【正文】 包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 IC 卡的插入 /退出識別與上電 /下電控制技術(shù) 畢業(yè)論文：基于單片機的 IC 卡讀寫系統(tǒng)的實現(xiàn) 24 IC卡的插入與退出的識別是通過 IC卡適配插座上的感應開關(guān)來識別的，對于復雜結(jié)構(gòu)的 IC卡適配插座，其識別與控制過程也相當復雜，且針對不同的卡座，其控制也各不相同， IC卡的供電控制是一個直接涉及是否能安全可靠地操作 IC卡的過程。 IzC 總線起始條件是在 SDA 線從高電平向低電平切換并維持至少 4． 7 S，停止條件是當 SCL 是高電平時 SDA 線由低 電平切換并維持至少 4 s。//接收 break。 } } 串口通訊子程序 include 畢業(yè)論文：基于單片機的 IC 卡讀寫系統(tǒng)的實現(xiàn) 23 void main() { int nlis=0。 TL1=0x00。TH0!=0x00) { b=1。 Read24c02(p,addrl,2)； //從 24c02 中讀出掉電時保存的數(shù)據(jù) consl=OxOOOF。存儲卡是 IC 卡的一種， 它是一種用可電擦寫的可編程內(nèi)存 (E2PROM) 為核心的 IC 卡能夠多次重復使用 。 1602 的引腳說明如表 2 所示、與單片機 AT89C51 的接口電路如圖 5 所示。 30V輸入電平； 低電源電流：典型值是 8mA； 符合甚至優(yōu)于 ANSI 標準 EIA/TIA232E 及 ITU推薦標準 ； ESD 保護大于 MILSTD883（方法 3015）標準的 2020V。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。 AT89C51 端口功能 端口功能 表 31 端口功能 第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（ ） 串行輸入口 T0（ ） 定時 /計數(shù)器 0外部輸入 TXD（ ） 串行輸出口 T1（ ） 定時 /計數(shù)器 1外部輸入 INT0（ ） 外中斷 0 WR（ ） 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 INT1（ ） 外中斷 1 RD（ ） 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 IC 卡讀寫系統(tǒng)的工作距離 讀寫系統(tǒng)的工作距離由下面幾個因素決定： (1) 讀卡器天線的大小 (2) 給定天線的匹配品質(zhì) (3) 環(huán)境的影響 在本系統(tǒng)的設(shè)計時，讀卡距離要求在 5cm 以內(nèi)，因此在設(shè)計前由天線大小估計工作距離，因為 IC 卡由讀寫器產(chǎn)生的磁通量供電，卡中的集成電路可以獲得的能量隨讀寫器天線和卡之間的距離不同而變化，在國際標準協(xié)議的規(guī)定中，卡有芯片尺寸，卡的 線圈的尺寸是固定的。AT45DB041 串行 E2PROM 作數(shù)據(jù)存儲 器 。 主控器 主控制器 AT 內(nèi) 部有 16KB 的 Flash 存儲器 , 1KB 的 SRAM, 可方便地反復擦寫、修改程序 , 由于外部不用擴展程序存儲器 , 可以簡化電路設(shè)計 , 減小讀卡器的尺寸 , 同時有較多的 I/O 口提供給系統(tǒng)使用。 IC 卡同時識別讀的功能，具備防沖突功能。在時隙算法中，最大的問題是時隙個數(shù)的確定，隙數(shù)數(shù)量 N 對信道的傳輸性能有很大影響，如果有較多的 IC 卡處在讀卡器的作用范圍內(nèi)，而時隙數(shù)有限，則系統(tǒng)的吞吐率就會下降很快。 22 協(xié)議頭 命令應用數(shù)據(jù)單元 協(xié)議尾 PCB CID 參見下表 CRC 一字節(jié) 一字節(jié) 2字節(jié) 表 23 命令頭 命令體 CLA INS P1 P2 LC Data Le 表 24 命令 功能描述 REQB/WUPB 建立通訊連接 SlotMARKER 輪詢 命令 ATTRIB 分配卡識別號 HLTB 暫?？? IC 卡讀寫系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù) . 信號 發(fā)射技術(shù) 無線電發(fā)射機（即讀卡器）輸出的信號功率，通過線路輸送到天線，天線再以電磁波的形式輻射出去，電磁波到達接收地點以后，由接受器的天線接受下來，天線是發(fā)射和接受電磁波的一個重要的無線電設(shè)備。 (b)讀卡器產(chǎn)生一個隨 機數(shù) Ra,使用共享的密鑰 K 和共同的加密算法 Ek，算出加密 數(shù)據(jù)塊 TOKEN AB,并將 TOKEN AB 傳送給 IC 卡。當接收到休眠（ HALT）命令，則進入休眠（ HALT）狀態(tài)，此時，卡之響應 WUPB 命令。