【文章內容簡介】 為序列號Serial Number的校驗字節(jié)。Select Application 模塊：主要用于卡片的選擇當卡片與讀寫器完成了上述的二個步驟，程序員控制的讀寫器要想對卡片進行讀寫操作，必須對卡片進行“SELECT”操作。以使卡片真正地被選中。被選中的卡片將卡片上存儲在BLOCK 0 中的卡片的容量“SIZE”字節(jié)傳送給讀寫器。當讀寫器收到這一字節(jié)后，可以對卡片進行深一步的操作，例如，可以進行密碼驗證等等。認證及存取控制模塊在確認了上述的三個步驟，確認已經選擇了一張卡片時，程序員對卡片進行讀寫操作之前，必須對卡上已經設置的密碼進行認證，如果匹配，則允許進一步的Read/Write操作。Mifare 1 卡片上有16個扇區(qū)，每個扇區(qū)都可分別設置各自的密碼，互不干涉。因此每個扇區(qū)可獨立地應用于一個應用場合。整個卡片可以設計成“一卡通”形式來應用?？刂萍八阈g運算單元這一單元是整個卡片的控制中心，是卡片的“頭腦”。它主要進行對整個卡片的各個單位進行微操作控制，協(xié)調卡片的各個步驟。同時它還對各種收/發(fā)的數據進行算術運算處理，遞增/遞減處理，CRC運算處理，等等。是卡片中內建的中央微處理機（MCU)單元。RAM/ROM 單元RAM主要配合控制及算術運算單元，將運算的結果進行暫時的存儲。如果某些數據需要存儲到EEPROM，則由控制及算術運算單元取出送到EEPROM存儲器中；如果某些數據需要傳送給讀寫器，則由控制及算術運算單元取出，經過RF射頻接口電路的處理，通過卡片上的天線傳送給卡片讀寫器。RAM中的數據在卡片失掉電源后（卡片離開讀寫器天線的有效工作范圍內）將被清除。同時，ROM中還固化了卡片運行所需要的必要的程序指令，由控制及算術運算單元取出去對每個單元進行微指令控制，使卡片能有條不紊地與卡片的讀寫器進行數據通信。數據加密單元 該單元完成對數據的加密處理及密碼保護。存儲器及其接口電路該單元主要用于存儲數據。EEPROM中的數據在卡片失掉電源后（卡片離開讀寫器天線的有效工作范圍內）仍將被保持，用戶所要存儲的數據被存放在該單元中。Mifare 1卡片中的這一單元容量為8196bit（1Kbyte），分為16個扇區(qū)，64個塊。11 10 H201014x20 ○1○○○○○○○○○○○ H6152讀寫模塊 H6152基本結構示意圖。圖中，對外通信的接口為J3和J4。J3口共有7針，包括RS232/422的接口引腳和讀寫器模塊的電源端，接地端，具體的功能定義如下：（1）引腳1：保留引腳（2）引腳 2：＋5V電源腳（3）引腳 3：接地端（4）引腳 4：A路串行接收RxD（RS232/422）（5）引腳 5：A路串行發(fā)送TxD（RS232/422）（6）引腳 6：B路串行接收RxD（RS422）（7）引腳 7：B路串行發(fā)送TxD（RS422）J4口為4針接口，提供電源和操作狀態(tài)的LED燈指示信號，具體的定義如下：（1）引腳1：讀過程LED指示的正端。（2）引腳2：讀過程LED指示的負端。（3）引腳3：供電LED指示的正端。（4）引腳4：供電LED指示的負端。H6152讀寫模塊操作簡單方便，讀寫過程穩(wěn)定有效。它集成了PCB板載天線電路和RS232/422接口的集成讀寫模塊，還提供了RS232/422接口與TTL接口的轉換電路。H6152需外界+5V電源供電。主要性能指標如下：（1）工作頻率：。（2）串行通信波特率：9600bps、19200bps、38400bps和57600bps4種可選。（3）接口：RS232/422/485。（4）天線輸出阻抗：50K歐姆。（5）天線尺寸：45mm70mm。（6）電源電壓：+5V。（7）電流供應：80mA。（8）工作溫度：40～+85℃.（9）最大讀寫距離：50mm。 IC卡讀寫電路的原理及說明單片機AT89C51串口電平轉換電路IC卡讀寫器報警電路Mifare1射頻卡，總體原理圖見附錄1。單片機AT89C51是本設計的核心器件，它主要完成了對射頻卡（MIFARE 1卡）的讀寫操作。H6152讀寫器對射頻卡進行讀寫后通過串口電平轉換電路將RS－232電平轉換為單片機所識別的TTL電平，從而達到了使用AT89C51單片機來控制射頻卡的讀寫過程。硬件電路由單片機模塊、串口電平轉換模塊和H6152讀寫模塊3部分電路組成，、。 單片機模塊 串口電平轉換模塊U1為單片機芯片AT89C51，它控制H6152的工作狀態(tài)，該引腳為高電平時，H6152停止工作；，為低電平時，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲。XTAL0 和 XTAL1 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器，石晶振蕩和陶瓷均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，則XTAL1不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。本設計的外部時鐘電路是將XTAL0(18腳)和XTAL1(19)腳分別對接外部晶體和微調電容的兩端所構成。另外單片機中還帶有復位端，為了安全方便，單片機采用了上電自動復位和手動復位兩種。圖7中的U3為H6152的對外接口，17腳對應H6152板上的J3的17針，811腳對應H6152板上的J4的14針。L1為雙色發(fā)光二極管，它表示當前H6152的工作狀態(tài)。串口電平轉換電路采用Maxim公司的MAX3232實現(xiàn)。MAX3232將單片機的TTL電平轉為RS232，然后與H6152的RS232接口直接相連。RS232C是數據終端設備（DTE）和數據通信設備（DCE）之間的接口標準，是在微機接口應用中常用的一種串行通信總線標準，全稱為EIARS232C標準（Electoronic Industrial Associate Remended Standard232C）。RS232C標準的信號線共25根，其中只定義了22根。這22根信號線又分為主、輔兩個信道，大多數微機串行通信系統(tǒng)中都只使用主信道的信號線。在通信中，即便是只使用主信道，也并非主信道的所有信號都要連接，一般情況下只需使用其中的9根信號線，這就是為什么在微機的機箱上串行通信接口（如COMCOM2）只有9根的原因。RS232C串行通信接口標準中，對于發(fā)送端，規(guī)定－5V～－15V表示邏輯“1”（MARK信號），用＋5V～＋15V表示邏輯“0”（SPACE信號），內阻為幾百歐姆，可以帶2500pF的電容負載。負載開路時電壓不得超過177。25V。對于接收端，電壓低于－3V表示邏輯“1”，高于＋3V表示邏輯“0”。 設計中單片機選用ATMEL公司的芯片AT89C51，它可以完全滿足設計的功能要求。 液晶顯示電路 液晶顯示模塊 液晶顯示模塊選用圖形液晶顯示模塊GXM12864，它內含KS0108B/HD61202控制器，是一種采用低功耗CMOS技術實現(xiàn)的點陣圖形LCD模塊，有8位的微處理器接口，通過內部的12864位映射DDRAM實現(xiàn)128點64點大小的平板顯示。該液晶顯示模塊使用KS0108B作為列驅動器，同時使用KS0107B作為行驅動器。KS0107B不與CPU發(fā)生聯(lián)系，只要提供電源就能產生行驅動信號和各種同步信號，比較簡單。 液晶顯示模塊GXM12864的工作原理圖電位器R15的作用是調節(jié)提供給驅動器的供壓，從而調節(jié)液晶顯示的對比度。RST是復位腳，接高電平Vout1。數據線DB0～DB7和單片機的P0口相連，控制線D/I、R/W和片選線/CSA、/CSB分別與單片機P2口的0腳相連。在進行液晶顯示模塊的硬件調試時務必注意正確的接線，尤其是正負電源的接線不能有錯，否則會燒壞電路上的芯片。為避免液晶模塊的損壞，在加液晶驅動電壓V0/VEE時需要比加邏輯電壓VDD滯后50ms；在關電時，液晶驅動電壓V0/VEE需要比邏輯電壓VDD提前50ms關斷。引腳名稱引腳定義/CSA、/CSB片選2VSS數字地VDD邏輯電源+5VV0對比度調節(jié)D/I指令數據通道R/W讀/寫選擇E使能信號、高電平有效DB0DB78位數據線RST復位信號VEE液晶驅動電源A、K背光正電源端、背光接地端 電源模塊在一般情況下，液晶器件的驅動需要兩種不同的電源電壓，一種是+5V(工作電壓)，另一種是10V(背景光對比度調節(jié)電壓)。所以，使用液晶模塊時，需要設計專門的液晶電源電路。液晶電源電路的作用就是將電壓轉換成這兩種電壓信號輸出，為液晶顯示模塊提供工作電壓。本設計中系統(tǒng)采用電池供電，其輸入電壓為+3V，所以電源部分的設計要求為+3V輸入，+5V和10V雙電壓輸出。MAX1677是雙電壓輸出升壓DCDC變換器，它是一種專門為LCD提供電源的芯片，可以產生兩種可調電壓輸出。其輸入電壓范圍（）較大，可以依據不同系統(tǒng)提供的安裝電池的空間和所需的不同電池電壓與容量，靈活的選擇電池的種類。圖中，MAX1677的輸入電壓Vin=3V，輸出兩路電壓Vout1和Vout2，分別是+5V和10V，+5V為系統(tǒng)電源，而10V作為液晶顯示模塊的背光電源。 電源模塊電路電路中的其他器件說明如下。LL2為CoilCraft的DO1608C103表貼磁芯電感，電感值為10Uh。DD2是反相耐壓大于16V的肖特基二極管，也可選用具有相同耐壓參數的其他型號二極管。