【文章內(nèi)容簡介】 公交收費(fèi)系統(tǒng)中非接觸式 IC 卡是應(yīng)用潛力最大的領(lǐng)域之一。我國一些城市自2O03 年開始也采用非接觸式 IC 卡電子車票管理系統(tǒng)。但在很多城市中并沒有普及。其中有人們不了解公交卡優(yōu)勢原因，也有收費(fèi)系統(tǒng)做的不太理想的原因，如 公共汽車環(huán)境惡劣 系統(tǒng) 不穩(wěn)定等 。 發(fā)展 國際 ISO 組織正在確定兩個主要的非接觸卡標(biāo)準(zhǔn)，一個是以菲利蒲、西門子公司為代表的 TYPE A，一個是以摩托羅拉、意法半導(dǎo)體公司為代表的 TYPE B。兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。 以菲利蒲、西門子公司為代表的 TYPE A。這種標(biāo)準(zhǔn)是目前廣泛運(yùn)用的一種標(biāo)準(zhǔn)，即 MIFARE 標(biāo)準(zhǔn)。它與 TYPE B 的區(qū)別主要是卡與讀寫器的通訊調(diào)制方式。 MIFARE采用的是一種間斷是調(diào)制方式，即當(dāng)表示信息 ―1‖時，有信號傳到卡，當(dāng)表示信息 ―0‖時沒有信號傳到卡，當(dāng)然這個間隔是相當(dāng)短的，不會影響到卡的正常工作。這種方 式的優(yōu)點(diǎn)是信息區(qū)別明顯，受干擾的機(jī)會少，不容易誤操作。缺點(diǎn)是在需要持續(xù)不斷的提供能量到非接觸卡時，能量有可能會出現(xiàn)波動。 在公共汽車上干擾很大，打卡時間又必須非?？欤`信號出現(xiàn)的機(jī)率越小越好，從這個方面來說，采用 TYPE A 相對來說適合一些。另外，由于受國情限制，公交在短期內(nèi)采用非接觸 CPU 卡的機(jī)會不大，一般采用非接觸邏輯加密卡。在使用非接觸邏輯加密卡的過程中，由于卡里沒有 CPU在工作，對能量的持續(xù)性要求并不是很強(qiáng)， 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 所以 TYPE A 可以很好地工作。 我國引進(jìn)的射頻 IC 卡主要有 PHILIPS 公司的 Mifare 和 ATMEL 公司的 Temic卡。制作的 IC 卡讀寫器可以實(shí)現(xiàn)制卡、售卡、自動收費(fèi)等功能，具有安全、實(shí)用、方便、快捷、可靠性高的特點(diǎn)，解決了城市公共交通服務(wù)行業(yè)既頻繁又瑣碎的收費(fèi)管理問題，有廣泛的應(yīng)用前景 [1]。 在我國應(yīng)用最廣的就是 Mifare 系列非接觸式 IC 卡。每年超過幾億張的 IC 卡發(fā)卡量，使我國成為世界 IC 卡應(yīng)用發(fā)展最快的國家之一。根據(jù)估測， 近年來所售出的非接觸式 IC 卡的 50％是使用在公共交通領(lǐng)域。 本文研究的內(nèi)容 本課題研究的是 公交智能收費(fèi)系統(tǒng)（ B） ，主要介紹 IC 卡讀寫終端 程序 的設(shè)計(jì)，它以 非接觸式通信為基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)以射頻技術(shù)為基礎(chǔ)，通過單片機(jī)編程來控制 MF RC500 進(jìn)行讀寫卡的操作，并把卡中的信息與當(dāng)前 時鐘信息一同存入存儲器中，顯示模塊顯示出卡的扣除費(fèi)用信息等，蜂鳴器在操作正確時鳴叫。 DS1232 是監(jiān)控芯片，它能防止程序跑飛。在存儲器所存信息滿了之后，就通過 TC232 與上位機(jī)連接，把信息發(fā)送到 PC 機(jī)。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 MCU 功能簡介 MCU 的功能概述 MCU 采用 單片機(jī) 89C52，是因?yàn)?89C52 開發(fā)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定。 89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 和 256 字節(jié)的 RAM，比 51 多一倍。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 [2]。 89C52 的 接口介紹 圖 21 89C52 的引腳圖 I/O 口介紹 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每 位能驅(qū)動 8 個TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫 ―1‖時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。程序校 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫 ―1‖時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因， 將輸出電流（ IIL）。 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 ―1‖時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗(yàn)時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 ―1‖時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如 表 21 所示。在 flash編程和校驗(yàn)時， P3 口也接收一些控制信號。 表 21 P3 口的特殊功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷口 0） INT1（外中斷口 1） T0（定時 /計(jì)數(shù)器 0） T1（定時 /中斷器 1） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 89C52 的功能口介紹 RST： 復(fù)位輸入。晶振工作時， RST 腳持續(xù) 2 個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖 。在 flash編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 ―1‖， ALE 操作將無效。這一位置 ―1‖。這個 ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 中斷寄存器：各中斷允許位在 IE 寄存器中，六個中斷源的兩個優(yōu)先級也可在 IE 中設(shè)置。 AT89C52 有 6 個中斷源， 2 個中斷優(yōu)先級， IE 寄存器控制各中斷位， IP 寄存器中 6 個中斷源的每一個可定為 2 個優(yōu)先級。 T2CON：定時器 /計(jì)數(shù)器 2 控制寄存器 表 22 內(nèi)容及位地址 T2CON 地址為 0C8H 位可尋址 復(fù)位值： 0000 0000B TF2 EXF2 RLCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2 7 6 5 4 3 2 1 0 表 23 T2CON 的控制位及功能 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 串行口控制寄存器： SCON 是一個可位尋址的專用寄存器，用于串行數(shù)據(jù)通信的控制。 