【文章內(nèi)容簡介】 C 卡 表面上沒有 金屬觸點而是在卡 的 內(nèi) 部設(shè) 置 了 天線 ， 射頻卡處在 讀卡器一定距離內(nèi)時，讀寫卡器 就可以 通過發(fā)射射頻信號對 IC 卡進(jìn)行讀寫操作。 （ 2） 接觸型 的 IC 卡的表面 上 有 6 個或 8 個金屬觸點，只有在 IC 插入讀寫器內(nèi)后，金屬觸點與讀卡器進(jìn)行接觸， 在微處理器的控制下才能夠完成的讀寫操作。 根據(jù) IC 卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，又可以 將 IC 卡 分為存儲卡、邏輯加密卡和 CPU 卡 三大類 。 我們只介紹存儲卡和邏輯加密卡。 （ 1） 存儲卡的容量 跨度很大可以從 幾十字節(jié)到幾千字節(jié)不等。 存儲 卡 有很多優(yōu)點，例如： 操作 便捷 、 快速讀寫 ， 長時間存儲信息 等 等 。但是 存儲 卡不具備加密功能， 因此存儲的數(shù)據(jù) 可能 很容易地被讀出， 所 以這種卡 的安全性較差 。 （ 2） 邏輯加密卡 的 內(nèi) 部 設(shè)有邏輯加密電路， 因此 只有在輸入密碼正確后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的改寫，否則 只能讀取數(shù)據(jù)而不能對數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫 。 由于具有較高的安全性， 這種卡常常 被 用于對信息保密性 要求較高 的領(lǐng)域， 涉及到 金融等方面 非常適合選用這種 IC 單 片 機(jī) 顯 示 屏 鍵 盤 復(fù) 位 電 路 報 警 電 路 IC 卡 接 口 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 卡 。 綜合兩種 IC 卡的特點， IC 卡智能水表 系統(tǒng)選用西門子 SLE4442 邏輯加密型 IC 卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和身份的識別。 鍵盤選擇 單片機(jī)系統(tǒng)中 經(jīng) 常 使 用的鍵盤 大致可以分為以下兩種 。 （ 1） 獨立型按鍵的一腳通過電阻接電源或者接地，而另一腳接 到 單片機(jī)的 I/O 口上 。 在 按下 按鍵 和沒有按下 按鍵 時 I/O 口電平剛好 是相反的 。 獨立型 按鍵的特點 就 是按鍵電路配置靈活，識別按鍵的狀態(tài) 比較 簡單，編寫程序 也 相對簡單，但是 獨立型的 每一個按鍵需要 獨自 占用一個 I/O 口， 會使 I/O 口的利用率下降，如果按鍵數(shù)量很少，或者單片機(jī)有很多 I/O 口剩余的時候是可以采用這種設(shè)計的。 （ 2） 矩陣式鍵盤 由 行線和列線 所構(gòu)成的 。按鍵位于行 線和列線 的交叉點上，一個4*4 的矩陣式 行列線 結(jié)構(gòu)就可以構(gòu)成一個含有 16 個按鍵的 矩陣式 鍵盤。 將 按鍵 放 置在行線和 列線的交叉點上，按鍵開關(guān)的兩端分別接到行 線和 列線 上， 平時當(dāng)沒有按鍵 操 作的時 候 ，列線 將會 處于高電平狀態(tài)； 而當(dāng)有按鍵按下時， 行列線 就會 導(dǎo)通，列線的電平 也會 由此連接 在一起 ， 每個按鍵的操作與否控制著該按鍵所在行列線的電平變化， 這樣行列線配合起來進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，就可以確定按鍵的位置。與獨立式鍵盤相比， 矩陣式鍵盤的優(yōu)勢在于可以 節(jié)省很多 I/O 口，適用于按鍵數(shù)量較多的場合。 綜合考慮實際使用的情況 即 IC 卡水表的設(shè)計情況 ，本設(shè)計 刷完 數(shù)據(jù)輸入采用矩陣式鍵盤進(jìn)行。由于有 0 到 9 十個數(shù)字鍵，再加一些功能鍵，因此采用 4*4 矩陣鍵盤。 顯示器的選擇 有兩種可供選擇的顯示器，一種是 HJ1602 液晶顯示屏，一種是 LCD12864 液晶顯示屏。 HJ1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符，但是 只能顯示字母、數(shù)字和符號 ； LCD12864 液晶顯示屏 顯示模塊是 12864 點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形。 總結(jié)： 在編程 和 使用方面，兩者難度 比較近似 ，原理 也相 差不多，都是寫指令、寫數(shù)據(jù) 、 寫地址、等等。 但是 12864 液晶屏顯示更加全面，相比于 1602 液晶屏、 12864能更形象具體的實現(xiàn)顯示功能，也更加符合本次設(shè)計所需，因此我們選擇 LCD12864 液沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 晶顯示屏作為本次設(shè)計 的顯示器。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 3 系統(tǒng)各模塊硬件電路設(shè)計 本 次設(shè)計的 IC 卡水表 系統(tǒng)硬件 主要 由以下幾個部分組成： （ 1） AT89C51 單片機(jī) 作為主控制 電路 （ 2） SLE4442 智能 IC 卡，及插卡電路 （ 3） LED 指示電路 （ 4） 矩陣鍵盤輸入電路 （ 5） LCD12864 液晶顯示電路 （ 6） 報警電路 （ 7） 5V 的電源電路 Protel 電路原理圖設(shè)計軟件 在設(shè)計硬件電路之前我們需要了解將要使用的 protel 制圖軟件。 Protel Advanced Schematic，即高級電氣原理圖用于進(jìn)行電子產(chǎn)品的電學(xué)設(shè)計。