【正文】 ................................ 32 參考文獻 ......................................................................................................................... 33 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第Ⅰ頁 摘 要 隨著改革開放的深入 發(fā)展 和 市 場 經(jīng)濟體制的不斷完善，傳統(tǒng)的人工收費方式已越來越不適應現(xiàn)代化管理的需要。 本文 提出了一種采用 無線射頻技術(shù) ，以 快速、安全、穩(wěn)定 為 性能指標 的 非接觸式 公交 IC 卡讀寫系統(tǒng)。 reader。 近幾年來 ， 城市公交系統(tǒng)逐漸開始將 IC 卡技術(shù)應運于公交收費系統(tǒng) ， 不僅實現(xiàn)自動收費，電腦結(jié)算，而且縮短運行時間；減少點鈔人員和管理環(huán)節(jié)，杜 絕貪污，減少假幣、假票，加速了資金周轉(zhuǎn)，促進企業(yè)信息管理系統(tǒng)的完善，帶來了管理機構(gòu)和管理方式上的巨大變化。同時，為 城市居民的出行提供了極大的方 銀行更進一步地發(fā)展持卡消費，創(chuàng)造了良好的條件。所以 如何 建立整個城市范圍內(nèi)的公交車收費系統(tǒng)，并利用現(xiàn)代計 算機和通訊技術(shù)，實現(xiàn)乘客 IC 卡系統(tǒng)的集中化及現(xiàn)代管理， 改善 公交車 、售卡充值點和公交公司之間的數(shù)據(jù)通訊能力，促進各級內(nèi)部處理手段和辦公效率的全面提高，已 成為公交企業(yè) 當前 急待解決的 問 題 。 3) 及時掌握客流情況，科學合理調(diào)度而創(chuàng)造效益。 7) 有效制止了假幣的流通。 4) 收費及統(tǒng)計全面自動化管理，有效堵塞漏洞，杜絕可能發(fā)生的管理人員貪污及假票現(xiàn)象。而非接觸式 IC 卡是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù) ， 它成功地將射頻識別技術(shù)和 IC卡技術(shù)結(jié)合起來 .這一新技術(shù)結(jié)束了 IC卡無源可工作和卡片免接觸工作這一難題 ， 是電子器件應用發(fā)展過程中的一大突破。 IC 卡不僅改進了現(xiàn)有多種卡的使用方法和功能作用 ， 它還不斷開創(chuàng)出新的應用發(fā)展領域。 從技術(shù)角度看 ， 在 IC 卡應用過程中有以下幾個發(fā)展趨勢。目前 ， 非接觸式 IC 卡已成為世界智能卡發(fā)展的主流。金融 IC 卡、個人身份證等應用要求IC 卡具有高安全性 ， 要求應用程序在一個安全環(huán)境中裝載和運行。為了方便人們使用 ， 同時規(guī)范應用市場 ，提高應用水平 ， 需要推出一卡多用或多卡通用的 IC 卡。 2. 實現(xiàn)公交 控制系統(tǒng)的規(guī)范化和數(shù)字化管理 。 6. 盡可能簡單明了操作方式 ， 以實現(xiàn) IC 卡讀寫器的運作及管理。 2. 安全原則 :采用有效可信的安全措施 ， 實現(xiàn)系統(tǒng)多層次的安全管理。本文重點介紹 以 AT89S51 單片機和 非接觸式 IC卡讀 讀寫器 MF RC500 為核心 ，設計出一套 性能好 、 安全措施有效可信、管理平臺完善 的 公交 非接觸式 IC 卡 控制系統(tǒng) 。 3. 完成 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng) 的軟件設計 。從成本和生產(chǎn)方面考慮，無源系統(tǒng)是主流。 非接觸式 IC 卡，由于卡與讀寫器間無機械接觸，而是借助 “ 空間媒介 ” 電磁波進行通訊，故在保留接觸式智能卡原有優(yōu)點的同時 ，又具備如下諸多長處 : (1) 可靠性高、壽命長 卡與讀寫器間無機械接觸，故不存在接觸式讀寫器可能出現(xiàn)的各種故障，卡和讀寫器均無裸露觸點，則無須擔心觸點損壞或脫落所致之卡片失效。 (3) 安全性好 卡與讀寫器間采用三次相互確認的雙向驗證機制，在讀寫器驗證卡的合法性的 同時卡也對讀寫器合法性進行檢驗。 (5) 一卡多用 用戶可根據(jù)需要，靈活定義各存儲扇區(qū)的密碼和訪問條件，以便互不影響地河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 6 頁 分別滿足不同場合、不同用途的要求。