【正文】 可以使一個(gè)接口芯片執(zhí)行不同的接口功能。8255和8051相連，可以為外設(shè)提供三個(gè)8位的I/O端口：A口、B口和C口，三個(gè)端口的功能完全由編程來(lái)決定。 1 8255的引腳功能8255的引腳圖如圖310 所示。 圖310引腳功能(1) 數(shù)據(jù)線(8條)：D0～D7為數(shù)據(jù)總線，用于傳送CPU和8255之間的數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)字。 (2) 控制線和尋址線(6條)。RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入高電平有效。一般和單片機(jī)的復(fù)位相連，復(fù)位后，8255所有內(nèi)部寄存器清0，所有口都為輸入方式。RE和WR：讀/寫信號(hào)線，輸入，低電平有效。當(dāng)為0時(shí)（必為1），所選的8255處于讀狀態(tài)，8255送出信息到CPU。反之亦然。CS：片選輸入，低電平有效。A0、A1：地址輸入線。當(dāng)CS =0，芯片被選中時(shí)，這兩位的4種組合00、011分別用于選擇A、B、C口和控制寄存器。(3)I/O口線(24條)：PA0～PAPB0～PBPC0～PC7為24條雙向三態(tài)I/O總線，分別與A、B、C口相對(duì)應(yīng)，用于8255和外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)。(4) 電源線(2條)：VCC為+5 V，GND為地線。 2 ?8255的控制字8255的三個(gè)端口具體工作在什么方式下，是通過(guò)CPU對(duì)控制口的寫入控制字來(lái)決定的。8255有兩個(gè)控制字：方式選擇控制字和C口置/復(fù)位控制字。C口具有位操作功能，把一個(gè)置/復(fù)位控制字送入8255的控制寄存器，就能將C口的某一位置1或清0而不影響其它位的狀態(tài)。用戶通過(guò)程序把這兩個(gè)控制字送到8255的控制寄存器，這兩個(gè)控制字以D7來(lái)作為標(biāo)志。3 ?8255的工作方式8255有三種工作方式：方式0、方式方式2。方式的選擇是通過(guò)寫控制字的方法來(lái)完成的。（1） 方式0（基本輸入/輸出方式）：A口、B口及C口高4位、低4位都可以設(shè)置輸入或輸出，不需要選通信號(hào)。單片機(jī)可以對(duì)8255進(jìn)行I/O數(shù)據(jù)的無(wú)條件傳送，外設(shè)的I/O數(shù)據(jù)在8255的各端口能得到鎖存和緩沖。（2） 方式1（選通輸入/輸出方式）：A口和B口都可以獨(dú)立的設(shè)置為方式1，在這種方式下，8255的A口和B口通常用于傳送和它們相連外設(shè)的I/O數(shù)據(jù)，C口的部分引腳作為A口和B口的控制信號(hào)聯(lián)絡(luò)線，以實(shí)現(xiàn)中斷方式傳送I/O數(shù)據(jù)。C口作為聯(lián)絡(luò)線的各位分配是在設(shè)計(jì)8255時(shí)規(guī)定的。（3）方式2（帶聯(lián)絡(luò)信號(hào)的雙向I/O端口）：A口獨(dú)立設(shè)置工作于方式2，成為一個(gè)8為的雙向I/O轉(zhuǎn)接口，并借用端口C的5條引腳作為聯(lián)絡(luò)信號(hào)線；控制字的后三位可以設(shè)定端口B的工作方式，以及端口C的剩余三條引腳的作用。其中端口B可以工作在方式0或方式1 鍵盤接口電路讀寫器的4 4鍵盤接口電路由8051外接一片8255構(gòu)成。因?yàn)?255的片選信號(hào)CS與74LS138的Y4端連接（=1,=0,=0），，所以可選8003H為控制字地址，8000H為A口地址，8001H為B口地址，8002H為C口地址。8255的A口為輸出口，控制鍵盤列線掃描作為鍵掃描口，B口為鍵盤的行線輸入口，由PB0PB3讀入鍵盤數(shù)。鍵盤接口電路如圖311所示。圖311 鍵盤接口電路鍵盤接口電路共16個(gè)鍵。其中數(shù)字鍵10個(gè)，功能鍵2個(gè)，退格鍵和數(shù)字回車鍵各1個(gè)，加值鍵和減值鍵各1個(gè)。功能鍵有查詢鍵和通信鍵2個(gè)鍵。查詢鍵：售卡員可以通過(guò)此鍵查詢售卡金額和售卡記錄數(shù)。 　　通信鍵：由于讀寫器的存儲(chǔ)量有限，因此讀寫器每售卡一段時(shí)間，應(yīng)將讀寫器中的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232串行接口與PC機(jī)通信，以便回放和清空讀寫器中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)回放到PC機(jī)中后，通過(guò)分析處理，形成各種報(bào)表，以便公交公司及時(shí)掌握售卡情況。加值鍵：通過(guò)此鍵可對(duì)用戶卡進(jìn)行加值。減值鍵：通過(guò)此鍵可對(duì)用戶卡進(jìn)行減值。 