【導(dǎo)讀】工作原理以及相應(yīng)的軟硬件設(shè)計(jì)。和開(kāi)發(fā)作了研究。論文描述了IC卡系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)原。理的研究，揭示了射頻IC卡系統(tǒng)的工作原理。介紹了TypeA型常用的卡片MF1. ICS50和對(duì)應(yīng)讀卡器的設(shè)計(jì)方法和電路，并詳細(xì)闡述了系統(tǒng)各個(gè)模塊的組成和原理，給出了天線的設(shè)計(jì)規(guī)范?，F(xiàn)方案和具體電路。最后介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件部分，重點(diǎn)介紹了RC500的主。程思路和編程方法，給出了兩個(gè)編程實(shí)例。

　　

【正文】 完成，這部分的程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，其流程圖如圖 所示。 圖 顯示部分程序流程圖 顯示模塊的部分程序如下： MAIN： MOV SP， 60H MAIN1： LCALL START ；調(diào)用初始化 MOV A, 80H ；第一行顯示第一個(gè)字符 的位置 ACALL ENABLE ；調(diào)用寫指令 MOV DPTR, TABLE1 ；第一行表頭位置 CALL WRITE1 ；調(diào)用第一行寫子程序 MOV A, 0C0H ；第二行位置 CALL ENABLE ；調(diào)用寫指令 MOV DPTR, TABLE2 ；第二行表頭位置 CALL WRITE LCALL DELAY1 JMP MAIN1 ENABLE： ；寫命令時(shí)序 MOV SS, A CLR RS CLR RW CLR E 22 ACALL DELAY SETB E RET WRITE1: ；寫字符串 MOV R1, 00H A1： MOV A, R1 MOVC A, @A+DRTR ；取將顯示的數(shù)據(jù) CALL WRITE2 ；調(diào)用寫程序?qū)懭雴蝹€(gè)字節(jié) INC R1 CJNE R1， 10H， AL RET WRITE2： ；寫單個(gè)字符 MOV SS A SETB RS CLR RW CLR E CALL DELAY SETB E RET 鍵盤程序設(shè)計(jì) 鍵 盤程序包括按鍵識(shí)別及識(shí)別按鍵后系統(tǒng)的相應(yīng)動(dòng)作。按鍵識(shí)別分兩步進(jìn)行：第一步，識(shí)別鍵盤有無(wú)鍵被按下；第二步如果有鍵被按下，識(shí)別出具體的按鍵。分述如下：第一步，識(shí)別 鍵盤有無(wú)鍵被按下的方法是：讓所有列均置為 0 電平，檢查各行線電平是否有變化，如果有變化，則說(shuō)明有鍵被按下。第二步，識(shí)別具體的按鍵的方法有掃描法和線反轉(zhuǎn)法，這里采用掃描法：逐列置 0 電平，其余各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行電平由高電平變?yōu)?0 電平，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。本方案中用延時(shí) l0ms 進(jìn)行軟件消抖，通過(guò)設(shè)置處理標(biāo)志位來(lái)區(qū)分閉合鍵是否己處理過(guò)，用計(jì)算方法得到鍵碼。鍵盤掃描子程序中完成如下幾個(gè)功能： (1) 斷鍵盤上有無(wú)鍵按下。其方法為 P1 口低 3 位輸出全 0，讀 P1 口狀態(tài)， 若 、 為全 1，則說(shuō)明鍵盤無(wú)鍵按下；若不全為 1，則說(shuō)明鍵盤有鍵按下； (2) 除按鍵抖動(dòng)的影響。其方法為，在判斷有鍵按下后，用軟件延時(shí)的方法延時(shí) 10ms，再判斷鍵盤狀態(tài)，如果仍為有鍵按下?tīng)顟B(tài)，則認(rèn)為有一個(gè)確定的鍵按下，否則當(dāng)作按鍵抖動(dòng)處理； (3) 按鍵位置。根據(jù)前面的掃描法，進(jìn)行逐位置 0 掃描，最后定位按鍵位置； (4) 閉合一次僅進(jìn)行一次按鍵的處理。方法是等待按鍵釋放之后，再進(jìn)行按鍵功能的處理操作。編程掃描程序流程圖如圖 所示。 