防沖突處理方案是以時間槽為基礎(chǔ)的，要求 IC 卡在時間槽內(nèi)用最小的標識數(shù)據(jù)進行應答，時間槽的個數(shù)被參數(shù)化，范圍從 1 到某一整 數(shù) N， N 一般定義為 16，在每一時間槽內(nèi)， IC 卡響應的概率也是可控制的。在成功執(zhí)行過尋卡命令后，卡可以進入 READY 狀態(tài)。在時隙算法中，最大的問題是時隙個數(shù)的確定，隙數(shù)數(shù)量 N 對信道的傳輸性能有很大影響，如果有較多的 IC 卡處在讀卡器的作用范圍內(nèi)，而時隙數(shù)有限，則系統(tǒng)的吞吐率就會下降很快。數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘從該引腳輸入。PROM 用來存儲關(guān)鍵信息。該命令的控制字為 (39H)，該命令只能在可編程加密代碼 (PSC)比較成功之后才能進行。對保護存儲器進行讀取操作不受限制。該命令的控制字為 (30H)。 芯片在第一個時鐘脈沖的下降沿將 I/O 從 H狀態(tài)拉為 L狀態(tài)并開始處理。 在接受一個命令之后，有兩種可能的模式 :輸出數(shù)據(jù)模式 (即讀數(shù)據(jù)模式 )和處理數(shù)據(jù)模式。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。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。每次比較密碼時，先判斷計數(shù)器中是否還有“ 1”。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。它是按字位方式尋址和寫入。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”。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。本節(jié)介紹 IC 卡的一些基本知識，使讀者對 IC 卡有一個大概的了解，IC 卡 芯片 的 特點 ： ； ：主存儲器、保護型存儲器、加密存儲器； ，觸點和串行接口滿足 ISO7816 同步傳送協(xié)議； NMOS 工藝技術(shù)，每字節(jié)的擦除 /寫入編程時間為 ； （ ATR）符合 ISO/IEC78163協(xié)議； 10 000 次的擦除 /寫入周期，數(shù)據(jù)保持時間至少為 10 年； ：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。 畢業(yè)論文：基于單片機的 IC 卡讀寫系統(tǒng)的實現(xiàn) 3 第一章 IC 卡芯片 方案選擇 本章主要介紹 IC 卡芯片的選擇，及其 IC 卡的特點和協(xié)議 ，芯片的操作命令，芯片儲存器的選擇。讀寫器硬件電路，畫出電路原理圖 ,對原理圖里的器件做必要說明 ， 讀寫原理分析， IC卡的上下電控制。在 IC卡讀寫中出現(xiàn)問題時，能 及時告警并恢復到正常狀態(tài)。 IC card。 因此 IC 卡應運而生 ,IC卡使用范圍十分廣泛，它有助于我們解決問題，使我們的生活變得方便。因此， 基于單片機 IC 卡讀寫器設(shè)計的研究是一個非常有意義的 課題。目前中國正值 IC 卡大變革、大發(fā)展時期，在當前的經(jīng)濟形式下，研究開發(fā) IC 卡的使用，無論是對中國 IC 卡的長遠發(fā)展，還是對 IC行業(yè)具體工作中都具有積極的意義。而且現(xiàn)在應用單片機編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。它的硬件電路是由信號處理與控制模塊、接口模塊（也可稱為高頻通信模塊）以及天線組成的。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，與工業(yè)標準的 MCS51 指令系統(tǒng)和輸出管腳相兼容。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” )。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)。這時整個主存儲器變成一個只讀存儲器。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。密碼輸入錯誤計數(shù)器的有效位是低 3位。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。 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。整個命令包括三個字節(jié) (命令含義后面解釋 )。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?？刂谱止?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)最低位開始。