顯示模塊 MC14499MC14499是Motorla公司的產(chǎn)品，采用動(dòng)態(tài)掃描方式同時(shí)驅(qū)動(dòng)4位LED 數(shù)碼管，功耗比較低；采用串行輸入接口，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，既可以采用串口控制，又可以采用并行I/O口控制，占用單片機(jī)資源較少；數(shù)據(jù)為8421BCD 碼，編程簡(jiǎn)單。1 MC14499的引腳功能MC14499管腳圖如圖312所示圖312各引腳功能說(shuō)明如下： ◇ VDD：電源正 ◇ Vss：電源地 ◇ a、b、c…g、h：LED 碼段 ◇ Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ：4位LED 選通 ◇ DATA：串行數(shù)據(jù)輸入 ◇ CLK：串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘 ◇ EN：片選使能，低電平有效 ◇ OSC：晶振輸入，外接電容2 MC14499數(shù)據(jù)輸入MC14499 芯片內(nèi)置20位移位寄存器、鎖存器、譯碼器、多路輸出以及振蕩器，采用時(shí)鐘下跳沿輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入格式如表 33 所示。 表 33 MC14499LED 掃描顯示 20 位數(shù)據(jù)串行輸入格式20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 54 3 2 1LSB MSBLSB MSBLSB MSB LSB MSBLSB MSB LED4字段LED3字段LED2字段LED1字段小數(shù)點(diǎn)選擇MC14499 數(shù)據(jù)輸入時(shí)序圖如圖313所示。 圖313 數(shù)據(jù)輸入時(shí)序圖 顯示接口電路讀寫器設(shè)計(jì)中MC14499 動(dòng)態(tài)掃描電路示意圖如圖314所示。 圖314 顯示接口電路系統(tǒng)的讀寫器設(shè)計(jì)中顯示部分采用LED數(shù)碼顯示，利用串行輸入BCD碼十進(jìn)制譯碼驅(qū)動(dòng)顯示器MC14499來(lái)完成與單片機(jī)系統(tǒng)的顯示接口，以顯示讀寫器工作狀態(tài)、輸入的數(shù)據(jù)或讀出IC卡中所剩余以及出錯(cuò)信息等。MC14499的多路輸出器輸出的BCD碼經(jīng)段譯碼器譯碼后，轉(zhuǎn)換成七段碼（abcdefg）和小數(shù)點(diǎn)h送到段驅(qū)動(dòng)器LED上輸出顯示。 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 如圖315所示。 蜂鳴器是在每次讀卡操作不成功的時(shí)候發(fā)出報(bào)警指示音。由于MCU的I/O口驅(qū)動(dòng)能力有限，一般不能直接驅(qū)動(dòng)壓電式蜂鳴器，因此選用一 PNP 型晶體管組成晶體管驅(qū)動(dòng)電路。MCU I/O口（）輸出經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后即可驅(qū)動(dòng)蜂鳴器?！?”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，蜂鳴器獲得5V電壓而發(fā)出警報(bào)；“0”時(shí)，晶體管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖315 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路 通信模塊 MAX232由于RS232采用負(fù)邏輯，并且其電壓規(guī)定也與常用的TTL電平不符合，所以，在用RS232進(jìn)行串行通信時(shí)必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的電平轉(zhuǎn)換芯片是MAX232。1 MAX232的引腳功能MAX232的引腳如圖316所示 圖316引腳功能◇ Vcc :電源◇ GND :電源地◇ 電源轉(zhuǎn)換部分：V+、V、電容CCCC4 ◇ 接收部分：T1IN、T2IN、R1IN、R2IN◇ 發(fā)送部分：T1OUT、T2OUT、R1OUT、R2OUT2 MAX232的特點(diǎn)MAX232芯片包含兩路驅(qū)動(dòng)器和接收器的RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，適用于噪聲嚴(yán)重環(huán)境下的公交IC卡控制系統(tǒng)中的RS232通信。每個(gè)發(fā)送器輸出和接收器輸入勿需封閉均可抗擊177。15V靜電放電沖擊。能保證最高達(dá)120Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。