【正文】 應(yīng)用于特定領(lǐng)域。通用型IC卡讀寫(xiě)器使用比較靈活，價(jià)格相對(duì)比較便宜，但使用還需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，一般有開(kāi)發(fā)能力的公司可以考慮選擇這種讀寫(xiě)器。這時(shí)如果只采用單個(gè)8位通用的單片機(jī)做控制，在響應(yīng)用戶輸入和處理數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)時(shí)性不好，速度會(huì)比較慢。聯(lián)機(jī)型通用讀寫(xiě)器需要和上位控制微機(jī)一起使用。 IC卡讀寫(xiě)器市場(chǎng)流行產(chǎn)品介紹和性能分析IC卡的出現(xiàn)已經(jīng)有了30年左右的時(shí)間，人們根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要，設(shè)計(jì)了各種各樣的IC卡讀寫(xiě)器，隨著科學(xué)技術(shù)和制造工藝的進(jìn)步，IC卡讀寫(xiě)器性能越來(lái)越好，功能也越來(lái)越強(qiáng)。還可用于公路付費(fèi)和停車付費(fèi)等場(chǎng)合。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:l 應(yīng)用于金融領(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。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。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。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。目前正值中國(guó)IC卡行業(yè)大變革、大發(fā)展的時(shí)代，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，研究開(kāi)發(fā)IC卡的使用，無(wú)論是對(duì)于中國(guó)IC卡行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，還是對(duì)IC卡行業(yè)在具體工作中的突破都具有積極的指導(dǎo)作用。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卡取代磁卡已經(jīng)是必然趨勢(shì)。香港是世界上三大金融中心之一，信用卡的發(fā)卡兩超過(guò)500萬(wàn)張。德國(guó)的德意志銀行從93年5月起，為它的160萬(wàn)客戶提供了智能卡，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)?，F(xiàn)在，法國(guó)在IC卡應(yīng)用的廣泛程度和普及性方面也都處于先進(jìn)行列。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)用己經(jīng)滲透到各國(guó)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活、軍事等各個(gè)方面，將來(lái)更有著廣闊的發(fā)展空間。 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)。論文從IC卡的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)入手，介紹了實(shí)現(xiàn)IC卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的控制方法，并以西門子公司的SLE4442型邏輯加密卡為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了單片機(jī)控制IC卡數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的軟/硬件實(shí)現(xiàn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 基于51單片機(jī)的 接觸式IC卡設(shè)計(jì) 摘要本文設(shè)計(jì)了一個(gè)接觸式IC卡讀寫(xiě)器。在讀寫(xiě)器的人機(jī)界面(包括顯示和鍵盤)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了一種適合本設(shè)備的技術(shù)方案。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，即使那些磁卡已經(jīng)普及應(yīng)用的范圍也將被取而代之。 國(guó)外和港臺(tái)地區(qū)IC卡應(yīng)用概況1C卡的應(yīng)用在國(guó)外發(fā)展很快。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. ，消費(fèi)額達(dá)8250億美元。德國(guó)從94年年底開(kāi)始，還把使用了近100年的醫(yī)療證退役，由智能IC卡取代。