電阻R11和R12的比值決定了主輸出電壓值Vout（對應圖中的Vout1）需滿足下面的公式： R11=R12*[Vout/] （R12的取值范圍為10200千歐姆）電阻R14和R13的比值決定了LCD對比度輸出的電壓值VLCD(對應圖中的Vout2)需滿足下面的公式： R14=R13*|VLCD|/（V） （R14的取值范圍為5002000千歐姆）電阻R8和R7的比值決定了系統(tǒng)欠電壓監(jiān)測的門檻電壓值VTRIP需滿足下面的公式：R8=R7*[VTRIP/] (R7≤130千歐姆)當電池正常時，電池電壓過低，輸出引腳LBO輸出保持高電平；一旦電池電壓低于門檻電壓，LBO引腳輸出為低電平。如果不是用欠電壓監(jiān)測的話，只需要將第三引腳（LBI）接地即可。在原理圖中，Vin為電源電路的輸入端，；Vout1連接MAX1677的第16引腳，輸出+5V的電壓，作為系統(tǒng)的電源電壓；Vout2連接MAX1677的10引腳，輸出10V的電壓，作為液晶顯示模塊的背光電源電壓。 單片機模塊由于內部液晶控制器的存在，單片機可直接與GXM12864相連，不必使用其他的接口芯片。由于單片機采用Atmel公司的AT89C51,將液晶模塊作為存儲器的一部分，直接進行I/O操作。AT89C51的P0口直接與液晶模塊的數據總線DB0～DB7相連；P2口的0、6引腳分別和液晶模塊的/CSB、/CSA、E、R/W、D/I相連，在單片機程序執(zhí)行過程中，對它們作相應的控制。 記憶單元電路 I2C總線簡介I2C總線，是Inter Integrated Circuit Bus的縮寫，即“內部集成電路總線”。I2C總線是Philips公司推出的一種雙向二線制總線。目前，Philips公司和其他集成電路制造商推出了很多基于I2C總線的外圍器件。I2C總線包括一條數據線（SDA）和一條時鐘線（SCL）。協(xié)議允許總線接入多個器件，并支持多主工作?？偩€中的器件既可以作為主控器也可以作為被控器，既可以是發(fā)送器也可以是接收器?？偩€按照一定的通信協(xié)議進行數據交換。在每次數據交換開始，作為主控器的器件需要通過總線競爭獲得主控權，并啟動一次數據交換。一個典型的I2C總線標準的IC器件，其內部不僅有I2C接口電路，還可將內部各單元電路劃分成若干相對獨立的模塊，它只有二根信號線，一根是雙向的數據線SDA，另一根是時鐘線SCL。CPU可以通過指令對各功能模塊進行控制，各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，所以每個電路和模塊都有唯一的地址。在信息的傳輸過程中，I2C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器）。CPU發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量（數據）兩部分。地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調整的類別及需要調整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關。 I2C總線接口電路I2C總線的器件分為主器件和從器件。主器件的功能是啟動在總線上傳送數據，并產生時鐘脈沖，以允許與被尋址的器件進行數據傳送。被尋址的器件，稱為從器件。一般來講，任何器件均可以稱為從器件，只有單片機才能稱為主器件。主、從器件對偶出現(xiàn)，工作在接收還是發(fā)送數據方式，由器件的功能和數據傳送方向所決定。傳統(tǒng)的單片機串行接口的發(fā)送和接收一般都分別各用一條線，而I2C總線則根據器件的功能通過軟件程序使其工作于發(fā)送或接收方式。當某個器件向總線上發(fā)送信息時，它就是發(fā)送器，而當其從主線上接收信息時，又成為接收器。主器件用于啟動總線上傳送數據并產生時鐘以開放傳送的器件，此時任何被尋址的器件均被認為是從器件。I2C總線的控制完全由掛在總線上的主器件送出地址和數據決定，在總線上，既沒有中心機也沒有優(yōu)先級?？偩€上主和從（即發(fā)送和接收）的關系取決于此時數據傳送的方向。SDA和SCL都是雙向線路，都通過一個電流源或上拉電阻連接到電源端。連接總線器件的輸出級必須是集電極或漏極開路，以具有線“與”功能，當總線空閑時，兩根線都是高電平。I2C總線上數據的傳輸速率在標準模式下可達100kb/s，在快速模式下可達400kb/s。連接到總線的接口數量只由總線電容是400pF的限制決定。 AT24C01簡介 AT24C01是美國ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它內含2568位存儲空間，具有工作電壓寬（～）、擦寫次數多（大于10 000