【文章內容簡介】 遞提供了一種全新的手段 ,它一出現就備受關注和重視 。 1987 年起 ,國際化標準組織 ISO 專門為 IC 卡制訂了國際標準 。 國際標準的制訂為 IC卡在全世界范圍內的推廣和應用 ,為 IC 卡在使用過程中的規(guī)范化創(chuàng)造了前提和條件 。 從技術角度看 ,在 IC卡應用過程中有以下幾個發(fā)展趨勢 。 1 從存儲器 IC 卡同 CPU 卡方向發(fā)展 。 現在全國發(fā)行的 IC 卡中 ,90%以上是采用存儲器 IC 卡 。 隨著應用 要求提高 ,且 CPU 卡價格下 降 ,在今后幾年內 ,CPU 卡的應用總量將呈大幅度上升趨勢 : 2 非接觸式 IC卡應用將大幅度增加 。 目前 ,非接觸式 IC 卡已成為世界智能卡發(fā)展的主流 。 非接觸式 IC 卡十分適用于地鐵、公交、自來水、燃氣等收費的日常生活消費領域 ,在我國已開始使用 。 下一代最具有前途的 IC 卡是接觸式 IC 和接觸式 IC 卡的復合卡 ,對于需要特別靈活的多用途應用來說 ,它既能提供接觸式應用 ,又有非接觸式應用功能 ,為產品提供十分靈活的選擇 。 3 對 IC 卡安全性提出越來越高的要求 。 金融 IC 卡 、 個人身份證等應用要求IC 卡具有高安全性 ,要求應用程序在一個安全 環(huán)境中裝載和運行 。 一方面要求 IC卡本身具有高安全性 ,具有 DES 加密算法和有 512 位或 1024 為公開密鑰計算能力和加密卡 可滿足不同安全等級的要求 。另一方面要加強 IC 卡安全管理 , 密鑰管理尤其重要 。 4 一卡多用是 IC 卡發(fā)展 的 大方向 。 為了方便人們使用 ,同時規(guī)范應用市場 ,提高應用水平 ,需要推出一卡多用或多卡 通 用的 IC 卡 。 系統(tǒng) 設計目標及原則 系統(tǒng)的設計 目標 公交汽車 IC卡控制系統(tǒng)采用了先進的 非接觸式 IC技術和計算機技術 ,以公交售卡充值 IC 卡讀寫器為設計對象的主體 ,以計算機系統(tǒng)為信息處理方法的現代 化管理系統(tǒng) ,充分利用了 非接觸式 IC交易時間短 ,快捷 ,方便的特點 ,作為公交汽車控制系統(tǒng)的一種全新的現代化管理手段 ,提高了公交車輛的運營服務水平 ,使城市 公交管理開放 ,不僅取得了較好的經濟效益 ,同時還取得了良好的社會效益 。 公交汽車 IC 卡控制系統(tǒng) 把公交汽車的售票方式以 IC 卡電子收費作為支付手段 ,以提高客運汽車的收費速度 、 簡單快捷的售卡充值方式 、 自動化處理客運信息 、準備結算 、 動態(tài)分析運營信息為目的 ,為客運企業(yè)的運營 ,城市交通管理 ,城市建設及發(fā)展提供了良好的科學依據 .系統(tǒng)設計目標如下 : 1為運營公交公司提供完善的 、穩(wěn) 定的 、 可靠的 管理功能 。 蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書 4 2 實現公交 控制系統(tǒng) 的規(guī)范化和數字化管理 。 3 收集公交運營數據 ,建立可供管理分析的數采集系統(tǒng) 。 4 控制系統(tǒng)具有可靠的安全管理系統(tǒng) 。 5 模塊化的軟硬件設計具有開放性 、可擴展性 、 以便進行二次開發(fā) 。 6 盡可能簡單明了操作方式 ,以實現 IC 卡讀寫器的運作及管理 。 系統(tǒng)的設計 原則 公交汽車 IC卡控制系統(tǒng) 設計要求在最大限度上滿足公交公司不斷增長和變化的業(yè)務需求。同時也使公交公司能在最大限度保護其投資的前提下利用迅速發(fā)展的新技術和產品。系統(tǒng)設計方案是遵循原則設計 : 1 原則 :采用的 技術路線和采用的產品是成熟 ,可靠 ,易于操作的 ,設計結果能滿足客戶的需求并行之有效。 2 開放原則 : 3 安全原則 :采用有效可信的安全措施 ,實現系統(tǒng)多層次的安全管理。 4 高效原則 :軟硬件性能充分發(fā)揮 ,資源利用率高 ,性能好。 5可擴展原則 :能夠使系統(tǒng)在規(guī)模和性能兩方面有擴展余地。 論文的組織結構 本文的目的就是尋求一套更加完善的 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng)方 案。本文重點介紹 以 8051 單片機 和 非接觸式 IC 卡讀 讀寫器 MF RC500 為核心 ，設計 出 一套 性能好 、 安全措施有效可信、管理平臺完善 的 公交 非接觸式 IC卡 控 制系統(tǒng) 。本文主要工作如下 : (1)完成 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng) 整體方案設計。根據 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng)所要達到的性能指標，進行總體方案設計。 (2)以 單片機 8051 為核心實現 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng) 硬件設計 。 (3)完成 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng) 的軟件設計 。 