【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(fù)位響應(yīng)協(xié)議作為 IC 卡的數(shù)據(jù)讀協(xié)議。大多數(shù)符合ISO7816 標(biāo)準(zhǔn)的同步型 IC 卡的地址計(jì)數(shù)器是與時(shí)鐘緊密相關(guān)的，當(dāng)卡復(fù)位時(shí)，地址計(jì)數(shù)器置 0。以后每向卡發(fā)一個(gè)節(jié)拍的時(shí)鐘，都將使 IC 卡的地址計(jì)數(shù)器加“ 1”，這一時(shí)鐘頻率上限為 50kHz 或 280kHz。復(fù)位之后的頭 32 個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，是卡的復(fù)位響應(yīng)過(guò)程，該過(guò)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(shí)鐘運(yùn)行到該字段上，然后再逐時(shí)鐘讀出。數(shù)據(jù)的讀出過(guò)程可分為三個(gè) 基本過(guò)程 :復(fù)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(jī)的串口電壓為177。 12V，而單片機(jī)的工作電壓為 5V，所以需要 MAX２３２接口芯片實(shí)現(xiàn) TTL 與RS232 電平轉(zhuǎn)換，采用簡(jiǎn)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(pán)電路 由于需要 16 個(gè)按鍵，采用并行接口的鍵盤(pán)電路至少需要 4+4=8 條 I/O 線，而串行接口的鍵盤(pán)電路只需要 3 條 I/O 口線，一條用作鍵盤(pán)行線，一條串行移位輸出列掃描信號(hào)，另一條用作移位寄存器 74LS164的移位時(shí)鐘脈沖信號(hào)線。 16 個(gè)按鍵 構(gòu)成了讀寫(xiě)系統(tǒng)的鍵盤(pán)電路部分。圖 48 為鍵盤(pán)與單片機(jī)的接口電路。 12 圖 34 8051 與鍵盤(pán)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(méi)有鍵輸入時(shí)， I/O 口線上有確定的高電平輸入。由 端輸出列掃描信號(hào)，通過(guò)移位寄存器 74LS164輸出端 QA～ QH 接至鍵盤(pán)作為鍵盤(pán)列線。掃描信號(hào)通過(guò) 74LS164移位，實(shí)現(xiàn)逐列置低電平，達(dá)到掃描各鍵的目的。 顯示電路 應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有 :發(fā)光二極管顯示器，簡(jiǎn) 稱(chēng) LED；液晶顯示器，簡(jiǎn)稱(chēng) LCD。熒光顯示器。本文采用 LCD，所以只對(duì) LCD 進(jìn)行介紹。 LCD 是一種極低功耗顯示器，目前，高分辨率的 LCD 點(diǎn)陣式顯示器有顯示靈活，顯示圖型字符美觀等優(yōu)點(diǎn)，在很多系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。 顯示設(shè)計(jì)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(kù)，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(jī)的異步通訊口驅(qū)動(dòng)顯示模塊，軟硬件實(shí)現(xiàn)都非常簡(jiǎn)單，外圍電路非常簡(jiǎn)潔。 圖 49 是單片機(jī)與顯示器的接口電路。 13 圖 35 顯示器與單片機(jī)接口電路 14 第 4 章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本章主要介紹接觸式 IC 卡讀寫(xiě)器的程序設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的所有程序用 C51 語(yǔ)言編寫(xiě)，由主程序和子程序組成。其中子程序包括比較校驗(yàn)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(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)，如果是剛上電狀態(tài)，則恢復(fù)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(shí)保存的數(shù)據(jù) consl=OxOOOF。 //修改標(biāo)志位 } ITO=1。 //外部中斷 0 下降沿觸發(fā) EXO=1。 //外部中斷 0 開(kāi)中斷 EA=1。 //CPU 開(kāi)中斷 IDL=1。 //設(shè)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(pán)掃描子程序 16 個(gè)按鍵的鍵盤(pán)電路分別為：數(shù)字鍵 0～ 9 及小數(shù)點(diǎn)“ .”，可以設(shè)定用戶信息及余額；此外還有 5 個(gè)開(kāi)始 初始化 待機(jī) 是否有卡插入 密碼效驗(yàn) 有 無(wú)按鍵 執(zhí)行相應(yīng)功能 顯示 16 功能鍵，分別為： （ 1） 修改 /確認(rèn)鍵，用來(lái)控制信息的改寫(xiě)及確認(rèn)； （ 2） 賬號(hào)顯示鍵，用來(lái)控制用戶賬號(hào)信息的顯示； （ 3） 余額 /總數(shù)顯示鍵，用來(lái)控制余額或總數(shù)的顯示； （ 4） 計(jì)數(shù)開(kāi)始 /停止鍵，用來(lái)控制計(jì)數(shù)系統(tǒng)的計(jì)數(shù)； （ 5） 備用鍵； （ 6） 備用鍵。 此讀寫(xiě)系統(tǒng)中，鍵盤(pán)采用編程掃描方式。所謂編程掃描就是 CPU 對(duì)鍵盤(pán)的掃描采取程序控制方式，一旦進(jìn)入鍵盤(pán)掃描狀態(tài)則反復(fù)地掃描鍵盤(pán)，等待用戶從鍵盤(pán)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(guò)程中， CPU 不再響應(yīng)鍵入要求，直到 CPU 返回重新掃描鍵盤(pán)為止。鍵盤(pán)掃描子程序流程圖如圖53 所示。圖中可見(jiàn)，鍵盤(pán)掃描子程序要完成以下的功能： 1） 判斷鍵盤(pán)上有無(wú)鍵按下。其方法為 口連續(xù) 16 次全輸出為“ 0”電平時(shí)，讀 口行線電平狀態(tài)，若行電平全為“ 1”電平，則鍵盤(pán)無(wú)鍵按下，若不為“ 1”電平，則有鍵按下。 2） 取出鍵抖動(dòng)及重鍵的影響。在鍵盤(pán)電路中，按鍵按下閉合后，將產(chǎn)生一個(gè)一個(gè)負(fù)的矩形脈沖。