【正文】 27 致謝 本文從課題的選定開始，系統(tǒng)方案的確定，以及對設計電路的調試指導，到最后論文的編寫和完成較稿， 郭 老師都給予了悉心的指導。根據I2C 協(xié)議傳輸數據的規(guī)定， SDA 和 SCL 都是要求加上拉電阻的，但參閱的資料上說由于 P2口內部已帶有上拉電阻，不用再加 AT24C64 就能正常工作，但經過調試發(fā)現事實并非如此，經過對電路的修正，在 SDA 和 SCL 引腳上加了兩個 10K 的電阻，最終解決了這個問題了。 // 數據左移一位 } do //接收應答信號，防止死循環(huán) { SCL_DIR=0。編程掃描程序流程圖如圖 所示。 讀 /寫卡程序流程圖 讀 /寫卡過程主要由以下幾步組成： (1) 復位應答：當一張 MIFARE 卡片處在讀寫器的天線的工作范圍之內時，程序員控制讀寫器向卡片發(fā)出 REQUEST all 命令。 Request std 指令的使用和 Request all 指令相反， Request std 指令是連續(xù)性的讀卡指令。 主程序的設計 讀 卡器工作的過程是一個復雜的程序執(zhí)行過程，要執(zhí)行一系列的操作指令 ,調用多個函數。 P3 口 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數器 0) T1(定時 /計數器 1) WR(外部數據存儲器寫選通 ) RD(外部數據存儲器讀選通 ) RST 復位輸入。手機、電 話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有 12 部單片機。 MFRC500 與 AT89S52 連接圖 M FRC500 與 AT89S52 連接圖如圖 所示，圖中單片機 AT89S52 作為控制核心，主要完成數據采集、處理、存儲及控制電路工作； MFRC500 支持不同的微控制器接口，一個智能的自動檢測邏輯可以自動適應系統(tǒng)總線的并行接口。 (1)天線尺寸和讀寫距離 由 于 MFRC500 是低功耗設計，因此卡和天線之間的耦合系數必須符合一定的值，卡和天線之間的耦合系數不能低于 。 MFRC500 外部接口包括數據總線、地址總線、控制總線、電源等。 (1)時鐘芯片介紹 DS1302 是美國 DALLAS 公司開發(fā)的具備功耗低、接口容易串行實時時鐘芯片。由于本設計采用的 AT89S52 單片 5 機不具備 I2C 總線接口，因此采用軟件法加以解決。B 的所有層的通信方案；內部收發(fā)器部分能夠驅動近耦合設計的天線而不需要另外的電路；數字部分能處理完整的 ISO14443 幀數據還有錯誤檢測；具有合適的并行接口，可以直接與 8 位的微處理 器相連，并且支持 SPI 兼容接口。目前我國引進的射頻卡主要以 PHILIPS 公司的 MIFARE 卡為主。設計和開發(fā)出更好的讀卡設備，對加快我國 IC 卡行業(yè)的發(fā)展，特別是尖端的 CPU 卡及非接觸式 IC 智能射頻卡的推廣應用，有著重大的意義。智能 IC 卡源于七十年代的歐洲和日本，后來由法國人提出的將處理器置入 IC 卡卡片中的思想得到了廣泛 接受，由于其具有完善的密碼功能從而有效的解決了智能卡的舞弊行為。最后介紹了系統(tǒng)設計的軟件部分，重點介紹了 RC500 的主要特性、基本指令集以及與 Mifare1 非接觸 IC 卡數據通信的一些重要模塊的編程思路和編程方法，給出了兩個編程實例。 早期的 IC 卡系統(tǒng)是接觸式的，它有其本身不可克服的缺點，如接觸磨損、交易速率慢、難以維護、基礎設施投入大等。 我國對 IC 卡行業(yè)的發(fā)展始于 1994 年，當時的中央領導特別是江澤民同志高度重視 IC 卡行業(yè)，高瞻遠矚，指示要發(fā)展我國自己的 IC 卡事業(yè)，建立“金卡工程”。 該讀寫器完成以后，既可獨立使用，完成基本功能，外擴簡單接口后，就能構成 IC 卡考勤、門禁、售飯一卡通等系統(tǒng)，在公交、校園、娛樂場所等方面有廣泛的應用前景。