【正文】 ) 加快乘客上車速度，減少車輛停站時(shí)間 ,加速車輛周轉(zhuǎn)等于減少車輛。 (5) IC 卡表面的封裝廣告和冠名權(quán)為運(yùn)營公司帶來直接的收益 。 (2) 方便市民，減少社會(huì)現(xiàn)金流通量。 改善 了 市政秩序，為市民做實(shí)事。 非接觸 IC 卡和接觸 IC 卡相比具有可靠性高 、 操作方便 、 防沖突 、 可適合于多種應(yīng)用 、 加密性能好等優(yōu)點(diǎn) 。 1987 年起 ,國際化標(biāo)準(zhǔn)組織 ISO 專門為 IC 卡制訂了國際標(biāo)準(zhǔn) 。 現(xiàn)在全國發(fā)行的 IC 卡中 ,90%以上是采用存儲(chǔ)器 IC 卡 。 下一代最具有前途的 IC 卡是接觸式 IC 和接觸式 IC 卡的復(fù)合卡 ,對于需要特別靈活的多用途應(yīng)用來說 ,它既能提供接觸式應(yīng)用 ,又有非接觸式應(yīng)用功能 ,為產(chǎn)品提供十分靈活的選擇 。另一方面要加強(qiáng) IC 卡安全管理 , 密鑰管理尤其重要 。 公交汽車 IC 卡控制系統(tǒng) 把公交汽車的售票方式以 IC 卡電子收費(fèi)作為支付手段 ,以提高客運(yùn)汽車的收費(fèi)速度 、 簡單快捷的售卡充值方式 、 自動(dòng)化處理客運(yùn)信息 、準(zhǔn)備結(jié)算 、 動(dòng)態(tài)分析運(yùn)營信息為目的 ,為客運(yùn)企業(yè)的運(yùn)營 ,城市交通管理 ,城市建設(shè)及發(fā)展提供了良好的科學(xué)依據(jù) .系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)如下 : 1為運(yùn)營公交公司提供完善的 、穩(wěn) 定的 、 可靠的 管理功能 。 5 模塊化的軟硬件設(shè)計(jì)具有開放性 、可擴(kuò)展性 、 以便進(jìn)行二次開發(fā) 。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是遵循原則設(shè)計(jì) : 1 原則 :采用的 技術(shù)路線和采用的產(chǎn)品是成熟 ,可靠 ,易于操作的 ,設(shè)計(jì)結(jié)果能滿足客戶的需求并行之有效。 論文的組織結(jié)構(gòu) 本文的目的就是尋求一套更加完善的 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng)方 案。 (2)以 單片機(jī) 8051 為核心實(shí)現(xiàn) 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 。 (5)完成系統(tǒng)管理中心的設(shè)計(jì)。 圖 2 為 公交 IC 卡讀寫器 的 硬件 結(jié)構(gòu)框圖 ，主要由單片機(jī)、 外部 存儲(chǔ) 模塊 、監(jiān)控電路 、 鍵盤 電路 、顯示 電路 、 IC 卡的讀寫 器、 天線和以及與 PC 機(jī)通信的 RS232 串行通信接口電路組成。 1 接觸式 IC卡 接觸式 IC 卡卡內(nèi)操作系統(tǒng)采用符合 PBOC 標(biāo)準(zhǔn)的 Timecoso CPU 卡芯片內(nèi)集成有 CPU ,ROM,RAM,EEPROM，安全邏輯等。 隨著信息業(yè)和服務(wù)業(yè)的全球化，社會(huì)對信息載體的便攜性、 高安全性及易用性等方面提出更高的要求，于是非接觸式 IC 卡以其無機(jī)械磨損、容易維護(hù)、方便使用等優(yōu)點(diǎn)，成為 IC卡潛力最大的生力軍而 備受業(yè)界矚目。 從工作距離來分，非接觸式 IC 卡有 3 種 : 近距離禍合 ( 2 mm) , 鄰近藕合( IO cm) , 遠(yuǎn)距離禍合 ( 15cm)?？ê妥x寫器均為全封閉防水、防塵結(jié)構(gòu)，既避免了靜電、塵污對卡的影響，操作快捷便利 。所有通訊數(shù)據(jù)均加密，以防止信號截取。 綜上述兩種 IC 卡的介紹，采用非接觸式 IC 卡來完成公交汽車 IC 卡控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在本系統(tǒng)采用符合 IS014443 標(biāo)準(zhǔn)的 Mifare 1 型非接觸式邏 輯加密卡。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)概述 8051 單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理 1 8051 單片機(jī)的內(nèi)部組成 8051 內(nèi)部有 4 KB ROM，基本組成如圖 31 所示。因此通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就是指前 128 單元，簡稱內(nèi)部 RAM。 6) 串行口 8051 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。全部中斷分為高級和低級共兩個(gè)優(yōu)先級別。 從上述內(nèi)容可以看出， MCS51 雖然是一個(gè)單片機(jī)芯片，但作為計(jì)算機(jī)應(yīng)該具有的基本部件它都包括，因此，實(shí)際上它已是一個(gè)簡單的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)了。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號。 ◇ ALE/PROG：地址 鎖存控制信號。 ◇ PSEN:片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號輸出端。 (4)I/O 引腳 ～ ： P0 口 8 位雙向口線。 2) P3 口線的第二功能。對于 30 和 31 三個(gè)引腳，由于第一功能信號與第二功能信號是單片機(jī)在 不同工作方式下的信號，因此不會(huì)發(fā)生使用上的矛盾。 