在本系統(tǒng)采用符合 IS014443 標準的 Mifare 1 型非接觸式邏輯加密卡。它集 Flash程序存儲器既可在線編程（ ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中， ATMEL 公司的 AT89S51 單片機功能強大，價位低，可靈活應用于各種控制場合。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 (7) P0 口： P0 口為一個 8 位漏 極 開路雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復用口。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 (9) P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口 緩沖器可 吸收 或 輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。在平時， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 本監(jiān)控 電路采用 性能可靠、使用簡單、價格低廉的 MAX813L芯片 ， MAX813L芯片 應用在單片機產(chǎn)品中能夠很好的提高硬件的抗干擾能力 。 ◇ 獨立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在 s 內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖健? (2) 引腳及功能 MAX813L 引腳如圖 33 所示。 3) 電源接地端（ GND）：接 0 V 參考電平。若超過 s該輸入端 接 收不到脈沖信號，則內(nèi)部定時器溢出， 8 號引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健? MAX813L 與 AT89S51 單片機的接口電路如圖 34 所示。 鍵盤接口電路圖如圖 35 所示： 鍵盤接口電路共有 4 個鍵。 退出鍵：通過此鍵對用戶卡進行顯示操作。 LCD 自帶字符庫，不必利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，利用 LCD 的字符庫進行編程，可以實現(xiàn)各信息的顯示，既節(jié)約了資源，又省去了大量的編程任務。 1602 引腳功能如表 31 所示。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 1602 還 可以生產(chǎn) 8 組 5 8 點陣的字符模，相對應的字符碼從 CGROM 的00H~07H 范圍內(nèi)選擇。 1602 液晶顯示器與 AT89S51 的接口電路如圖 37 所示 。MCU I/O 口（ ）輸出經(jīng)驅(qū)動電路放大后即可驅(qū)動蜂鳴器。 (1) MAX232 的引腳 結(jié)構(gòu)和 功能 1) MAX232 的引腳如圖 39 所示。能保證最高達 120Kbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率。 R1OUT、 R2OUT 可以直接連接TTL/CMOS 的 AT89S51 單片機的串行接收端 TXD 引腳。 圖 310 通信電路 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 17 頁 從 MAX232 芯片中的兩路發(fā)送接受中選擇 T1IN、 R1OUT、 R1IN、 T1OUT作為接口。 讀寫器接口模塊 Mifare 1 型非接觸式 IC 卡 (1) 工作原理 非接觸式 IC 卡的數(shù)據(jù)通信采用的是射頻識別技術(shù)。 Mifare 1 型非接觸式 IC卡是一種可以用于電子錢包和公共交通收費系統(tǒng)等方面的多功能卡。 讀寫器和 IC卡之間通過無線方式通信，因此它們都有無線收發(fā)模塊及天線 (或感應線圈 )。射頻卡的幾個模塊集成到一塊芯片中，芯片外圍只需連接天線，對有源卡還必須有電源。接口分為射頻接口模塊和數(shù)字接口模塊。 ◇ 由電荷泵提供擦寫 EEPROM 時所需的高壓。 ◇ 應用選擇電路 由于 Mifare 1 型卡可 “ 一卡多用 ” ，它負責從存儲區(qū)中選擇所需的應用。 ◇ EEPROM 接口電路對 EEPROM 進行譯碼和讀寫擦除等操作。