這是與智能 IC 卡實現無線通信的核心模塊，也是讀寫器讀寫智能 IC 卡的關鍵接口芯片。 (4)鍵盤模塊 采用矩陣式按鍵。 5V，電路原理圖如圖 所示。 8 圖 DS1302 與單片機接口電路 存儲模塊 在 本設計中采用串行 E2PROM 芯片 AT24C64 作數據 存儲器。模擬電路包含 一個具有非常低阻抗橋驅動器輸出的發(fā)送部分，這使得最大操作距離可達 100mm，接收器可以檢測到非常弱的應答信號。 接收電路： MFRC500 內部的信號接收部分使用由子載波的雙邊帶調制出的信號，為了減少干擾，在地和 VMID 間接了一個電容，接收部分需要在 Rx 和 VMID 腳之間接一個電阻分壓結構。圖中使 AT89S52 的 WR 和 RD 管腳分別與 MFRC500 的 NWR 管腳和 NRD 管腳相 13 連來控制讀寫使能； MFRC500 工作頻率由石英晶體而產生，同時與 OSCIN 管腳相連可作為外部時鐘； 管腳與 MFRC500 的 IRQ 管腳相連用以接收中斷請求；由圖可以看出，本系統(tǒng)采用中斷（ INT0）工作模式，即 MCU 利用 MFRC500 提供中斷信息對其進行控制。 P0 口： P0 口雙向 I/O 口。 17 4 系統(tǒng)軟件設計與實現 非接觸智能卡系統(tǒng)的軟件設計可分為四部分，分別為主程序設計、 RC500 的讀 /寫程序的設計、讀卡器外圍基本電路的應用程序設計和通信部分程序的設計。讀卡器的主程序流程圖如圖 所示。 Select 指令成功地完成后， MCU將得到 MFRC500 的 DATA 寄存 器傳送來的一個字節(jié)長的卡片容量信息 — Size。 圖 讀 /寫卡程序流程圖 21 讀卡器外圍基本電路程序的設計 顯示程序設計 本設計中的顯示模塊主要由系統(tǒng)時鐘和 LCD 顯示組成，系統(tǒng)時鐘用來提供時間、日期等信息； LCD 用來向用戶顯示卡片、存儲數據等信息； LCD 的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的，通過寄存器的設置和指令編程就可完成，這部分的程序設計比較簡單，其流程圖如圖 所示。這時主器件 (AT89S52)的 SDA 口屬性應該變?yōu)檩斎胍员銠z測。 //停止位 SCL_DIR=0。論文從智能卡整體系統(tǒng)入手，著重介紹了基于 Philips 公司 MIFARE 技術的非接觸式 IC 卡讀卡器的設計開發(fā) 。 在本論文的寫作和相關研究工作中，我同班同學都給予了我很多熱心的幫助和熱情的鼓勵，使我順利走過近 兩 個月的 畢業(yè)設計 生活。 (2) 讀寫裝置與上位機之間的通信接口宜采用 USB 接口。 主要測試的內容有： (1) 讀卡器的基本功能如：系統(tǒng)時鐘顯示、 E2PROM 的讀寫、非法卡報警等； (2) 系統(tǒng)軟件的功能模塊測試； (3) RC500 讀 /寫卡功能模塊測試。0x80){SDA_DIR=1。鍵盤掃描子程序中完成如下幾個功能： (1) 斷鍵盤上有無鍵按下。用戶必須在 KEYSTACON 寄存器中指定一套密碼，即設置 KSO， KS1。 MFRC500 具體指令說明及程序設計如下： (1)“ Answer to Request” (應答或復 位應答 ) 表 復位應答指令 Request 指令將通知 MFRC500 在天線有效的工作范圍內尋找 WARE 卡片。 C 語言是一種通用的計算機程序設計語言，在國際上十分流行，它既可用來編寫計算機的系統(tǒng)程序，也可用來編寫一般的應用程序。此外， 和 分別作定時器 /計數器 2的外部計數輸入（ ）和時器 /計數器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。 MAX232 與 AT89S52 的電路連接如圖 所示。 RC500 有一個內部信號驅動管腳 AUX，當讀卡器 發(fā)出某一指令時，可以使用示波器觀察該引腳的輸出信號，不斷改變卡與讀卡器之間的距離和 C2 值，示波器輸出不同的波形，根據不同的波形即可確定讀卡器最好性能的 C2 值。