【正文】 ............................................................................................ 17 主程序的設(shè)計(jì) ................................................................................................... 17 讀 /寫卡 程序設(shè)計(jì) ................................................................................................ 18 MFRC500 指令說明 ................................................................................. 18 讀 /寫卡程序流程圖 .................................................................................. 20 讀卡器外圍基本電路程序的設(shè)計(jì) ....................................................................... 21 顯示程序設(shè)計(jì) .......................................................................................... 21 鍵盤程序設(shè)計(jì) ........................................................................................ 22 E2PROM 程序的編寫 ................................................................................ 23 通信部分程序設(shè)計(jì) ............................................................................................ 24 5 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................................................................................... 25 調(diào)試過程 ........................................................................................................... 25 調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題與解決方法 ............................................................................ 25 結(jié)論 ............................................................................................................................... 26 致謝 ............................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 28 附錄 A 總電路圖 ............................................................................................................ 29 1 1 緒論 課題研究的背景和意義 IC 卡是集成電路卡 (Integrated Circuit Card)的英文簡(jiǎn)稱，在有些國家也稱之為智能卡、微芯片卡等， IC 卡是在較為原始的磁卡的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的， 它的最初設(shè)想是由日本人提出來的。非接觸式 IC 卡操作方便、抗干擾性高、可靠性高、安全性高的特點(diǎn)，使得它在一些接觸式 IC 卡不適用或者無 法使用的場(chǎng)所，具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于公交、收費(fèi)、門禁系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)等領(lǐng)域。隨后智能卡在 19771998 年間得到了迅速發(fā)展。 目前在我國，隨著金卡工程建設(shè)的不斷深入發(fā)展， IC 卡系統(tǒng)已在眾多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，并取得了初步的社會(huì)效益。 本課題設(shè)計(jì)的主要工作和任務(wù) 非接觸式 IC 卡代表了 IC 卡發(fā)展的方向，同接觸式 IC 卡相比其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)使其能夠在絕大多數(shù)場(chǎng)合代替接觸式 IC 卡的使用，而在非接觸式 IC 卡應(yīng)用系統(tǒng)中非接觸式 IC 卡讀卡器是關(guān)鍵設(shè)備。但是，這類卡的讀寫操作速度較慢，操作也不方便，每次讀寫時(shí)必須把卡插入到讀寫器中才能完成數(shù)據(jù)交換，這樣在讀寫卡片頻繁的場(chǎng)合就很不方便，而且讀寫器的觸點(diǎn)和卡片上 IC 卡的觸腳暴露在外，容易損壞和搞臟而造成接觸不良。 本系統(tǒng)在調(diào)試過程中使用的是 PHILIPS 公司的 MFI IC S50，其屬于 TYPEA 型卡，下面對(duì)其做一些簡(jiǎn)述： Mifare1 IC 卡的核心是 PHILIPS 公司 MF1 IC S50 系列微模塊，它確定了卡片的特性以及卡片讀寫器的諸多性能。讀卡器的工作過程如下 : (1) 讀卡器將載波信號(hào)經(jīng)天線向外發(fā)送； (2) 卡進(jìn)入讀卡器的工作區(qū)域后，卡內(nèi)天線和電容組成的諧振回路接收讀卡器發(fā)射的載波信號(hào)，射頻接口模塊將其轉(zhuǎn)換成電源電壓、復(fù)位信號(hào)，使卡片激活； (3) 存取控制模塊將存儲(chǔ)器中信息調(diào)制到載波上，經(jīng) 卡上天線送給讀卡器； 4 (4) 讀卡器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼后送至后臺(tái)計(jì)算機(jī)； (5) 后臺(tái)計(jì)算機(jī)根據(jù)卡號(hào)的合法性，針對(duì)不同應(yīng)用做出相應(yīng)的處理和控制。由于 MFRC500 能夠滿足設(shè)計(jì)需求，而且應(yīng)用范圍比其他的芯片更廣，資料齊備，于是選擇 MFRC500 作為本設(shè)計(jì)的射頻接口芯片。缺點(diǎn)是需要用軟件處理消抖、重鍵等。 總體方案確定 根據(jù)上述分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如下：本 IC 卡 讀寫器擬以 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機(jī)作為微控制器，采用 MFRC500 芯片作為射頻卡讀 /寫模塊，采用 DS1302 作為系統(tǒng)時(shí)鐘，以AT24C64 作為不掉電存儲(chǔ)器，采用 LCD 顯示， 以 RS232 接口和計(jì)算機(jī)通信，組成一套功能齊全的非接觸 IC 卡讀寫系統(tǒng)。