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)。1993年7月我國(guó)電子工業(yè)部協(xié)同銀行、郵電及有關(guān)部門提出了命名為“金卡”的專項(xiàng)工程，我國(guó)發(fā)展金卡的方針是“兩卡并用，磁卡過(guò)渡，發(fā)展IC卡為主”。 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。 IC卡的技術(shù)優(yōu)勢(shì)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)。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?，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。l 可以作為身份證明卡使用，如身份證、駕駛執(zhí)照、會(huì)員卡等。l IC卡電話卡，又可省去攜帶零錢所帶來(lái)的麻煩。我們知道IC卡分為非接觸式和接觸式的，與其對(duì)應(yīng)的讀寫(xiě)器也分為非接觸式讀寫(xiě)器和接觸式讀寫(xiě)器，雖然這兩種讀寫(xiě)器的IC卡讀寫(xiě)適配接口不同，但其他的接口和功能部件完全相同，所以在以下介紹讀寫(xiě)器產(chǎn)品時(shí)，不再區(qū)別對(duì)待這兩類讀寫(xiě)器。由于功能和結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，一般采用單個(gè)8位通用的單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)，蘇博泰克的S4650型微型讀寫(xiě)器，上海澤宇的ZEYU923全功能IC卡讀寫(xiě)機(jī)都是這類產(chǎn)品。一般的解決辦法是采用性能更高的單片機(jī)或者使用雙CPU來(lái)組成系統(tǒng)，不同的生產(chǎn)廠家選用不同方法設(shè)計(jì)了多款脫機(jī)型通用讀寫(xiě)器。l 專用型IC卡讀寫(xiě)器這類讀寫(xiě)器是根據(jù)特定應(yīng)用要求設(shè)計(jì)的，它只能在某一個(gè)專用領(lǐng)域使用。2) IC卡讀寫(xiě)器中使用的最新技術(shù)l 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)使用嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口，IC卡讀寫(xiě)器能夠直接和Internet相連，用戶只要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)就可以遠(yuǎn)程控制讀寫(xiě)器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。可廣泛應(yīng)用于各類消費(fèi)場(chǎng)所。 課題中IC卡讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)目標(biāo)讀寫(xiě)器是IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的終端設(shè)備，只有通過(guò)讀寫(xiě)設(shè)備才能和IC卡建立聯(lián)系，讀寫(xiě)IC卡中的數(shù)據(jù)。預(yù)期目標(biāo)：l 實(shí)現(xiàn)用戶信息的存儲(chǔ)l 通過(guò)鍵盤顯示電路實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互l 實(shí)現(xiàn)卡的插入與退出識(shí)別l 實(shí)現(xiàn)偽卡的識(shí)別 擴(kuò)展目標(biāo)：l 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)或計(jì)費(fèi)l 具有密碼識(shí)別功能，密碼3次錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)鎖卡功能第二章 IC卡國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求由于 IC卡使用具有流動(dòng)性與全球性，建立相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)就顯得特別重要。接觸式IC卡國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的總稱為:識(shí)別卡接觸式集成電路卡。 ISO7810(識(shí)別卡的物理特性)中為各種識(shí)別卡定義的物理特性適用于IC卡， ISO7813(作為金融交易卡的磁卡的格式即內(nèi)容)中對(duì)金融交易卡定義的阻燃性和外形尺寸也適用于IC卡。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了上述各項(xiàng)測(cè)試的指標(biāo)，并要求測(cè)試后的IC卡不應(yīng)損壞或喪失功能。IC卡有8個(gè)觸點(diǎn)，從C1到C8，觸點(diǎn)可安排在卡的正面和反面。