8051共有 4 個(gè) 8 位的并行I/O 口，分別記作 P0、 P P P3。在無片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這 4 個(gè)口的每一位均可作為雙向的 I/O 端口使用。 時(shí)鐘電路產(chǎn)生 的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號。 8051在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為 6MHz 或 12MHz。 8051 的時(shí)序定時(shí)單位共有 4 個(gè)，從小到大依次是：節(jié)拍、狀態(tài)、機(jī)器周期和指令周期。若時(shí)鐘頻率為 12 MHz，每機(jī)器周期為 1 μ s，則只需 2μ s 以上時(shí)間的高電平，在 RST 引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。注意： 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 (1) 復(fù)位后 PC 值為 0000H，表明復(fù)位后程序從 0000H 開始執(zhí)行，這一點(diǎn)在實(shí)訓(xùn)中已介紹。 P0~P3 口用作輸入口時(shí)，必須先寫入 “1” 。 低 128 單元是單片機(jī)的真正 RAM 存儲(chǔ)器，按其用途劃分為寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和用戶 RAM 區(qū)三個(gè)區(qū)域。 4 組通用寄存器占據(jù)內(nèi)部 RAM 的 00H～1FH 單元地址。此外，使用通用寄存器還能提高程序編制的靈活性，因此，在單片機(jī)的應(yīng)用編程中應(yīng)充分利用這些寄存器，以簡化程序設(shè)計(jì)，提高程序運(yùn)行 速度。這種位尋址能力是 MCS51的一個(gè)重要特點(diǎn)。因這些寄存器的功能已作專門規(guī)定，故稱之為專用寄存器（ Special Function Register），也可稱為特殊功能寄存器。如端保持高 電平， 8051 的程序計(jì)數(shù)器 PC 在 0000H～ 0FFFH 地址范圍內(nèi) (即前 4 KB 地址 )是執(zhí)行片內(nèi) ROM 中的程序，當(dāng) PC 在 1000H～ FFFFH 地址范圍時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器中的程序；當(dāng)保持低電平時(shí)，只能尋址外部程序存儲(chǔ)器，片外存儲(chǔ)器可以從0000H 開始編址。如果程序不從 0000H 單元開始，應(yīng)在這三個(gè)單元中存放一條無條件轉(zhuǎn)移指 令，以便直接轉(zhuǎn)去執(zhí)行指定的程序。但通常情況下， 8 個(gè)單元難以存下一個(gè)完整的中斷服務(wù)程序，因此通常也是從中斷地址區(qū)首地址開始存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便中斷響應(yīng)后，通過中斷地址區(qū)，再轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的實(shí)際入口地址。 PC 沒有地址，是不可尋址的，因此用戶無法對它進(jìn)行讀寫，但可以通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令改變其內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。 MCS51 單片機(jī)中大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)就取自累加器，許多雙操作數(shù)指令中的一個(gè)操作數(shù)也取自累加器。乘法操作后，乘積的高 8 位存于 B 中，除法運(yùn)算時(shí)， B 存除數(shù)。其中有些位的狀態(tài)是根據(jù)程序執(zhí)行結(jié)果，由硬件自動(dòng)設(shè)置的，而有些位的狀態(tài)則使用軟件方法設(shè)定。 CY 是 PSW 中最常用的標(biāo)志位。在進(jìn)行加減運(yùn)算中，當(dāng)?shù)?4 位向高 4 位進(jìn)位或借位時(shí)， AC 由硬件置 “1” ，否則 AC 位被清 “0” 。 RS1 和 RS0（ ， ） —— 寄存器組選擇位。但當(dāng)單片機(jī)上電或復(fù)位后， RS1 RS0=00。在除法運(yùn)算中， OV=1 表示除數(shù)為 0，除法不能進(jìn)行，否則， OV=0，除數(shù)不為 0，除法可正常進(jìn)行。凡是改變累加器 A 中內(nèi)容的指令均會(huì)影響 P 標(biāo)志位。數(shù)據(jù)指針為 16 位寄存器。堆棧是一個(gè)特殊的存儲(chǔ)區(qū)，用來暫存數(shù)據(jù)和地址， 它是按 “ 先進(jìn)后出 ” 的原則存取數(shù)據(jù)的。但 08H～1FH 單元分別屬于工作寄存器 1～ 3 區(qū)，如程序要用到這些區(qū)，最好把 SP 值改為1FH 或更大的值。對專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點(diǎn)說明： (1)21 個(gè)可字節(jié)尋址的專用寄存器是不連續(xù)地分散在內(nèi)部 RAM 高 128 單元之中，盡管還余有許多空閑地址，但用戶并不能使用。 8051單片機(jī)的中斷源蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 共有 5個(gè)，其中 2個(gè)為外部中斷源， 3個(gè)為內(nèi)部中斷源： ⑴ INT0:外部中斷 0，中斷請求信號由 。 ⑸ 串行中斷 :包括串行接收中斷 RI和串行發(fā)送中斷 TI。 ③ 中斷優(yōu)先級控制寄存器 IP。