但由于在按動(dòng)按鍵時(shí)總有一些抖動(dòng)，因此在負(fù)脈沖的開(kāi)始和末尾部位總要出現(xiàn)一些毛齒波，毛齒 波的長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為 5～ 10ms。除了抖動(dòng)之外還有重鍵，即一個(gè)鍵按下后緊接著由按下另一鍵，或者兩個(gè)鍵同時(shí)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(shí)的方法來(lái)解決。通過(guò)延時(shí)來(lái)等待信號(hào)穩(wěn)定，在信號(hào)穩(wěn)定后查詢鍵碼。其過(guò)程是在查詢到有按鍵按下后延時(shí)一段時(shí)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(shuō)明前一次查詢結(jié)果為干擾或抖動(dòng)，若這次查詢到有鍵按下，則說(shuō)明信號(hào)已經(jīng)穩(wěn)定，然后判斷閉合按鍵的鍵碼。當(dāng)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(jìn)行處理，這樣 既可消除釋放抖動(dòng)的干擾。對(duì)于重鍵則以后一次查詢?yōu)樽詈蠼Y(jié)果。 3） 掃描鍵盤(pán)，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(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)為 00H，若 口仍為“ 1”電平，則繼續(xù)連續(xù)輸出“ 1”電平進(jìn)行移位，并同時(shí)計(jì)數(shù)，直到 口輸入的電平為“ 0”電平，表明此時(shí)的鍵即為按下的鍵，對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值即為鍵值，然后調(diào)用對(duì)應(yīng)的鍵處理子程序。鍵值與鍵號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 51 所示。 4） 表 41 鍵值與鍵號(hào)對(duì)應(yīng)表 鍵值 00H 01H 02H 03H 04H 05H 鍵號(hào) 0 1 2 3 4 5 鍵值 06H 07H 08H 09H 0AH 鍵號(hào) 6 7 8 9 . 鍵值 0BH 0CH 0DH 鍵號(hào) 修改 /確認(rèn) 賬號(hào)顯示 余額 /總數(shù) 鍵值 0EH 0FH 10H 鍵號(hào) 開(kāi)始 /停止 備用 備用 17 圖 42 鍵盤(pán)掃描流程圖 顯示子程序 讀卡器在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)用戶的信息進(jìn)行不斷改變，并寫(xiě)入 EEPROM 中。當(dāng)用戶需要查詢 IC 卡的運(yùn)行狀態(tài)時(shí) ，只需按動(dòng)顯示按鈕，即可顯示用戶的帳號(hào)信息、帳號(hào)余額、計(jì)數(shù)值等信息。流程圖如圖 54 所示。 開(kāi)始 調(diào)用鍵盤(pán)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(kāi)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(jié) 在了解研究 8051 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其相關(guān)的設(shè)計(jì)實(shí)例后，本次設(shè)計(jì)充分利用其相關(guān)的功能，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了 IC 卡讀寫(xiě)器。另外，在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要程序代碼使用 C 編寫(xiě)，大大加快了開(kāi)發(fā)進(jìn)程與后期的可維護(hù)性提升。設(shè)計(jì)主要完成了以下工作： 8051 單片機(jī)的性 能特點(diǎn)、開(kāi)發(fā)工具和應(yīng)用領(lǐng)域 2. 使用 PROTEL 軟件繪制完成了系統(tǒng)完整的電路圖，實(shí)現(xiàn)了基于 51 單片機(jī)的 IC 卡讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)。 C 語(yǔ)言為主，完成了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的效果。 51 單片機(jī)的 IC 卡讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)：以 51 單片機(jī)為核心，結(jié)合 AT24C02 作為外部存儲(chǔ)器，存放關(guān)鍵信息，液晶 SMG12232B2 作為顯示系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了 IC 卡與單片機(jī)的通信，有 51 單片機(jī)控制數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，實(shí)現(xiàn)讀卡和寫(xiě)卡操作。 20 參考文獻(xiàn) [1]于 宏軍，趙東艷 .智能卡技術(shù)全書(shū) .北京 :電子工業(yè)出版社， 1996 [2]王愛(ài)英 .智能卡技術(shù) .北京 :清華大學(xué)出版社， 2020 [3]彭為，黃科，雷道仲 .單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講 . 北京 :電子工業(yè)出版社， [4]段麗斌 .智能卡技術(shù)應(yīng)用北京 .電子工業(yè)出版社， 1995 [5]陸永寧 .IC 卡應(yīng)用系統(tǒng) .南京 :東南大學(xué)出版社， 2020 [6]沈紅衛(wèi) .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析 .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， [7]王卓人，鄧晉鈞，劉宗祥 .IC 卡的技術(shù)與應(yīng)用 .北京 :電子工業(yè)出版社， 1999 [8]何 立民 .單片機(jī)高級(jí)教程 .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， [9]李華 .MCS51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， [10]吳金戌，沈慶陽(yáng)，郭庭吉 .8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 .北京：清華大學(xué)出版社， [11]李光飛，樓然苗，胡佳文，謝象佐 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