經(jīng)過各三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，在 LM7805 輸出端輸出 +5V 直流電壓， LM7905 輸出的端輸出 5V直流電壓。在本設(shè)計(jì)中 使用的 DS1302 為 8 腳 DIP 封裝形式，其中 1 腳和 8 腳為電源電壓引腳，單電源供電時(shí)接 8 腳，雙電源供電時(shí)，主工作電源接 1 腳，備份電源接 8 腳。 AT24C64 其主要管腳功能描述如下： SCL，串行時(shí)鐘。 MFRC500 的并行微控制器接口自動(dòng)檢測(cè)連接的 8 位并行接口的類型。 表 天線連接管腳 為了驅(qū)動(dòng)天線， MFRC500 通過 TXl 和 TX2 提供 的能量載波。天線一般設(shè)計(jì)為三圈，可以設(shè)計(jì)為圓形或者方形天線。 12 圖 天線電路 圖中電容 C2A_a、 C2A_b、 C2A_a、 C2A_b、（通稱 C2）的值是由天線的電感值決定的，且需要根據(jù)天線的形狀進(jìn)行調(diào)整。圖中使用信號(hào) NCS 選擇芯片。 MAX232 其引腳功能說明如表 所示。單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 PSEN 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。單片機(jī)開發(fā)所使用的語言一般為匯編語言。其主要包括鍵盤掃描、 LCD 顯示、讀寫 E2PROM、讀 /寫卡及與上位機(jī)通信等。 MCU 對(duì) MFRC500 的某一指令操作不是簡(jiǎn)單的一條指令所能完成的，必須有一個(gè)程序的序列來完成，其中有對(duì) MFRC500 硬件內(nèi)核寄存器的讀 /寫以及根據(jù)讀出的硬件內(nèi)核寄存器的內(nèi)容進(jìn)行語言軟件上的判斷和設(shè)置。當(dāng)卡片在 MFRC500 天線的有效工作范圍內(nèi)， Request std 指令在成功地讀取這一張卡片之后，對(duì)卡進(jìn)行其他操作?？ㄆ系拇鎯?chǔ)器的每一個(gè)塊都分別地指定了該塊的存取條件?？ㄆ?ATR 將啟動(dòng)，將卡片 Block0 中的卡片類型共2 個(gè)字節(jié)傳送給讀寫器 , 建立卡片與讀寫器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。第二步，識(shí)別具體的按鍵的方法有掃描法和線反轉(zhuǎn)法，這里采用掃描法：逐列置 0 電平，其余各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行電平由高電平變?yōu)?0 電平，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。 23 圖 掃描程序流程圖 E2PROM 程序的編寫 AT24C64 存儲(chǔ)器可以解決單片機(jī)片內(nèi) E2PROM 不足的問題，用以保存諸如用戶設(shè)置參數(shù)、卡片信息等資料。i) { SCL_DIR=0。 SDA_DIR=1。 (2)MCU 串口通信程序流程圖 MCU 串口通信程序流程圖如圖 所示。 (3) 讀卡器與卡片不能進(jìn)行正常的通信。 然而本論文論述的非接觸式智能卡系統(tǒng)還有很多方 面需要進(jìn)一步提高，針對(duì) 論文中所述，主要有以下幾個(gè)方面： (1) 本論文沒有介紹上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)問題。對(duì)其中設(shè)計(jì)思路的引導(dǎo)，電路的可靠性，論文的嚴(yán)謹(jǐn)性等方面更傾注了 他 的精力和心血。 再次向所有幫助過我的人表示衷心的感謝！謝謝你們！ 28 參考文獻(xiàn) 1 張洪潤，藍(lán)清華 .單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程 .北京：清華大學(xué)出版社， 1997， 41~96 2 譚浩強(qiáng) .C 程序設(shè)計(jì) . 北京：清華大學(xué)出版社， 2020， 67~186 3 MF RC500 中文資料 . 29 附錄 A 總電路圖 。本文還有很多不足之處，懇請(qǐng)各位專家和老師批評(píng)指正。讀卡器采用外接電源供電，具有蜂鳴器報(bào)警、系統(tǒng)時(shí)鐘、 LCD 顯示、3 2 小鍵盤輸入和采用 RS232 接口同上位機(jī)通信的功能，能夠很好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。 AT24C64 通過二根線與單 片機(jī)相連，理論上只要時(shí)序正確，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫就應(yīng)該能夠成功，但是實(shí)際中每次調(diào)用該子程序都不成功，可能是時(shí)序上的問題，但經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)程序的編寫是正確的，所以應(yīng)該是硬件連接上的問題。 } 通信部分程序設(shè)計(jì) (1)通信協(xié)議概述 RS232 串口通信協(xié)議是我們熟悉和常用的通信協(xié)議，其通信協(xié)議的設(shè)計(jì)思想是基于幀傳輸方式，即在向串口發(fā)送命令信號(hào)、應(yīng)答信號(hào)及數(shù) 據(jù)信號(hào)時(shí)是按照幀的格式發(fā)送的。 Send_Data = (Send_Data1)。 for(i=8。方法是等待按鍵釋放之后，再進(jìn)行按鍵功能的處理操作。按鍵識(shí)別分兩步進(jìn)行：第一步，識(shí)別鍵盤有無鍵被按下；第二步如果有鍵被按下，識(shí)別出具體的按鍵。 (5)“ Write” (寫指令 ) 表 寫指令 “Write” 寫指令允許用戶寫數(shù)據(jù)到 MIFARE 卡片上 (完整的 16 個(gè) Byte 的數(shù)據(jù)塊 )。這可以通過選擇存儲(chǔ)在 MFRC500 之 RAM 中的密碼集中的一組密碼來進(jìn)行認(rèn)證而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)某一張卡片在 MFRC500 天線的有效工作范圍內(nèi)， Request all 指令在成功地讀取這一張卡片之后，將一直等待卡片的使用者拿走這張卡片，直到有新一張的卡片進(jìn)入 M RC500 天線的有效工作范圍內(nèi)。 MCU 對(duì) MFRC500 的控制是以 MCU 發(fā)出MFRC500 的指令來達(dá)到的， MFRC500 收到指令之后執(zhí)行這些指令。因此系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中多數(shù)的 程序使用了 C 語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，少數(shù)的一些程序用匯編語言編寫，用 C 語言進(jìn)行調(diào)用。 軟件設(shè)計(jì)環(huán)境 一個(gè)好的程序設(shè)計(jì)思想，加上適當(dāng)?shù)木幾g軟件、仿真器和編程器，是單片機(jī)軟件開發(fā)的基本要求。 P3口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，