完成整個電子產(chǎn)品設(shè)計過程中電工、電子學(xué)階段設(shè)計，包括功能設(shè)計、邏輯設(shè)計、電路設(shè)計。 早期的 PROTEL 主要作為印制板自動布線 工具使用 ，運行在 DOS 環(huán)境，對硬件的要求很低，在無硬盤 286 機(jī)的 1M 內(nèi)存下就能運行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的 PROTEL 已發(fā)展到 DXP 2020，是個龐大的 EDA 軟件 ，完全安裝有 200 多 M，它工作在 WINDOWS95環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設(shè)計系 統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、 模擬電路與數(shù)字電路 混合信號仿真、多層 印制電路板 設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、 可編程邏輯器件 設(shè)計、圖表生成、 電子表格 生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server（客戶 /服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的 文件格式 ，如 ORCAD， PSPICE，EXCEL 等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度 PCB 的 100%布通率。在國內(nèi)PROTEL 軟件較易買到，有關(guān) PROTEL 軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎(chǔ)。想更多地了解 PROTEL 的軟件功能或者下載 PROTEL99 的試用版，可以在INTERNET 上。 2020 年年底， Protel 軟件的原廠商 Altium 公司推出了 Protel 系列的最新高端版本Altium Designer 。 Altium Designer ，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個新沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級設(shè)計解決方案。 Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計流程、集成化 PCB 設(shè)計、可編程器件（如 FPGA）設(shè)計和基于處理器設(shè)計的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時進(jìn)行 PCB 和 FPGA 設(shè)計以及嵌 入式設(shè)計的解決方案，具有將設(shè)計方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。 這款最新高端版本 Altium Designer 99SE， Protel2020 在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點以外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。 Altium Designer 拓寬了板級設(shè)計的傳統(tǒng)界限，全面集成了 FPGA 設(shè)計功能和 SOPC 設(shè)計實現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計中的 FPGA 與 PCB 設(shè)計以及嵌入式設(shè)計集成在一起。 Protel 99 采用全新的管理方式，即數(shù)據(jù)庫的管理方式。 Protel 99 是 在桌面環(huán)境下第一個以獨特的設(shè)計管理和團(tuán)隊合作技術(shù)為核心的全方位的印制板設(shè)計系統(tǒng)。所有Protel99 設(shè)計文件都被存儲在唯一的綜合設(shè)計數(shù)據(jù)庫中，并顯示在唯一的綜合設(shè)計編輯窗口。 Protel 99 軟件沿襲了 Protel 以前版本方便易學(xué)的特點，內(nèi)部界面與 Protel 98 大體相同，新增加了一些功能模塊。 Protel 公司引進(jìn)了德國 INCASES 公司的先進(jìn)技術(shù)，在Protel99 中集成了信號完整性工具，精確的模型和板分析，幫助你在設(shè)計周期里利用信號完整性分析可獲得一次性成功和消除盲目性。 Protel99 容易使用的特 性就是新的 “ 這是什么 ” 幫助。按下任何對話框右上角的小問號，然后選擇你所要的信息?，F(xiàn)在可以很快地看到 特性的功能，然后用到設(shè)計中，按下狀態(tài)欄末端的按鈕，使用自然語言幫助顧問。 所有 Protel99 設(shè)計文件都被儲存在唯一的綜合設(shè)計數(shù)據(jù)庫中，并顯示在唯一的綜合設(shè)計 編輯窗口。在 Protel99 中與設(shè)計的接口叫設(shè)計管理器。使用設(shè)計管理器，可以進(jìn)行對設(shè)計文件的管理編輯、設(shè)置設(shè)計組的訪問權(quán)限和監(jiān)視對設(shè)計文件的訪問。 組織設(shè)計文件 過去組織和管理 40 個或更多的原理圖、 PCB、 Gerber、 Drill、 BOM和 DRC 文件 ，要花 費幾天的時間，而 Protel99 把設(shè)計文件全部儲存在唯一的設(shè)計數(shù)據(jù)庫。 在設(shè)計數(shù)據(jù)庫內(nèi)組織按分層結(jié)構(gòu)文件夾建立的文件 顯示在右邊的個人安全系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)庫有一文件夾叫設(shè)計文件，這個文件夾中是主設(shè)計文件 (原理圖和 PCB)，還有許多的子文件夾，包括了 PCB 裝配文件、報告和仿真分析。