基于 匯編語言的 編程方式，實現整個系統(tǒng)軟件的設計。 (4)開展 系統(tǒng)的 安全性研究 。 (5)完成系統(tǒng)管理中心的設計。 蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書 5 第二章 總體設計 系統(tǒng)總體結構 公交汽車 IC 卡控制系 統(tǒng)結構復雜，環(huán)節(jié)較多，因此，公交 IC 卡 控制系 統(tǒng)的讀寫器至少應包括公交售卡機、公交車載機 和公交制卡機三個讀寫器。除了售卡機要求有鍵盤外，其余的硬件組成大體相同。對于 公交汽車 接觸式 IC 卡 控制系 統(tǒng)和非接觸式 IC卡 控制系 統(tǒng)，控制電路主要不同在 IC 卡接口上，接觸式 IC 卡采用卡座，非接觸式 IC 卡采用接收線圈加專用 的讀卡 接收 芯片。 圖 2 為 公交 IC 卡讀寫器 的 硬件 結構框圖 ，主要由單片機、 外部 存儲 模塊 、監(jiān)控電路 、 鍵盤 電路 、顯示 電路 、 IC 卡的讀寫 器、 天線和以及與 PC 機通信的 RS232 串行通信接口電路組成。 圖 2 公交 IC 卡 讀寫器 的 硬件 結構框圖 方案論證確定 IC 卡類型選擇 任何技術和產品的發(fā)展都有一個過程，限于技術原因，早期大多用磁卡、光電卡等，這些卡構成的控制系統(tǒng)雖然曾經給我們帶來了各種便利，但仍然存在一些弊端和缺陷，常常帶來許多不便，特別是其防偽性能差，易被仿制，作為收費電子錢包使用存在巨大安全隱患，隨著技術不斷進步，上述卡逐漸被其他卡取代，而對存儲介質的選擇主要考慮卡片模型、存儲容量、安全性要求綜合價格等因素。 單 片 機 鍵盤 電路 存儲 模塊 監(jiān)控電路 PC 機通信 報警電路 感應 天線 IC卡讀寫器 顯示 電路 電源電路 蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書 6 又考慮到卡是作為一卡通系統(tǒng)的信息載體，一卡通系統(tǒng)所涉及的子系統(tǒng)又非常多，因此就要求這種卡必須 是有多分區(qū)，并具有分區(qū)密碼校驗，具有多用性、兼容性、安全性、可靠性的智能卡。所以在城市公交 IC 卡收費系統(tǒng)中使用非接觸 IC 卡和接觸式 IC卡兩種 IC 卡卡片。 1 接觸式 IC 卡 接觸式 IC 卡卡內操作系統(tǒng)采用符合 PBOC 標準的 Timecoso CPU 卡芯片內集成有 CPU ,ROM,RAM,EEPROM，安全邏輯等。 SAM 卡是安全認證卡，所有部件功能經專門設計，性能大大提高，與普通 CPU 卡相比較，具有很高的安全性、可靠性。但是接觸式 IC 卡使用時要將其插入讀卡機中， 通過表面上的電極觸點的物理接觸來實現與讀卡器之間的命 令、 數據和卡片狀態(tài)的傳遞 : 非接觸式 IC 卡在使用時只要靠近讀卡機即可，卡片和讀卡機通過無線電波或電磁場感應的方式進行信息傳遞。接觸式 IC 卡己經走過十幾年的歷程并得到廣泛的應用，但隨著應用規(guī)模的擴大，其本身不可克服的缺點，如具有接觸磨損、卡的壽命小、使用不便、信息傳送速度慢、難以維護、基礎設施投入大等就成了它進一步發(fā)展的絆腳石。 隨著信息業(yè)和服務業(yè)的全球化，社會對信息載體的便攜性、 高安全性及易用性等方面提出更高的要求，于是非接觸式 IC 卡以其無機械磨損、容易維護、方便使用等優(yōu)點，成為 IC 卡潛力最大的生力軍而 備受業(yè)界矚目。 2 非接觸式 IC卡 從提供電源的角度來看，非接觸式 I C 卡可分為有源和無源 2 種。無源系統(tǒng)的能量由數據載頻提供，有源系統(tǒng)是在卡內封裝一塊非常薄的電池。從成本和生產方面考慮，無源系統(tǒng)是主流。 從工作距離來分，非接觸式 IC 卡有 3 種 : 近距離禍合 ( 2 mm) , 鄰近藕合( IO cm) , 遠距離禍合 ( 15cm)。其中近距離藕合由于優(yōu)勢不明顯而應用較少， 而藕合距離較遠的射頻卡使用較普遍且最具發(fā)展?jié)摿Α? 從讀寫方式上，非接觸式 IC 卡還有主動交易式和被動交易式之分 :主動交易式指卡片需要主動 靠近讀卡器，用戶需要持卡在讀卡器上晃過去才會完成交易；被動交易式可以不用出示，比如揣在外衣口袋里，當走過讀寫器的識別距離范圍內就可完成交易。 非接觸式 IC 卡，由于卡與讀寫器間無機械接觸，而是借助“空間媒介”電磁波進行通訊，故在保留接觸式智能卡原有優(yōu)點的同時，又具備如下諸多長處 : (1) 可靠性高、壽命長 卡與讀寫器間無機械接觸，故不存在接觸式讀寫器可能出現的各種故障，卡和讀寫器均無裸露觸點，則無須擔心觸點損壞或脫落所致之卡片失效。卡和讀寫器均為全封閉防水、防塵結構，既避免了靜電、塵污對卡的影響，操作快捷便利 。蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書 7 這些都將大大提高卡乃至機具的可靠性和使用壽命。 (2) 防偽性好 每張卡都有一個由制造商在產品出廠前固化于芯片的 3 2 位序列號，一旦寫入即不可更改，且世