【文章內(nèi)容簡介】 ，因此，其操作協(xié)議方式也各不相同。但許多廠家生產(chǎn)的 IC 卡都以 ISO7816 同步復位響應協(xié)議作為 IC 卡的數(shù)據(jù)讀協(xié)議。大多數(shù)符合ISO7816 標準的同步型 IC 卡的地址計數(shù)器是與時鐘緊密相關的，當卡復位時，地址計數(shù)器置 0。以后每向卡發(fā)一個節(jié)拍的時鐘，都將使 IC 卡的地址計數(shù)器加“ 1”，這一時鐘頻率上限為 50kHz 或 280kHz。復位之后的頭 32 個時鐘周期內(nèi)，是卡的復位響應過程，該過程中，廠家的產(chǎn)品編碼以位編碼方式逐一在數(shù)據(jù)線上送出，以后的字段則根據(jù)廠家及用戶所定義的含義不同而各不相同。若某字段定義為可讀的，則可將時鐘運行到該字段上，然后再逐時鐘讀出。數(shù)據(jù)的讀出過程可分為三個 基本過程 :復位，數(shù)據(jù)字段的定位和數(shù)據(jù)讀出。 11 串行通信電路 由于 PC 機的串口電壓為177。 12V，而單片機的工作電壓為 5V，所以需要 MAX２３２接口芯片實現(xiàn) TTL 與RS232 電平轉換，采用簡單的 3 線制通信方式。圖 43 為串行通信電路。 圖 33 串行通信電路 鍵盤電路 由于需要 16 個按鍵，采用并行接口的鍵盤電路至少需要 4+4=8 條 I/O 線，而串行接口的鍵盤電路只需要 3 條 I/O 口線，一條用作鍵盤行線，一條串行移位輸出列掃描信號，另一條用作移位寄存器 74LS164的移位時鐘脈沖信號線。 16 個按鍵 構成了讀寫系統(tǒng)的鍵盤電路部分。圖 48 為鍵盤與單片機的接口電路。 12 圖 34 8051 與鍵盤接口電路 圖中， 為行線，接有上拉電阻 R=5V/1 mA=5kΩ。 因而選用 ，上拉電阻保證了沒有鍵輸入時， I/O 口線上有確定的高電平輸入。由 端輸出列掃描信號，通過移位寄存器 74LS164輸出端 QA～ QH 接至鍵盤作為鍵盤列線。掃描信號通過 74LS164移位，實現(xiàn)逐列置低電平，達到掃描各鍵的目的。 顯示電路 應用系統(tǒng)中常用的顯示器有 :發(fā)光二極管顯示器，簡 稱 LED；液晶顯示器，簡稱 LCD。熒光顯示器。本文采用 LCD，所以只對 LCD 進行介紹。 LCD 是一種極低功耗顯示器，目前，高分辨率的 LCD 點陣式顯示器有顯示靈活，顯示圖型字符美觀等優(yōu)點，在很多系統(tǒng)中應用非常廣泛。 顯示設計使用現(xiàn)有的液晶顯示功能模塊 SMG12232B2，該模塊能提供 122*22 的分辨率，帶中文字庫，更重要的是它可以有并行和串行兩種輸入方式，接口方便，這樣我們可以使用單片機的異步通訊口驅動顯示模塊，軟硬件實現(xiàn)都非常簡單，外圍電路非常簡潔。 圖 49 是單片機與顯示器的接口電路。 13 圖 35 顯示器與單片機接口電路 14 第 4 章 軟件系統(tǒng)設計 本章主要介紹接觸式 IC 卡讀寫器的程序設計。本設計的所有程序用 C51 語言編寫，由主程序和子程序組成。其中子程序包括比較校驗數(shù)據(jù)子程序、插卡子程序、顯示中斷子程序。 主程序 主程序主要完成初始化并檢測系統(tǒng)的狀態(tài)，如果是剛上電狀態(tài)，則恢復掉電瞬間保存的數(shù)據(jù)。主程序的流程圖如圖 51 所示。 主程序如下 : include //頭文件 define uint unsigned int define uchar unsigned char define addrl 0x40 uint data consl。 //全局變量定義 uchar data cons2[2]={0， 0}； main ( ) { uchar data *p。 //指針定義 if(consl==0) //判斷是否剛上電狀態(tài) { p=cons2。 Read24c02(p,addrl,2)； //從 24c02 中讀出掉電時保存的數(shù)據(jù) consl=OxOOOF。 //修改標志位 } ITO=1。 //外部中斷 0 下降沿觸發(fā) EXO=1。 //外部中斷 0 開中斷 EA=1。 //CPU 開中斷 IDL=1。 //設置節(jié)電工作方式 do{ }while(1)。 } 15 N Y N Y 圖 41 主程序流程圖 鍵盤掃描子程序 16 個按鍵的鍵盤電路分別為：數(shù)字鍵 0～ 9 及小數(shù)點“ .”，可以設定用戶信息及余額；此外還有 5 個開始 初始化 待機 是否有卡插入 密碼效驗 有 無按鍵 執(zhí)行相應功能 顯示 16 功能鍵，分別為： （ 1） 修改 /確認鍵，用來控制信息的改寫及確認； （ 2） 賬號顯示鍵，用來控制用戶賬號信息的顯示； （ 3） 余額 /總數(shù)顯示鍵，用來控制余額或總數(shù)的顯示； （ 4） 計數(shù)開始 /停止鍵，用來控制計數(shù)系統(tǒng)的計數(shù)； （ 5） 備用鍵； （ 6） 備用鍵。 此讀寫系統(tǒng)中，鍵盤采用編程掃描方式。所謂編程掃描就是 CPU 對鍵盤的掃描采取程序控制方式，一旦進入鍵盤掃描狀態(tài)則反復地掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)。 而在執(zhí)行鍵入命令或處理鍵入數(shù)據(jù)的過程中， CPU 不再響應鍵入要求，直到 CPU 返回重新掃描鍵盤為止。鍵盤掃描子程序流程圖如圖53 所示。圖中可見，鍵盤掃描子程序要完成以下的功能： 1） 判斷鍵盤上有無鍵按下。其方法為 口連續(xù) 16 次全輸出為“ 0”電平時，讀 口行線電平狀態(tài)，若行電平全為“ 1”電平，則鍵盤無鍵按下，若不為“ 1”電平，則有鍵按下。 2） 取出鍵抖動及重鍵的影響。在鍵盤電路中，按鍵按下閉合后，將產(chǎn)生一個一個負的矩形脈沖。但由于在按動按鍵時總有一些抖動，因此在負脈沖的開始和末尾部位總要出現(xiàn)一些毛齒波，毛齒 波的長短與開關的機械特性有關，一般為 5～ 10ms。除了抖動之外還有重鍵，即一個鍵按下后緊接著由按下另一鍵，或者兩個鍵同時按下。這些需要采取一定的措施加以消除。本系統(tǒng)采用軟件延時的方法來解決。通過延時來等待信號穩(wěn)定，在信號穩(wěn)定后查詢鍵碼。其過程是在查詢到有按鍵按下后延時一段時間，一般為 10ms。再查詢一次看是否有鍵按下。若這次查詢不到，則說明前一次查詢結果為干擾或抖動，若這次查詢到有鍵按下，則說明信號已經(jīng)穩(wěn)定，然后判斷閉合按鍵的鍵碼。當閉合按鍵地鍵碼確定之后，再去查詢按鍵是否釋放，待按鍵釋放后再進行處理，這樣 既可消除釋放抖動的干擾。對于重鍵則以后一次查詢?yōu)樽詈蠼Y果。 3） 掃描鍵盤，得到按下的鍵的鍵值。方法是 口連續(xù) 16 次輸出“ 1”電平，然后輸出一次“ 0”電平，同時進行計數(shù)為 00H，若 口仍為“ 1”電平，則繼續(xù)連續(xù)輸出“ 1”電平進行移位，并同時計數(shù)，直到 口輸入的電平為“ 0”電平，表明此時的鍵即為按下的鍵，對應的計數(shù)值即為鍵值，然后調(diào)用對應的鍵處理子程序。鍵值與鍵號的對應關系如表 51 所示。 