這里對在設(shè)計數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建文件夾的分 層深度沒有限制。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 設(shè)計數(shù)據(jù)庫對存儲 Protel 設(shè)計文件沒有限制 你能輸入任何類型的設(shè)計文件進(jìn)入數(shù) 據(jù)庫，如在 MS Word 書寫的報告、在 MS Excel 準(zhǔn)備的費用清單和 AutoCAD 中制的機(jī)械 圖。簡單雙擊設(shè)計數(shù)據(jù)庫里的文件圖標(biāo)，在適當(dāng)?shù)木庉嬈鞔蜷_文件，被更新的文件自動地保存到設(shè)計數(shù)據(jù)庫。 MS Word 和 Excel 文件可以在設(shè)計管理器中直接編輯。 提示：在文件夾上單擊右鍵會顯示浮動菜單，然后選擇在設(shè)計數(shù)據(jù)庫新建文件。 在綜合設(shè)計數(shù)據(jù)庫中用 Protel99 的設(shè)計管理器管理設(shè)計文件是非常輕松的。設(shè)計管 理器的工作就象 MS Windows 的文件管理器一樣，可用它來導(dǎo)航和組織設(shè)計數(shù)據(jù)庫里文件。使用設(shè)計管理器在設(shè)計數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建分層結(jié)構(gòu)的文件夾，使用標(biāo)準(zhǔn)文件操作命令來組織 這些文件夾內(nèi)設(shè)計文件。 設(shè)計管理器的心 臟就是左邊的導(dǎo)航面板。面板顯示的樹狀結(jié)構(gòu)是大家熟悉的 Protel軟件 特性。在 Protel99 中，這個樹不僅僅顯示的是一個原理圖方案各文件間的邏輯關(guān)系，它 也顯示了在設(shè)計數(shù)據(jù)庫中文件的物理結(jié)構(gòu)。 在導(dǎo)航樹中活躍的文件夾是 PCB 裝配文件夾。如同 Windows 文件管理器，設(shè)計管理器在右 邊顯示這個文件夾的內(nèi)容。 Protel 常用操作： （ 1） 調(diào)用畫圖工具 View－》 Toolbars－》 Customize （ 2） 在移動元件時按空格可旋轉(zhuǎn)元件 （ 3） 找元件時要參照對元件庫的描述， Converter 含有 AD、 DA 等 （ 4） 將文件直接放在數(shù)據(jù)庫根目錄下 電氣連接網(wǎng)絡(luò)表是把設(shè)計結(jié)果向其他 EDA 工具傳輸?shù)淖钪饕獢?shù)據(jù)形式。 ADV、 SCH包含兩個獨立的編輯器，即電氣原理圖編輯器和電氣圖形符號庫編輯器。 電氣原理圖編輯器 (Schematic Sheet Editor) 電氣原理圖編輯器是 Adv Sch軟件包中主要處理器，用于制作、編輯、檢查和打印符合電氣設(shè)計方案的信息，包括圖紙、圖表及設(shè)計數(shù)據(jù)文件。 編輯器中含有：生成電氣連接關(guān)系網(wǎng)絡(luò)表、進(jìn)行電氣設(shè)計規(guī)則檢查、制作出設(shè)計報告和打印高質(zhì)量圖紙等一系列設(shè)計活動所需的軟件工具。 電氣圖形符號庫編輯器 (Schematic Library Editor) 電氣圖形符號庫編輯器簡稱庫編輯器是 ADV、 SCH 軟件包中另外一個文件處理器，用于制作、編輯和管理元器件的圖形符號庫。庫編輯器的基本操作和功 能大致和原理圖編輯相同，只是附加了專用于制作元件和進(jìn)行庫管理所需的工具。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 設(shè)計特點： （ 1）強大和完備的設(shè)計、表達(dá)能力 （ 2）良好的開放性 （ 3）強大的設(shè)計自動化功能 （ 4）豐富而又靈活的編輯功能 （ 5）在線式編輯及完善的庫管理 （ 6）原理圖和 PCB 圖之間動態(tài)連接 （ 7）滿足國際化 設(shè)計要求 （ 8）完備的輸出系統(tǒng) 單片機(jī)部分 適應(yīng)性指單片機(jī)能否完成應(yīng)用系統(tǒng)的控制功能，它主要從以下幾個方面體現(xiàn)。 （ 1）單片機(jī)的 CPU 是否有相對應(yīng)的處理能力 （ 2）單片機(jī)片內(nèi)是否有系統(tǒng)設(shè)計所需的外接口 （ 3）單片機(jī)是否有系統(tǒng)所需要的 I/O 端口數(shù)量 （ 4）單片機(jī)的極限性能是否能夠滿足設(shè)計的要求 綜合上述幾條敘述，本次設(shè)計采用 AT89C51 單片機(jī)作為主控芯片 單片機(jī) AT89C51 介紹 AT89C51 是 51 系列單片機(jī) 大家族中的一員， 由 ATMEL 公司生產(chǎn) 制作 的 。 AT89C51是一個低電壓， 高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器 。并且擁有 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） ，該單片機(jī) 兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)， 因此在 許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合 都會有AT89C51 單片機(jī)的應(yīng)用。 AT89C51 單片機(jī) 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信