MAX202芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入+5V電源電壓變換成為RS232輸出電平所需的177。10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電源即可。在實(shí)際應(yīng)運(yùn)中，T1IN、T2IN可以直接接TTL/CMOS的8051單片機(jī)的串行發(fā)送端TXD引腳。R1OUT、R2OUT可以直接接TTL/CMOS的8051單片機(jī)的串行接收端TXD引腳。T1OUT、T2OUT可以直接接PC機(jī)的RS232串口的接收端RD。R1IN、R2IN可以直接接PC機(jī)的RS232串口的發(fā)送端TD。 通信接口電路 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用串行接口芯片MAX232實(shí)現(xiàn)8051單片機(jī)和PC機(jī)的RS232接口通信電路如圖317所示。 圖317通信電路從MAX232芯片中的兩路發(fā)送接受中選擇T1IN、R1OUT、R1IN、T1OUT作為接口。V+、V 是電源變換部分，使用單一的+5V電源供電，電容CCC,以提高抗干擾能力。因?yàn)槠骷?duì)電源噪聲很敏感。且要注意其發(fā)送與接收引腳對(duì)應(yīng)，否則可能對(duì)器件或計(jì)算機(jī)串口造成永久性損壞。 讀寫器接口模塊RC500MFMHz非接觸式通信中高集成讀寫器芯片。該讀卡利用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。MFRC500能夠支持ISO14443A所有的層。其內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動(dòng)近操作距離的天線(可達(dá)100mm)；MFRC500的接收器部分提供有一個(gè)堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路，可用于ISO14443兼容的應(yīng)答器信號(hào)；數(shù)字部分則用于處理ISO14443A幀和錯(cuò)誤檢測(cè)(奇偶amp。CRC)。此外，它還支持快CRYPTO1加密算法，以用于驗(yàn)證Mifare系列產(chǎn)品。其方便的并行接口可直接連接到任何8位微處理器上，這樣就給／終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。 1 MFRC500的引腳MF RC500如圖318所示，MF RC500為32腳SO32封裝 圖3182 MFRC500的主要特性 ◇ 帶有高集成度模擬電路以用于卡應(yīng)答的解調(diào)和解碼； ◇ 緩沖輸出驅(qū)動(dòng)器可使用最少數(shù)目的外部元件以連接到天線；◇ 天線驅(qū)動(dòng)電路僅需很少的外圍元件，有效距離可達(dá)１０ｃｍ； ◇ MHz石英晶體的快速內(nèi)部振蕩器緩沖區(qū)； ◇ 帶低功耗的硬件復(fù)位功能； ◇ 帶有內(nèi)部地址鎖存和IRQ線，可以很方便地與ＭＣＵ接口； ◇ 有易用的發(fā)送和接收FIFO緩沖區(qū)； ◇ 支持Mifare卡有關(guān)協(xié)議； ◇ 支持Mifare有源天線； ◇ 適合高安全性的終端?！?數(shù)字、模擬、發(fā)送電路都有各自獨(dú)立的供電電源。 Mifare 1型非接觸式IC卡1 Mifare 1 型IC卡主要性能：(1)容量為8K 位EEPROM； (2)分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)為4塊，每塊16個(gè)字節(jié)，以塊為存取單位；(3)三次相互認(rèn)證( ISO IIECDIS97982 )，每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立的一組密碼及訪問(wèn)控制；(4) 每張卡有唯一序列號(hào)，為32 位；(5) 具有防沖突機(jī)制，支持多卡操作，一時(shí)間可處理多張卡；(6) 無(wú)電源，自帶天線，內(nèi)含加密控制邏輯和通訊邏輯電路；(7) 數(shù)據(jù)保存期為10年，改寫10萬(wàn)次，讀無(wú)限次；(8) 工作頻率: ；(9) 通信速率:106Kbps；(10) 動(dòng)態(tài)讀寫 讀寫距離:在l00MM內(nèi)，能方便、快速地傳遞數(shù)據(jù) 每塊有16 位CRC糾錯(cuò)，每字節(jié)有奇偶校驗(yàn)位2 工作原理非接觸式 IC卡的數(shù)據(jù)通信采用的是射頻識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別技術(shù)，即指應(yīng)用射頻識(shí)別信號(hào)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行識(shí)別，是非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。