每個(gè)觸點(diǎn)的功能見(jiàn)表21：表21 IC卡觸點(diǎn)的功能觸點(diǎn)編號(hào)功能觸點(diǎn)編號(hào)功能C1VＣＣ（電源電壓）C5GND(地)C2RST(復(fù)位信號(hào))C6VPP(編程電壓)C3CLK(時(shí)鐘信號(hào))C7I/O(輸入/輸出端)C4ISO/IEC JTC1/SC17保留使用C8ISO/IEC JTC1/SC17保留使用 ISO78163中規(guī)定的各觸點(diǎn)電壓和電流值先介紹ISO78163中規(guī)定的觸點(diǎn)電壓和電流值。當(dāng)滿足下列條件時(shí)，定義電路為不工作狀態(tài):觸點(diǎn)相對(duì)于GND的電壓保持在OV0AV之間，且流向接口設(shè)備的電流小于1mA。表22正常操作條件下VCC的電特性符號(hào)條件最小值最大值單位VCCA類VB類ICCA類，在最大允許頻率60mAB類，在最大允許頻率50時(shí)鐘停止2) I/O觸點(diǎn): I/O觸點(diǎn)用于數(shù)據(jù)交換的輸入(接收方式)或輸出(發(fā)送方式)。在操作期間，卡與接口設(shè)備不能同時(shí)處于發(fā)送方式。Vpp有兩種狀態(tài)，空閑狀態(tài)和激活狀態(tài)。正常操作狀態(tài)下Vpp的電特性如表24所示:表24正常操作條件狀態(tài)下Vpp的電特性符號(hào)條件最小值最大值單位VPPIPP空閑狀態(tài)VCCVCC20VmAVPPIPP編程狀態(tài)PP1VMa卡向接口設(shè)備提供P和I值（默認(rèn)值：P=5，I=50）電壓上升或下降時(shí)間:200us(最大值)，Vpp變化速率不超過(guò)2V/。本節(jié)介紹IC卡的一些基本知識(shí)，使讀者對(duì)IC卡有一個(gè)大概的了解。內(nèi)部電壓提升電路保證了芯片能夠以單5V電壓供電，較大的存儲(chǔ)器容量能夠滿足應(yīng)用領(lǐng)域的各種要求。1)主存儲(chǔ)器:主存儲(chǔ)器為可重復(fù)擦除使用的EEPROM型存儲(chǔ)器。通常，要改變一個(gè)數(shù)據(jù)需要先進(jìn)行擦除再進(jìn)行寫(xiě)入兩項(xiàng)操作。但主存儲(chǔ)器可分為兩個(gè)數(shù)據(jù)區(qū):保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū)和應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)，保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū)是主存儲(chǔ)器前32個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)區(qū)。應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)為主存儲(chǔ)器后224個(gè)字節(jié)。只有當(dāng)兩者完全一致時(shí)，芯片的加密控制邏輯才打開(kāi)芯片的主存儲(chǔ)器，允許后面的擦除和寫(xiě)入操作。芯片中各存儲(chǔ)器的內(nèi)容不能再改變。因此可以理解為每個(gè)字節(jié)單元的控制熔絲。從使用方面來(lái)講，如果需要防止一些固定的標(biāo)識(shí)參數(shù)被改動(dòng)，可以將這類參數(shù)先寫(xiě)入主存儲(chǔ)器的保護(hù)存儲(chǔ)區(qū)，然后將對(duì)應(yīng)單元的保護(hù)存儲(chǔ)器的字位寫(xiě)位“0”，從而使這一部分單元中的參數(shù)內(nèi)容永遠(yuǎn)不可更改。如果比較不成功，則控制邏輯將閉鎖保護(hù)存儲(chǔ)器。在芯片初始化時(shí)，計(jì)數(shù)器設(shè)置成111。如果比較結(jié)果一致，密碼錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器將允許進(jìn)行擦除操作(芯片不能自動(dòng)進(jìn)行擦除操作)，同時(shí)打開(kāi)主存儲(chǔ)器、保護(hù)存儲(chǔ)器和加密存儲(chǔ)器，并允許進(jìn)行擦除和寫(xiě)入操作。加密存儲(chǔ)器的第1,2,3字節(jié)為“參照字”存儲(chǔ)區(qū)。只有當(dāng)“比較”成功，加密存儲(chǔ)器各字節(jié)內(nèi)容才可以進(jìn)行讀出、寫(xiě)入和擦除。在操作期間的任何時(shí)候都可以復(fù)位。圖31為芯片復(fù)位即復(fù)位響應(yīng)的時(shí)序關(guān)系。整個(gè)命令包括三個(gè)字節(jié)(命令含義后面解釋)。停止?fàn)顟B(tài):在CLK為H狀態(tài)期間，I/O線的上升沿為停止?fàn)顟B(tài)。在第一個(gè)CLK脈沖的下降沿之后，I/O線上的第一位數(shù)據(jù)變?yōu)橛行?。在輸出?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。此后芯片在內(nèi)部連續(xù)計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，直到第N個(gè)時(shí)鐘脈沖之后的附加時(shí)鐘脈沖的下降沿I/O線被再次置高，完成芯片的處理過(guò)程。