【導(dǎo)讀】1．非接觸式讀寫操作，讀卡時(shí)間≤，讀卡距離50mm；2．單機(jī)儲存1023條交易明細(xì)記錄,數(shù)據(jù)采集；3．無卡操作時(shí)顯示時(shí)間，有卡操作時(shí)數(shù)據(jù)和當(dāng)時(shí)時(shí)間存入存儲器。1．通信接口：USBRS232；2．存儲容量：1023記錄；2．工作頻率：；1．查看關(guān)于計(jì)量IC卡方面的文獻(xiàn)資料；2．有關(guān)單片機(jī)的編程和外圍設(shè)備的書籍；1．第1周至第2周查找有關(guān)資料，完成開題報(bào)告；2．第3周至第5周確定軟件設(shè)計(jì)方案；3．第6周至第9周完成程序并不調(diào)試軟件；4．第10周至第12周整理并完成論文。公交車現(xiàn)在已成為城市的主要交通工具，收費(fèi)一般使用IC卡智能收費(fèi)系統(tǒng)。是便利，其次是快捷，第三是有利于減少現(xiàn)金流通。觸式IC卡的發(fā)展。公交智能收費(fèi)中的IC卡操作方便，可靠性更高，壽命更。P1口與串行器件24C64和顯示、報(bào)警電路連接；P0. 在讀寫器中，單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信主要由TC232來實(shí)現(xiàn)。用作時(shí)鐘電路連接；P3口用于讀寫控制和中斷。其他各領(lǐng)域如校園卡、考勤卡等也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

　　

【正文】 主要特點(diǎn)。令每一個(gè)字符的傳輸開始總是以一個(gè)起始位為準(zhǔn)，然后接收方與發(fā)送方保持同步 (格式的統(tǒng)一 )。通信雙方可按應(yīng)用需要隨時(shí)改變通信協(xié)議，即改變數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位長度和數(shù)據(jù)傳輸率。今在異步通信的數(shù)據(jù)流中，一個(gè)字符看作一個(gè)獨(dú)立的信息單元，并 且字符出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中的相對時(shí)間是任意的，接收端預(yù)先并不知道，每個(gè)字符一經(jīng)發(fā)送。收發(fā)雙方則以預(yù)先固定的時(shí)鐘速率傳送各位。因此，要有效進(jìn)行異步通信，在 CPU 與外設(shè)通信之前，必須統(tǒng)一字符格式和波特率。 異步通信的發(fā)送方和接收方之間允許沒有共同的時(shí)鐘，所以在異步通信中，收發(fā)雙方取得同步的方法是采用在字符格式中設(shè)置起始位和停止位的辦法。每一個(gè)字符傳輸開始總是以一個(gè)起始位為準(zhǔn)，然后接收方和發(fā)送方保持同步。 圖 37 異步通信格式 圖 37 串行異步通信的字符格式 從圖中可以看出，串行異步通信的字符 格式包括四個(gè)部分 :起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位。 1 位，該位必須為 0，表示一個(gè)字符的開始。 ，至少 5 位，最多為 8 位，由串行通信初始化程序設(shè)定。數(shù)據(jù)的排列方式是低位在前，高位在后。 ，占 1 位，根據(jù)需要可選，可不選。奇偶校驗(yàn)用于有限差錯(cuò)檢測。如果選擇奇校驗(yàn)，則組成數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位的邏輯 1 的個(gè)數(shù)必須是奇數(shù)，否則傳送出錯(cuò) (奇校驗(yàn)錯(cuò) )。選擇偶校驗(yàn)，則組成數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位的邏輯 I 的個(gè)數(shù)必須是偶數(shù)，否則傳送出錯(cuò) (偶校驗(yàn)錯(cuò) )。 止位，在沒有校驗(yàn)位的情況下，它緊跟有效的數(shù)據(jù)位，如 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 果有校驗(yàn)位，則在校驗(yàn)位后面是停止位。停止位必須存在，表示一個(gè)字符的結(jié)束。停止位可以為 1 位、 1. 5 位或 2 位，由編程決定。異步通信的這種由起始位開始，停止位結(jié)束所構(gòu)成的一串二進(jìn)制數(shù)稱為幀 (一個(gè)完整的字符 )。從微觀上看異步通信是一位一位傳送，而從宏觀上看，它又是一幀一幀傳送的。一幀數(shù)據(jù)中的相鄰位之間的時(shí)間間隔是相同的，而幀與幀之間的時(shí)間間隔又是隨機(jī)的，即幀與幀之間可以有若干個(gè)空閑位。在沒有數(shù)據(jù)傳輸期間，串行數(shù)據(jù)線上是邏輯高電平。 