4） 表 41 鍵值與鍵號對應表 鍵值 00H 01H 02H 03H 04H 05H 鍵號 0 1 2 3 4 5 鍵值 06H 07H 08H 09H 0AH 鍵號 6 7 8 9 . 鍵值 0BH 0CH 0DH 鍵號 修改 /確認 賬號顯示 余額 /總數(shù) 鍵值 0EH 0FH 10H 鍵號 開始 /停止 備用 備用 17 圖 42 鍵盤掃描流程圖 顯示子程序 讀卡器在運行過程中，對用戶的信息進行不斷改變，并寫入 EEPROM 中。當用戶需要查詢 IC 卡的運行狀態(tài)時 ，只需按動顯示按鈕，即可顯示用戶的帳號信息、帳號余額、計數(shù)值等信息。流程圖如圖 54 所示。 開始 調(diào)用鍵盤程序 判斷 是否 按鍵 功能 數(shù)字 返回 18 圖 43 顯示子程序流程圖 開始 LCD 初始化 清屏 從 緩沖區(qū)中顯示 用戶信息 顯示用戶信息 返回 19 總結 在了解研究 8051 單片機的結構特點及其相關的設計實例后，本次設計充分利用其相關的功能，開發(fā)設計了 IC 卡讀寫器。另外，在軟件設計過程中，主要程序代碼使用 C 編寫，大大加快了開發(fā)進程與后期的可維護性提升。設計主要完成了以下工作： 8051 單片機的性 能特點、開發(fā)工具和應用領域 2. 使用 PROTEL 軟件繪制完成了系統(tǒng)完整的電路圖，實現(xiàn)了基于 51 單片機的 IC 卡讀寫器的設計。 C 語言為主，完成了相應的軟件設計，達到了預期的效果。 51 單片機的 IC 卡讀寫器的設計：以 51 單片機為核心，結合 AT24C02 作為外部存儲器，存放關鍵信息，液晶 SMG12232B2 作為顯示系統(tǒng)。實現(xiàn)了 IC 卡與單片機的通信，有 51 單片機控制數(shù)據(jù)傳輸過程，實現(xiàn)讀卡和寫卡操作。 20 參考文獻 [1]于 宏軍，趙東艷 .智能卡技術全書 .北京 :電子工業(yè)出版社， 1996 [2]王愛英 .智能卡技術 .北京 :清華大學出版社， 2020 [3]彭為，黃科，雷道仲 .單片機典型系統(tǒng)設計實例精講 . 北京 :電子工業(yè)出版社， [4]段麗斌 .智能卡技術應用北京 .電子工業(yè)出版社， 1995 [5]陸永寧 .IC 卡應用系統(tǒng) .南京 :東南大學出版社， 2020 [6]沈紅衛(wèi) .單片機應用系統(tǒng)設計實例與分析 .北京 :北京航空航天大學出版社， [7]王卓人，鄧晉鈞，劉宗祥 .IC 卡的技術與應用 .北京 :電子工業(yè)出版社， 1999 [8]何 立民 .單片機高級教程 .北京 :北京航空航天大學出版社， [9]李華 .MCS51 系列單片機實用接口技術北京 :北京航空航天大學出版社， [10]吳金戌，沈慶陽，郭庭吉 .8051 單片機實踐與應用 .北京：清華大學出版社， [11]李光飛，樓然苗，胡佳文，謝象佐 .單片機課程設計實例指導 . 北京 :北京航空航天大學出版社， 2020 [11]姜志海，劉連鑫 .單片微型計算機原理及應用 .北京：機械工業(yè)出版社， [12]張洪潤，劉秀英，張亞凡 .單片機應用設計 200 例 . 北京 :北京航 空航天大學出版社 21 總程序圖 22 附錄 主程序： include include include include define uchar unsigned char define uint unsigned int define _read 0x91 //讀卡 define _add 0x92 //充值 define _dec 0x93 //扣錢 define change_psw 0x95 //修改密碼