控制字節(jié)傳送完畢以后，依次傳送地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)，傳送順序均從各字節(jié)最低位開(kāi)始。對(duì)于每個(gè)字節(jié)來(lái)說(shuō)總是從最低位開(kāi)始讀出。對(duì)主存儲(chǔ)器做讀操作不受限制。l 讀加密存儲(chǔ)器:該命令類似于讀保護(hù)存儲(chǔ)器那樣，可以讀出4個(gè)字節(jié)的加密存儲(chǔ)器的內(nèi)容。l 修改主存儲(chǔ)器:該命令就是根據(jù)所傳送地址字節(jié)數(shù)據(jù)，尋址主存儲(chǔ)器的EEPROM字節(jié)，然后修改字節(jié)內(nèi)容。該命令的執(zhí)行時(shí)間和所需的時(shí)鐘脈沖與修改主存儲(chǔ)器的情況相同。如果數(shù)據(jù)比較結(jié)果不一致，則保護(hù)字位的寫(xiě)操作將被禁止。工程上常用的E178。當(dāng)IC卡插入系統(tǒng)時(shí)，卡內(nèi)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在AT24C02芯片中，從而實(shí)現(xiàn)了重要數(shù)據(jù)的備份，提高了讀寫(xiě)器的可靠性與穩(wěn)定性。l SDA：串行數(shù)據(jù)/地址線。WP=1為寫(xiě)保護(hù)，只能讀出不能寫(xiě)入，WP=0時(shí)器件允許進(jìn)行正常的讀寫(xiě)操作。該器件符合TIA/EIA232F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS電平。圖35是MAX232的引腳圖圖36 MAX232的引腳 鍵盤電路選擇鍵盤電路的設(shè)計(jì)通常有兩種方案。其特點(diǎn)是顯示內(nèi)容豐富(可顯示漢字)，功耗小，可靠性高，電路簡(jiǎn)單。圖41為系統(tǒng)的總體框圖。l 對(duì)于加密數(shù)據(jù)系統(tǒng)，應(yīng)提供相應(yīng)的加密解密處理及密鑰管理機(jī)制。l 網(wǎng)絡(luò)控制功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程適時(shí)控制。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(cè)電路、卡短路檢測(cè)電路。如果插入的是一張電源與地?fù)舸┑膲目?，或是一個(gè)金屬片之類的物質(zhì)，就會(huì)造成回路的短路現(xiàn)象。若卡是非法卡，卡電源短路，VT3導(dǎo)通，圖47中的報(bào)警電路報(bào)警。無(wú)卡插入，等待LCALL DELAY_5MS 。它必須嚴(yán)格遵循ISO78163所規(guī)定的操作順序，否則就有可能對(duì)IC卡帶來(lái)永久的損壞。識(shí)別是否有卡插入CLR RST 。給卡供電SETB D_OUT 。使CLK=LCLR D_OUT 。但許多廠家生產(chǎn)的IC卡都以ISO7816同步復(fù)位響應(yīng)協(xié)議作為IC卡的數(shù)據(jù)讀協(xié)議。若某字段定義為可讀的，則可將時(shí)鐘運(yùn)行到該字段上，然后再逐時(shí)鐘讀出。圖43為串行通信電路。在掉電時(shí)其將存儲(chǔ)關(guān)鍵信息。當(dāng)下降到V–V+時(shí)，比較器輸出低電平，使微處理器產(chǎn)生外中斷，做掉電處理（將關(guān)鍵信息存入EEPROM中）。 圖46 工作指示電路 圖47 報(bào)警電路 鍵盤電路由于需要16個(gè)按鍵，采用并行接口的鍵盤電路至少需要4+4=8條I/O線，而串行接口的鍵盤電路只需要3條I/O口線，一條用作鍵盤行線，一條串行移位輸出列掃描信號(hào)，另一條用作移位寄存器74LS164的移位時(shí)鐘脈沖信號(hào)線。 ，上拉電阻保證了沒(méi)有鍵輸入時(shí)，I/O口線上有確定的高電平輸入。熒光顯示器。N位LED顯示器需要N片LED顯示塊拼接。在顯示位較多時(shí)，一般都采用動(dòng)態(tài)顯示方式。在下一時(shí)刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，同時(shí)，在段選線上輸出相應(yīng)位將要顯示字符的字符碼。顯示設(shè)計(jì)使用現(xiàn)有的液晶顯示功能模塊SMG12232B2，該模塊能提供122*22的分辨率，帶中文字庫(kù)，更重要的是它可以有并行和串行兩種輸入方式，接口方便，這樣我們可以使用單片機(jī)的異步通訊口驅(qū)動(dòng)顯示模塊，軟硬件實(shí)現(xiàn)都非常簡(jiǎn)單，外圍電路非常簡(jiǎn)潔。其中子程序包括比較校驗(yàn)數(shù)據(jù)子程序、插卡子程序、顯示中斷子程序。 //全局變量定義uchar data cons2[2]={0，0}；main ( ){ uchar data *p。 //外部中斷0下降沿觸發(fā)EXO=1。}圖51主程序流程圖 插卡子程序當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有卡插入時(shí)，這時(shí)進(jìn)入插卡子程序。插卡子程序流程圖如圖52所示。如果密碼正確，則允許進(jìn)行讀寫(xiě)操作。而在執(zhí)行鍵入命令或