智能卡采用 RF 場的負載調制進行響應。這是一個雙向傳輸端，用于傳送地址和所有數據的發(fā)送或 接收； A0、 A A2，器件地址輸入端，這些輸入端用于多個器件并聯(lián)時設置器件地址。 5V 直流穩(wěn)壓電源 顯示模塊 本系統(tǒng)的人機接口部分采用 LCD 顯示、 3 2 矩陣式鍵盤，用來實現對 IC 卡的操作和系統(tǒng)設置等功能。 (5)系統(tǒng)時鐘和存儲芯片的選擇 刷卡時要記錄刷卡的時間，用外接硬件時鐘芯片的辦法，為系統(tǒng)提供一個準確可靠的 時鐘，用 3V 備用電池保證在系統(tǒng)掉電時也能正常走時。 AT89S52 單片機算術運算功能強、軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術成熟和成本低等特點，使其在各個領域應用廣泛。它是根據射頻電磁感應原理產生的，它的操作只需將卡放在讀寫器一定距離內就能實現數據交換。隨著政府智能卡項目的啟動，國內企業(yè)技術實力和工藝流程的優(yōu)化，使得國外品牌市場份額受到很大程度的限制，而國內品牌將會有快速的發(fā)展?？ㄆ愋偷亩鄻有詻Q定了讀卡器的多樣性，而市場的多樣性則決定了即使是同類型的應用，也可能使用不同類型的卡片，若讀卡器只能讀取某一種類型的卡片，那么在處理這個應用時，必將需要多臺讀卡器，造成資源的重復浪費，這樣的讀卡器必將不能適應市場的需求，這就對讀卡器的讀卡能力提出了更高的要求。 畢業(yè)設計說明書 專業(yè)班級： 學生姓名： 設計題目： 非接觸式 IC 卡讀卡器設計 指導教師： 教研室主任： 系（教學）主任： 完成時間： 1 摘 要 本文介紹了以 AT89S52 單片機作為微控制器，以射頻技術為核心，基于PHILIPS 公司 MFRC500 模塊的非接觸式 IC 卡讀寫器，闡述了該系統(tǒng)的組成、工作原理以及相應的軟硬件設計。 目前非接觸式 IC 卡有很多不同的標準，如 IS014443A 和 IS014443B 等，符合不同標準的卡片在不同的領域內相互滲透和競爭。隨著政府管理和支持力度的加大、技術研發(fā)水平的提升， IC 卡市場競爭格局將發(fā)生深刻的變化。 非接觸式智能卡又稱射頻卡， 是近幾年發(fā)展起來的新技術。 總體方案論證 各模塊選擇與論證 (1)控制器 采用 ATMEL 公司的 AT89S52 作為系統(tǒng)的控制器。由于該系統(tǒng)要求具有對卡片進行讀 /寫操作，系統(tǒng)時鐘的設置等，用到的按鍵較多，故 采用矩陣式按鍵 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 J u n 2 0 08 S he e t o f F i l e : F : \張月峰 \張月峰畢業(yè)設計 \模塊論述 \ 6 66 6 6 \單元電路 \ B A C K U P ~ 1 . D D BD r a w n B y:1234B R I D G E 1V i nGNDV o ut12 3L M 7 90 5T0220V～V i n1GND2V o ut3L M 7 80 5Port1C11 00 0 μ FPort2C52 20 μ FC62 20 μ FC21 00 0 μ F 圖 177。這是一個輸入管腳，用于產生器件所有數據發(fā)送或接收的時鐘； SDA，串行數據 /地址。根據寄存器的設定對發(fā)送數據進行調制得到發(fā)送的信號。 C2 電容的大小嚴格影響讀卡器的性能，這就需要在確定了卡的類型之后在實際的使用環(huán)境中進行試驗，確定不同的 C2 值，使讀卡器具有最好的性能表現。 表 MAX232 引腳說明 在硬件電路連接上采 用三線制（ RXD、 TXD、 GND）軟握手的零 MODEM 方式，即將PC 機和單片機的發(fā)送數據線（ TXD）與接收數據（ RXD）交叉連接，二者的地線（ GND）直接相連，而其它信號線、如握手信號均不用，