此外，在信號線上共有兩種狀態(tài)，可 分別用邏輯 1 和邏輯 0 來區(qū)分。在發(fā)送器空閑時(shí)，數(shù)據(jù)線應(yīng)該保持在邏輯 1 狀態(tài) [11]。 顯示模塊的 概述 MC14499 是串行輸入顯示驅(qū)動(dòng)接口芯片，具有管理 4 位 LED 的能力，包括 1 個(gè)20 位移位寄存器、 1 個(gè)鎖存器、 1 個(gè)多路輸出器，由多路輸出器輸出的 BCD 碼經(jīng)段譯碼器譯碼后，轉(zhuǎn)換成 7 段碼送至段和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出。另外片內(nèi)振蕩信號經(jīng)過 4分頻后，提供 4 個(gè)位控信號 (經(jīng)位驅(qū)動(dòng)送至 4 條位控制線 I， II， III， IV)，各引腳說明如下： DT──串行數(shù)據(jù)輸入端﹔ I～ IV──位選通端﹔ A～ G──七段顯示輸出﹔ OSC──晶振輸入，接上電容，片內(nèi)可產(chǎn)生 200～ 800 Hz 的掃描信號﹔ CLK 時(shí)鐘輸入端，作為串行數(shù)據(jù)接收的同步信號﹔ EN──使能端，為 0 時(shí)，允許接收串行輸入數(shù)據(jù)﹔為 1 時(shí)，片內(nèi)移位寄存器將數(shù)據(jù)送入鎖存器中鎖存。 MC14499 每次接收 20 位串行輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式如表 1： 表 34 數(shù)據(jù)格式 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 LSB MSB LSB MSB LSB MSB LSB MSB LSB MSB IV BCD 碼 III BCD 碼 II BCD 碼 I BCD 碼 小數(shù)點(diǎn)選擇 一楨數(shù)據(jù)輸入完后，便被鎖存起來，供 4 位 LED 顯示使用， CPU只提供顯示用的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的顯示則是由 MC14499 對各位進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)，掃描頻率由 OSC 端外接電容決定。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 系統(tǒng)中看門狗 的功能 電源電壓監(jiān)視 DS1232 能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測向微處理器供電的電源電壓，當(dāng)電源電壓 VCC 低于預(yù)置值時(shí)， DS1232的第 5腳和第 6腳輸出互補(bǔ)復(fù)位信號 RST和 RST。預(yù)置值通過第 3腳 (TOL)來設(shè)定；當(dāng) TOL 接地時(shí)， RST 和 RST 信號在電源電壓跌落至 ；當(dāng)TOL 與 VCC 相連時(shí)，只有當(dāng) VCC 跌落至 RST 和 RST 信號。當(dāng)電源恢復(fù)正常后， RST 和 RST 信號至少保持 250ms，以保證微處理器的正常復(fù)位。 復(fù)位 在單片機(jī)產(chǎn)品中，最簡單的按鍵復(fù)位電路是由電阻和電容構(gòu)成的，如果系統(tǒng)擴(kuò)展存在需要和微處理器同 時(shí)復(fù)位的其他接口芯片，這種簡單的阻容復(fù)位電路往往不能滿足整體復(fù)位的要求。 DS1232 提供了可直接連接復(fù)位按鍵的輸入端 PBRST(第 1 腳 )，在該引腳上輸入低電平信號，將在 RST 和 RST 端輸出至少 250ms 的復(fù)位信號 看門狗定時(shí)器 在 DS1232 內(nèi)部集成有看門狗定時(shí)器，當(dāng) DS1232 的 ST 端在設(shè)置的周期時(shí)間內(nèi)沒有有效信號到來時(shí)， DS1232 的 RST 和 RST 端將產(chǎn)生復(fù)位信號以強(qiáng)迫微處理器復(fù)位。這一功能對于防止由于干擾等原因造成的微處理器死機(jī)是非常有效 的。看門狗定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間由 DS1232 的 TD 引腳確定， 看門狗定時(shí)器的周期輸入信號 ST 可以從微處理器的地址信號、數(shù)據(jù)信號或控制信號中獲得，不論哪種信號都必須能夠周期性的訪問 DS1232。 DS1232 的 Watchdog 功能的預(yù)定時(shí)間是由 TD（ Pin2）確定的 。 詳 見表35。 