對 主存儲器做讀操作不受限制。 修改主存儲器 :該命令就是根據(jù)所傳送地址字節(jié)數(shù)據(jù)，尋址主存儲器的 EEPROM 字節(jié)，然后修改字節(jié)內(nèi)容。如果數(shù)據(jù)比較結(jié)果不一致，則保護字位的寫操作將被禁止。當 IC 卡插入系統(tǒng)時，卡內(nèi)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)將存儲在 AT24C02 芯片中，從而實現(xiàn)了重要數(shù)據(jù)的備 份，提高了讀寫器的可靠性與穩(wěn)定性。 WP=1 為寫保護，只能讀出不能寫入， WP=0 時器件允許進行正常的讀寫操作。 命令處理流程 IC 卡進入 系統(tǒng)的工作場并獲得足夠的能量后，首先完成防沖突處理流程處理防沖突流程的命令，然后進入應用處理流程，處理應用層的命令 。 防沖突處理流程 IC 卡感應到最小感應場后進入空閑狀態(tài)，這時 ，卡被上電，只能響應尋卡 /喚醒（ REQB/WUPB）命令，讀寫系統(tǒng)是與一個或多個 IC 卡通信時的主控方，它通過發(fā)出尋卡（ REQB）命令來激活 IC 卡的通信活動，以便提示卡進行響應。此時，卡也可以響應 REQB/WUPB 命令，重新回到 READY_REQUESTED狀態(tài)。 IC 卡應確認讀卡器的身份，防止存儲數(shù)據(jù)未被認可的讀出或重寫，而且讀卡器也應確認 IC 卡的身份，以防止假冒和讀入偽造數(shù)據(jù)。識別系統(tǒng)在閱讀器與應答器之間傳輸數(shù)據(jù)時，使用密鑰和加密算法將傳輸數(shù)據(jù)（明文）變換為秘密數(shù)據(jù)（密文），可以有效防止攻擊。 畢業(yè)論文：基于單片機的 IC 卡讀寫系統(tǒng)的實現(xiàn) 13 防沖突問題 在系統(tǒng)工作時，可能會有一個以上的 IC 卡片同時處在讀卡器的作用范圍之內(nèi)，如果有兩個或兩個以上的卡片同時向讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)，那么就會出現(xiàn)通信沖突，產(chǎn)生數(shù)據(jù)相互干擾，即沖突。 畢業(yè)論文：基于單片機的 IC 卡讀寫系統(tǒng)的實現(xiàn) 14 第三章 系統(tǒng) 硬件 電路設(shè)計 硬件設(shè)計方案 讀寫器的基本任務就是觸發(fā)作為數(shù)據(jù)載體的 IC 卡， 與 IC 卡建立通信并且在上位機和 IC 卡之間傳輸數(shù)據(jù)，讀寫器在這個過程中要完成通信鏈路的建立、防沖突處理以及認證等任務。因此在硬件設(shè)計時可以采用能耗較低的 CPU，而且具有休眠的功能的產(chǎn)品，在外圍件中葉盡量采用 MOS 器件。讀卡器用 AT89C51 單片機作主控制器 。適合于長距離傳送的總線標準有 : RS42 RS42 RS48 RS499 以及 20MA 電流環(huán)串行接口。 SDA 為雙向數(shù)據(jù)端口 ，是一個漏極開路的引腳 ，滿足“線與”的條件，在使用過程中需要加上拉電阻。由于電腦串口 RS232 電平是 10V ~+10V，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是 TTL 電平 0 ~+5V,max232 就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 2 驅(qū)動器、 2 接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F 電平?？芍苯语@示字符型數(shù)據(jù)， IC 卡讀出的十六進制數(shù)據(jù)需轉(zhuǎn)換成字符型數(shù)據(jù)再送到液晶屏顯示。在沒有 IC 卡進入 天線有效范圍時 ,在低 5位顯示當前時鐘 ,當有 IC卡進入到 天線的有效范圍 ,讀卡程序驗證卡及密碼成功后 ,將卡號和讀卡時間及相關(guān)數(shù)據(jù)作為一條記錄存入 E2PROM 存儲器中 ,并在 LCD 顯示器上顯示卡號。 畢業(yè)論文：基于單片機的 IC 卡讀寫系統(tǒng)的實現(xiàn) 21 變 量 定 義開 始判 斷 是 否 上 電即 c o n s 1 = 0讀 單 元 中 的 數(shù) 據(jù)c o n s 1 非 零 賦 值設(shè) 置 外 部 中 斷 0 為 下 降 沿 觸 發(fā)外 部 中 斷 0 開 中 斷C P U 開 中 斷低 功 耗 設(shè) 置結(jié) 束NY 圖 41 主程序的流程圖 主程序如下 : include //頭文件 define uint unsigned int define uchar unsigned char define addrl 0x40 uint data consl。 //設(shè)置節(jié)電工作 方式 do{ }while(1)。 TH0=0x1f。 TL0=0xf4。