內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能直接驅(qū)動近距離工作的天線（可達 100mm），接收器部分提供一個堅固有效的調(diào)制和解碼電路，用于 ISO/IEC 14443 兼容的應答器信號；數(shù)字部分處理ISO/IEC 1444322021 幀和錯誤檢測（奇偶校驗和 CRC）。 圖 311 MF RC500 功能框圖 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 20 頁 由圖可知， MF RC500 內(nèi)部包括 并行微控制器接口、雙向 FIFO 緩沖區(qū)、中斷、數(shù)據(jù)處理單元、狀態(tài)和控制單元、安全和密碼控制單元、模擬電路接口及天線接口。 圖 312 MF RC500 引腳圖 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 21 頁 接收天線 MF RC500 通過 TX1 和 TX2 提供 的能量載波， 驅(qū)動天線。 MFRC500 的天線引腳 TX TX RX 以及參考電壓 VMID 先經(jīng)過 EMC 濾波電路，然后再與天線匹配電路連接。為了使天線線圈接收的來自芯片天線引腳的射頻信號盡可能減少損失與輻射，采用了如圖 314 所示的天線匹配電路對其進行阻抗轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)軟件程序主要包括： 主程序、讀寫 IC 卡子程序、鍵盤掃描子程序、顯示程序。 圖 44 LCD 第二行顯示子程序流程圖 ，描述第二行顯示 IC 卡余額工作流 圖 45 鍵盤掃描子程序流程圖 ，描述鍵盤掃描查詢工作流 ，實現(xiàn)對 IC 卡的操作 。LCD 初始化設置子程序 ACALL PRD RET 。加值程序 JNB ， WORK2 。余額加值程序 WORK1: MOV A， B MOV B， N ； N 為增加的數(shù)值 ADD A， B MOVX DPTR， A LCALL CHANGE ； CHANGE 為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序 RET 。LCDP2為 LCD第二行余額顯示程序 POP B MOV A， 0AH XCH A， B DIV AB ADD A， 30H INC X PUSH B ACALL LCDP2 POP B INC X MOV A， B ADD A， 30H ACALL LCDP2 。INIT_LCD 為初始化程序 CALL STORE_DATA 。DELAY1 為延時 5ms 程序 MOV A， 0CH CALL WE_COMM CALL DELAY1 MOV A， 01H 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 28 頁 CALL WR_COMM CALL DELAY1 RET 。余 代碼為 01H DB 0EH， 00H， 1FH， 0AH， 0AH， 0AH， 13H， 00H 。第一行顯示 10 個字符 MOV R1， 00H MOV DPTR， TABDIS 。第一行顯示內(nèi)容為 “ IC卡余： ” 。LCD 第二行第 4 個顯示單元 ACALL WR_COMM MOV DPTR， TABDIS1 。以 8 位控制方式將命令寫至 LCD WR_COMM: MOV P0， A 。以 8 位控制方式將命令寫至 LCD WR_DATA: MOV P0， A 。設置 LCD 的第一行地址 ACALL WR_COMM MOV R0， 32 C1: MOV A， 39。延時子程序 DELAY0: 。報警子程序 SOUND: MOV R3， 40 SOUND1: MOV R4， 80H CLR SOUND2: DJNZ R4， SOUND2 MOV R4， 80H SETB SOUND3: DJNZ R4， SOUND3 DJNZ R3， SOUND1 RET 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 32 頁 結(jié) 論 一個真正的公交汽車 IC 卡控制系統(tǒng)，應該是一個綜合的，全方位的系統(tǒng)，應用的層次越高，涉及的人員越多，業(yè)務過程越復雜，數(shù)據(jù)量越大，對硬件和軟件等條件的要求也就越高，如何處理 好這些問題，使系統(tǒng)的各個部分很好地配合起來，成為一個有機的整體， 是擺在我們面前的一個課題。