表 35 時(shí)器定時(shí)時(shí)間設(shè)置 TD引腳連接至 定時(shí)時(shí)間 最小值 典型值 最大值 地（ GND） 150ms 250ms 浮空 250ms 600ms 1000ms 電源（ VCC） 500ms 1200ms 2020ms 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 第 4 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想：當(dāng)有 Mifare1 射頻卡進(jìn)入距離射頻天線 100mm 內(nèi)，讀卡器就可以讀到 卡中的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)單片機(jī)要將所讀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，如果符合條件， 蜂嗚器鳴 叫一聲。并將卡片數(shù)據(jù)與當(dāng)前時(shí)間一起存入單片機(jī)內(nèi)的 EEPROM．并在 LED顯示器上顯示卡數(shù)據(jù)。沒有卡進(jìn)入讀卡器工作范圍時(shí)，在顯 示器上顯示當(dāng)前時(shí)間。若讀卡出錯(cuò)，顯示出錯(cuò)標(biāo)志。在與上位機(jī)通訊時(shí)， 將單片機(jī)內(nèi)部 EEPROM 存入的信息發(fā)往上位機(jī)。 單片機(jī)程序包括以下幾個(gè)部分： 讀寫卡程序、數(shù)據(jù)存儲程序、與上位機(jī)的 中斷 通訊程序、顯示驅(qū)動(dòng)程序、時(shí)鐘生成程序 、看門狗程序、蜂鳴器報(bào)警程序。 主程序 系統(tǒng) 單片機(jī)采用 89C52。 P1 口與串行器件 24C64 和顯示、報(bào)警電路連接； P0 口與MMM 微模塊相連，用作數(shù)據(jù)線； P2 口用作 時(shí)鐘模塊 和發(fā)光二極管顯示 ； P3 口用于讀寫控制和中斷 。 主程序主要 完成系統(tǒng)變量的初始化 ，檢測操作 IC 卡，將操作結(jié)果存儲和顯示 、記錄送 PC 機(jī) 。在 讀卡器 中使用了 8KB 的 24C64 作存儲器，主要存儲的內(nèi)容有：機(jī)號 (1 字節(jié) )、總金額 (3 字節(jié) )和總記錄 (2 字節(jié) )。每張卡的記錄包含：用戶卡身份號 (4字節(jié) )、售卡日期 (2 字節(jié) )、加卡金額 (1 字節(jié) )和售卡人編號 (1 字節(jié) )。 當(dāng)有 Mifare1 射頻卡進(jìn)入距離射頻天線一定范圍內(nèi)時(shí)，讀卡器就可以讀到卡中的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)單片機(jī)要將 所讀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，如果符合條件，則讀卡成功指示燈閃一下，蜂 鳴 器鳴叫一聲。并將卡片數(shù)據(jù)與當(dāng)前時(shí)間一起存入單片機(jī)內(nèi)的 存儲器24C64 。 并在 LED 顯示器上顯示卡數(shù)據(jù)。沒有卡進(jìn)入讀卡器工作范圍時(shí)，在顯示器上顯示當(dāng)前時(shí)間。若讀卡出錯(cuò)，顯示出錯(cuò)標(biāo)志。在與上位機(jī)通訊時(shí)，將單片機(jī)內(nèi)部EEPROM 存入的信息發(fā)往上位機(jī) 。 主程序流程如圖 41 所示： 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 41 主程序流程圖 系統(tǒng)初始化 裝載密碼 開始 有卡進(jìn)入 是串口中斷 卡合法 Y 讀寫卡操作 報(bào) 警 處 理 相關(guān)記錄送 PC 數(shù)據(jù)處理及存儲 計(jì)數(shù)器滿 Y Y N N 數(shù)據(jù)包有效 執(zhí)行 PC機(jī)命令 讀時(shí)鐘及轉(zhuǎn)換 顯示時(shí)鐘 送 LED 顯示器顯示相關(guān)信息 N N Y Y N 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 讀 /寫卡程序設(shè)計(jì) 讀寫卡過程是一個(gè)很復(fù)雜的程序執(zhí)行過程，要執(zhí)行一系列的操作指令，調(diào)用多個(gè)函數(shù)。包括裝載密碼，詢卡，防沖突，選卡，驗(yàn)證密碼，讀寫卡，?？?。這一系列的操作必須按固定的順序進(jìn)行。在沒有 Mifare 卡進(jìn)入射頻天線有效范圍時(shí) ，顯示當(dāng)前時(shí)鐘，當(dāng)有 Mifare 卡進(jìn)入到射頻天線的有效范圍，讀卡程序驗(yàn)證卡及密碼成功后，將卡號和讀卡時(shí)間及相關(guān)數(shù)據(jù)作為一條記錄存入 E2PROM 存儲器中，并在 LED 顯示器上顯示費(fèi)用 [4]。 