在加密存儲器中的“參照字”進行一對一的比較。這時整個主存儲器變成一個只讀存儲器。保護存儲器從 0~32 的每一位對應著主存儲器地址從 0 到 31 的字節(jié)。保護存儲器每個被寫“ 0”的單元所對應控制的主存儲器的字節(jié)單元將不再接收任何擦除和寫入命令，從而使得該字節(jié)單元的數(shù)據(jù)不可再改變。當輸入的“校驗字”與芯片內(nèi)的“參照字”‘一致，則可以執(zhí)行后續(xù)的寫入操作。密碼輸入錯誤計數(shù)器的有效位是低 3 位。如果還有“ 1”，則將其中 一個“ 1”寫成“ 0”，然后進行比較“校驗字”操作。當密碼計數(shù)器減數(shù)為零，則芯片的存儲單元將全部鎖死。而“寫入、擦除” 5 操作也受自身“比較”操作結(jié)果的控制。 傳送協(xié)議包括 4 種模式 : ? 復位和復位響應 ? 命令模式 ? 輸出數(shù)據(jù)模式 ? 處理模式 1)復位和復位響應 : 復位響應是根據(jù) ISO 78163 標準來進行的。在第 33 個時鐘脈沖的下降沿， I/O 線被置成 H 狀態(tài)而關(guān)閉。每條命令都以一 個“啟動狀態(tài)”開始。 啟動狀態(tài) :在 CLK 為 H 狀態(tài)期間， I/O 線的下降沿為啟動狀態(tài)。圖 33 為輸出數(shù)據(jù)模式的時序關(guān)系。當所需要的最后一個數(shù)據(jù)送出以后，需要再附加一個時鐘脈沖來把 I/O 線置成 H 狀態(tài)，以便準備接受新的命令。芯片在第一個時鐘脈沖的下降沿將 I/O 從 H