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 (2) 中斷請求控制寄存器 SCON SCON的結(jié)構(gòu)、位名稱、位地址如下： ① TI —— 串行口發(fā)送中斷請求標(biāo)志 ② RI —— 串行口接收中斷請求標(biāo)志 SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位名稱 TI RI 位地址 99H 98H (3)中斷允許控制寄存器 IE 8051對中斷源的開放或關(guān)閉由中斷允許控制寄存器 IE控制。 ④ ET0 —— 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0中斷允許控制位 ET0=1， T0開中； ET0=0， T0關(guān)中。其從高到低的順序?yàn)椋?INT0、 INT T0、 T串行口。 高 4位與定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0、 T1有關(guān)。 TR1=1,T1運(yùn)行 。TR0=0,T0停。 C/T=0,定時(shí)工作方式 ,對片內(nèi)機(jī)周脈沖計(jì)數(shù) ,用作定時(shí)器。 TMOD字節(jié)地址 89H,不能位操作 ,設(shè)置 TMOD須用字節(jié)操作指令。 （ 3） 工作方式 2 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 8位計(jì)數(shù)器，僅用 TL0計(jì)數(shù)，最大計(jì)數(shù)值為 256，計(jì)滿溢出后，一方面進(jìn)位 TF0，使溢出標(biāo)志 TF0 =1；另一方面，使原來裝在 TH0中的初值裝入 TL0。 串行通信 1 串行控制寄存器 SCON （ 1） 串行控制寄存器 SCON SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位名稱 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 功能 工 作方 式選擇 多機(jī)通信控制 接受允許 發(fā)送第 9位 接受第 9位 發(fā)送中斷 接受中斷 ① SM0 SM1 —— 串行口工作方式選擇位。 ④ TB8 —— 方式 2和方式 3中要發(fā)送的第 9位數(shù)據(jù)。 （ 2） 控制寄存器 PCON 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 SMOD=1，串行口波特率加倍。 移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以 8位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，無論輸入 /輸出，均低位在前高位在后。 3 波特率 常用波特率通常按規(guī)范取 1200、 2400、 4800、 9600、?，若采用晶振 12MHz和6MHz，則計(jì)算得出的 T1定時(shí)初值將不是一個(gè)整數(shù)，產(chǎn)生波特率誤差而影響串行通信的同步性能。執(zhí)行指令又是取指令和執(zhí)行指令的周而復(fù)始的過程。 執(zhí)行指令的過程： (1) 指令寄存器中的內(nèi)容經(jīng)指令譯碼器譯碼后，說明這條指令是取數(shù)命令，即把一個(gè)立即數(shù)送 A 中； (2)PC 的內(nèi)容為 0001H，送地址寄 存器，譯碼后選中 0001H 單元，同時(shí) PC 的內(nèi)容自動(dòng)加 1 變?yōu)?0002H； (3)CPU 同樣通過控制總線發(fā)出讀命令； (4)0001H 單元的內(nèi)容 E0H 讀出經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送至 A。 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊 1 外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 隨著 51系列單片機(jī)性能的不斷擴(kuò)展 ,其應(yīng)用范圍越來越廣泛 ,用其組成的測控系統(tǒng)的復(fù)雜程度也在不斷增加 ,以致于在某些場合下 ,人們對 51系列單 片機(jī)具有的4KB 地址空間感到有些不足 ,希望能夠把數(shù)據(jù)與程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到 64KB。 （ 1） 存儲(chǔ)器讀 寫控制 RAM 芯片既能讀出又能寫入 ,所以通常都有讀寫控制線 WE。有的芯片把讀控制線分開 ,分別記為 OE(或 G) 和 WE(或 W) 。這種方法由于剩余的高位地址不參加譯碼 ,可為任意狀態(tài) ,所以將有很多地址空間重疊。 A L E0A7A0D7D0 . 7P0 . 0PR DW RppP S E NP6.2PA L EO E3 7 37 4 L S0A7A0D7D8A1 2AC EO E2 8 6 48 0 5 10A7A0D7D8A1 2AC EO E2 8 6 40A7A0D7D8A1 2AC EO EW R0A7A0D7D8A1 2AC EO EW R6 2 6 46 2 6 4~~~~~~~~~~~~~~~~ 圖 35 線選法 (二 ) 譯碼選通法 :在外擴(kuò)存儲(chǔ)器芯片數(shù)目較多時(shí) ,就要用譯碼選通法 ,這種方法由譯碼器組成譯碼 電路 ,譯碼電路將地址空間劃分若干塊 ,其輸出分別選通各存儲(chǔ)器芯片。 在 非接觸式 IC卡控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于售卡交易和刷卡消費(fèi)過程中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，單片機(jī)內(nèi)部具有的存儲(chǔ)空間無法滿足系統(tǒng)要求，因此要對 讀 寫器 的存儲(chǔ)模塊