其單元地址為 98H，位地址為 98H9FH。 表 24 SCON 內(nèi)容及位地址 位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 位名 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0、 SM1是 串行口工作方式選擇位。 表 25 SMO、 SM1狀態(tài) SM0 SM1 工作方式 功能描述 波特率 0 0 方式 0 8位同步移位寄存器 Fosc/12 0 1 方式 1 10位 UATR 可變 1 0 方式 2 11位 TARR Fosc/64 1 1 方式 3 11位 UATR 可變 REN：接收允許控制位。由軟件置位以允許接收，又由軟件清 0 來禁止接收。 TB8: 是要發(fā)送數(shù)據(jù)的第 9 位。在方式 2 或方式 3 中，要發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要由軟件置 1 或清 0。例如，可約定作為奇偶校驗(yàn)位，或在多機(jī)通信中作為區(qū)別地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。 RB8：接收到的數(shù)據(jù)的第 9 位。在方式 0 中不使用 RB8。在方式 1 中，若（ SM2） =0，RB8 為接收到的停止位。在方式 2 或方式 3 中， RB8 為接收到的第 9 位數(shù)據(jù)。 TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。在方式 0 中，第 8 位發(fā)送結(jié)束時，由硬件置位。在其它方式的發(fā)送停止位前， 由硬件置位。 TI 置位既表示一幀信息發(fā)送結(jié)束，同時也是申請中斷，可根據(jù)需要，用軟件查詢的辦法獲得數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢的信息，或用中斷的方式來發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。 TI 必須用軟件清 0。 RI：接收中斷標(biāo)志位。在方式 0，當(dāng)接收完第 8 位數(shù)據(jù)后，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中間時刻由硬件置位（例外情況見于 SM2 的說明）。 RI 置位表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，可用查詢的辦法獲知或者用中斷的辦法獲知。 RI 也必須用軟件清 0。 電源控制寄存器： PCON 寄存器主要是為 CHMOS 型單片機(jī)的電源控制而設(shè)的專用寄存器，單元地址為 87H，格 式如下： 表 26 PCON 的位內(nèi)容 位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位名 SMOD / / / GF1 GF0 PD IDL 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 最高位 SMOD 是串口波特率倍增位。當(dāng) SMOD=1 時，串行口波特率加倍。系統(tǒng)復(fù)為時 SMOD=0。 波特率選擇： 方式 1 和方式 3 定時器 T1 作為波特率發(fā)生器，其公式如下： (21) T1 溢出率 = T1 計(jì)數(shù)率 /產(chǎn)生溢出所 需的周期數(shù) 式中 T1 計(jì)數(shù)率取決于它工作在定時器狀態(tài)還是計(jì)數(shù)器狀態(tài)。當(dāng)工作于定時器狀態(tài)時，T1 計(jì)數(shù)率為 fosc/12。當(dāng)工作于計(jì)數(shù)器狀態(tài)時， T1 計(jì)數(shù)率為外部輸入頻率，此頻率應(yīng)小于 fosc/24。產(chǎn)生溢出所需周期與定時器 T1 的工作方式、 T1 的預(yù)置值有關(guān)。 當(dāng)時鐘頻率選用 時，取易獲得標(biāo)準(zhǔn)的波特率，所以很多單片機(jī)系統(tǒng)選用這個看起來 ―怪 ‖的晶體震蕩器就是這個道理。 中斷 ： AT89C52 有 6個中斷源：兩個外部中斷（ INT0 和 INT1），三個定時中斷（定時器 0、 2）和一個串行中斷。 每個中斷源都 可以通過置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。 IE還包括一個中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。如 下 表所示， 。對于 AT89C52， 位也是不能用的。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫 1。它們?yōu)?AT89系列新產(chǎn)品預(yù)留。 定時器 2可以被寄存器 T2CON中的 TF2和 EXF2的或邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后， 這些標(biāo)志位都可以由硬件清 0。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是 TF2 或 EXF2激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清 0。定時器 0和定時器 1標(biāo)志位 TF0 和 TF1在計(jì)數(shù)溢出的那個周期的 S5P2被置位。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。然而，定時器 2 的標(biāo)志位 TF2 在計(jì)數(shù)溢出的那個周期的 S2P2被置位，在同一個周期被電路捕捉下來 [3]。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 表 27 中斷允許控制寄存器（ IE） 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 3 章 MCM 外圍模塊簡介 讀卡模塊 簡介 概述 讀卡模塊采用 Philips 公司為 Mifare 卡設(shè)計(jì)的專用讀卡芯片 MF RC500。 MF RC500 是應(yīng)用于 非接觸式通信中高集成讀卡 IC 系列中的一員。該讀卡 IC系列利 用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在 下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。 MF RC500 支持 ISO14443A 所有的層。內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動近操作距離的天線 （可達(dá) 100mm） 。接收器部分提供一個堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于 ISO14443A 兼容的應(yīng)答器信號。數(shù)字部分處理 ISO14443A幀和錯誤檢測 （奇偶＆ CRC） 。此外，它還支持快速 CRYPTO1 加密算法用于驗(yàn)證MIFARE 系列產(chǎn)品。方便的并行接口可直接連接到任何 8 位微處理器，這樣給讀卡器終端 的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。 特性 高集成度模擬電路用于卡應(yīng)答的解調(diào)和解碼； 緩沖輸出驅(qū)動器使