射頻識(shí)別系統(tǒng)一般由應(yīng)答器和閱讀器兩個(gè)部分組成，應(yīng)用中，應(yīng)答器附著在待識(shí)別的物品上，閱讀器用于當(dāng)附著應(yīng)答器的待識(shí)別物品通過(guò)其讀出范圍時(shí)，自動(dòng)以無(wú)接觸的方式將應(yīng)答器中的約定識(shí)別信息取出，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別物品或自動(dòng)收集物品標(biāo)識(shí)信息的功能。應(yīng)答器與閱讀器之間通過(guò)禍合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間(無(wú)接觸)禍合、在藕合通道內(nèi)，根據(jù)時(shí)序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。Mifare 1型非接觸式IC卡是一種可以用于電子錢包和公共交通收費(fèi)系統(tǒng)等方面的多功能卡。非接觸性IC 卡與讀卡器之間通過(guò)無(wú)線電波來(lái)完成讀寫操作。 MHz工作頻率下，以半雙工方式進(jìn)行讀寫器與IC卡之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。非接觸式 IC卡讀寫器將要發(fā)送的信息編碼后加載到一固定頻率的載波上，卡片內(nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其載波頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵(lì)下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖茫瑢㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可做為電源為其它電路提供工作電壓、復(fù)位信號(hào)、系統(tǒng)時(shí)鐘，讀寫器發(fā)送的數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)卡內(nèi)射頻接口模塊解碼，由控制單元來(lái)判斷這些信息的要求和合理性，然后進(jìn)行處理，最終決定是否對(duì)EEPROM內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫或者輸出。讀寫器和IC卡之間通過(guò)無(wú)線方式通信，因此它們都有無(wú)線收發(fā)模塊及天線(或感應(yīng)線圈)。射頻卡中有存儲(chǔ)器，內(nèi)存容量為幾十字節(jié)到幾K字節(jié)，可以用來(lái)存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。射頻卡可根據(jù)閱讀器發(fā)出的指令對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)時(shí)讀寫操作?？刂颇K完成接受、譯碼及執(zhí)行閱讀器命令，控制讀寫數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)安全等功能。射頻卡的幾個(gè)模塊集成倒一塊芯片中，芯片外圍只需連接天線，對(duì)有源卡還必須有電源。閱讀器中控制模塊往往有很強(qiáng)的處理功能，除了完成控制射頻卡工作的任務(wù)外，還需要實(shí)現(xiàn)相互認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密解密、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、出錯(cuò)報(bào)警及與計(jì)算機(jī)的通信等功能。3 非接觸式IC卡接口功能Mifare 1型卡含有1024 X 8bit EEPROM，分為16個(gè)區(qū)，每個(gè)分區(qū)都具有獨(dú)特存取條件，如寫保護(hù)、讀保護(hù)、獨(dú)立的密鑰等。接口分為射頻接口模塊和數(shù)字接口模塊。1）射頻接口模塊主要完成的功能(1)卡本身無(wú)電源，需通過(guò)該模塊中的電源產(chǎn)生電路并經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后，為芯片提供直流工作電壓。(2)由時(shí)鐘發(fā)生器提供芯片工作所需的系統(tǒng)時(shí)鐘口(3)由上電復(fù)位電 路提供芯片工作所需的初始化復(fù)位脈沖。(4)完成通訊過(guò)程中的調(diào)制、解調(diào)、編碼、解碼。 (5)由電荷泵提供擦寫EEPROM時(shí)所需的高壓。2）芯片電路的數(shù)字部分中各塊的功能(1)復(fù)位響應(yīng)電路Mifare 1型射頻卡的通訊協(xié)議和通訊波特率是定義好的，當(dāng)有卡片進(jìn)入讀寫器的操作范圍時(shí)，讀寫器對(duì)IC卡進(jìn)行上電復(fù)位，自動(dòng)將卡的有關(guān)信息傳遞給讀寫器，從而確定該卡是