讀寫器對 IC 卡的操作流程如圖 42 所示 ： 圖 42 讀寫流程圖 初始化 退出 將扣費(fèi)后的金額寫如卡 IC 卡防沖突 顯示扣費(fèi)后的金額 搜尋 IC 卡 扣除規(guī)定金額 顯示卡中扣費(fèi)前的余額 讀卡中余額 認(rèn)證 選擇 IC 卡 是否寫卡成功 Y 寫卡累計(jì)次數(shù)加 1 累計(jì)次數(shù) ≤ 6 N N Y 蜂鳴器響 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 Mifare 卡的操作 步驟 ： (1) 復(fù)位請求 當(dāng)一張 Mifare 卡片處在卡 讀寫器 的天線工作范圍之內(nèi)時(shí)，程序員控 制讀寫器向卡片發(fā)出 REQUEST all(或 REQUEST std)命令。此時(shí)卡片的 ATR 將啟動(dòng)，并將卡片Block 0 中的卡片類型 (TagType)號共 2 個(gè)字節(jié)傳送給讀寫器，從而建立卡片與讀寫器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。 如果不進(jìn)行該位請求操作，讀寫器對卡片的其他操作將不能進(jìn)行。 (2) 反 沖突 操作 如果有多張 Mifare 卡片處在卡片讀寫器的天線工作范圍之內(nèi)， PCD 將首先與每一張卡片進(jìn)行通信，以取得每一張卡片的系列號。由于每一張 Mifare 卡片都具有其唯一的序列號而決不會(huì)相同，因此， PCD 根據(jù)卡片的序列號來保證 一次只對一張卡進(jìn)行操作。該操作將使 PCD 得到 PICC 的返回值作為卡的序列號。 (3) 卡選擇操作 完成了上述二個(gè)步驟之后， PCD 必須對卡片進(jìn)行選擇操作。執(zhí)行該操作后，將返回卡上的 SIZE 字節(jié)。 (4) 認(rèn)證操作 經(jīng)過前面敘述的三個(gè)步驟以后，便可以在確認(rèn)已經(jīng)選擇了一張卡片時(shí)，在 PCD對卡進(jìn)行讀寫操作之前，使系統(tǒng)對該卡片上已經(jīng)設(shè)置的密碼進(jìn)行認(rèn)證。如果該認(rèn)證匹配，便可允許進(jìn)一步的讀寫操作。 (5) 讀寫操作 對卡的最后操作即是 減值、存儲 等操作。 (6)?？ú僮? 當(dāng)一系列操作完成后，單片機(jī)發(fā)一?？?。 操作指令 時(shí)序 對 MCM―REQUEST‖ 指令的設(shè)計(jì) （ 1） 初始化，設(shè)置各寄存器，特別是 BCNTS 和 BCNTR。 （ 2） 送指令碼到 DATA，由 MCM 發(fā)送指令。 （ 3） 設(shè)置 TOC， MCM 準(zhǔn)備接收來自卡的應(yīng)答或數(shù)據(jù)。 （ 4） 檢查 DV標(biāo)志，查詢數(shù)據(jù)接收是否完成。 DV標(biāo)志為 “ 1” 表明 MCM 與 MIFARE卡片之間的傳輸已經(jīng)完成，并且主處理機(jī)可能已經(jīng)從 MCM 中收到數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行下一步操作。而 DV=0 表示數(shù)據(jù)接收尚未完成或未能接收到數(shù)據(jù)，則程序循環(huán)檢測 DV標(biāo)志直至 DV=1。有一種情況 例外，既當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)，無論接收是否完成 DV 都將 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 被設(shè)置為 1，同樣將進(jìn)行下一步操作。 （ 5） 清零 TOC。 （ 6） 檢查出錯(cuò)標(biāo)志，若有標(biāo)志被設(shè)置，則進(jìn)行相應(yīng)的出錯(cuò)處理，例如設(shè)置出錯(cuò)標(biāo)志等，并返回主程序；若沒有標(biāo)志被設(shè)置，表示接收正確，將進(jìn)行下一步操作 （ 7） MCU從 DATA 讀出 MCM 接收到的應(yīng)答或數(shù)據(jù) ， Request 指令將通知 MCM在天線有效的工作范圍（距離）內(nèi)尋找 MIFARE 1 卡。命令碼： 26H 或 52H。 卡收到該指令將回送卡類型號作為卡應(yīng)答： TAGTYPE（ 2 個(gè)字節(jié)） [5]。 REQUEST 指令 流程圖如圖 43 所示： 圖 43 REQUEST指令圖 初始化設(shè)置BCN TS= 7bi tsBCNTR=2Byte開始選擇REQ UES T A LL或R EQU EST ST D發(fā)送REQ UES T命 令設(shè)置TOC =1m s讀S TAC ONDV=1？清零TOC判斷是否出錯(cuò)？讀T AG TYP ERET出錯(cuò)處理YNYN 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 Request： NOP NOP M