23 圖 掃描程序流程圖 E2PROM 程序的編寫 AT24C64 存儲(chǔ)器可以解決單片機(jī)片內(nèi) E2PROM 不足的問(wèn)題，用以保存諸如用戶設(shè)置參數(shù)、卡片信息等資料。由于本系統(tǒng)中采用到的 AT89S52 單片機(jī)不具備 I2C 總線接口，因此采用軟件法加以解決。在軟件編 寫時(shí)遵循 I2C 總線規(guī)則：初始狀態(tài)時(shí)， SCL、 SDA 兩線都為高，當(dāng) SCL 為高電平時(shí)，如果 SDA 線跌落，認(rèn)為是“起始位”；當(dāng) SCL 為高電平時(shí)，如果 SDA線上升，認(rèn)為是“停止位”；除此之外，在發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程中當(dāng) SCL 為高電平時(shí)， SDA 應(yīng)保持穩(wěn)定。 ACK 應(yīng)答位指在此時(shí)鐘周期內(nèi)由從器件 (E2PROM)把 SDA 拉低，表示回應(yīng)。這時(shí)主器件 (AT89S52)的 SDA 口屬性應(yīng)該變?yōu)檩斎胍员銠z測(cè)。 E2PROM 主要讀寫程序如下： void 12c_Send_Byte (unsigned char Send_Data) /*寫 一個(gè)字節(jié)到 E2PROM 中 */ { unsigned char i。 for(i=8。i!=0。i) { SCL_DIR=0。 if(Send_Dataamp。0x80){SDA_DIR=1。} //接收到數(shù)據(jù) else{SDA_DIR=0。} delay_μs(2)。 SCL_DIR=1。 Send_Data = (Send_Data1)。 // 數(shù)據(jù)左移一位 } do //接收應(yīng)答信號(hào)，防止死循環(huán) { SCL_DIR=0。 SDA_DIR=1。 delay_μs(2)。 24 SCL_DIR=1。 } while(SDA!=0)。 //停止位 SCL_DIR=0。 SDA_DIR=0。 } 通信部分程序設(shè)計(jì) (1)通信協(xié)議概述 RS232 串口通信協(xié)議是我們熟悉和常用的通信協(xié)議，其通信協(xié)議的設(shè)計(jì)思想是基于幀傳輸方式，即在向串口發(fā)送命令信號(hào)、應(yīng)答信號(hào)及數(shù) 據(jù)信號(hào)時(shí)是按照幀的格式發(fā)送的。為了使數(shù)據(jù)快速可靠地傳輸，將每一幀數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)命令幀，傳輸數(shù)據(jù)即執(zhí)行命令，具體如下： 1) 在讀數(shù)據(jù)時(shí)，遵循“讀命令 等數(shù)據(jù) 報(bào)告”，即 PC 下達(dá)一個(gè)命令，等待接收數(shù)據(jù)，再據(jù)所接收數(shù)據(jù)正誤向應(yīng)用程序報(bào)告此命令的執(zhí)行情況； 2) 在 PC 寫數(shù)據(jù)時(shí)，遵循“寫命令 等回應(yīng) 報(bào)告”，即 PC 下達(dá)一寫命令 (此時(shí)所要寫的數(shù)據(jù)含于此命令中 )，等待 MCU 發(fā)來(lái)的己經(jīng)正確接收的回應(yīng)信號(hào)，并向應(yīng)用程序報(bào)告此命令執(zhí)行完畢； 3) 如果在傳輸過(guò)程中 PC 或 MCU 所接收的任何 一幀信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，均會(huì)向?qū)Ψ桨l(fā)送重發(fā)此幀信號(hào)的請(qǐng)求，如果連續(xù)幾 次傳輸失敗，則退出通信，并向應(yīng)用程序報(bào)告。 (2)MCU 串口通信程序流程圖 MCU 串口通信程序流程圖如圖 所示。 圖 MCU 串口通信程序流程 圖 25 5 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，它是從設(shè)計(jì)向應(yīng)用轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵一步，需要大量調(diào)試，才可能使系統(tǒng)運(yùn)行正常，系統(tǒng)調(diào)試是在這樣的環(huán)境下進(jìn)行的：仿真器采用的是偉福公司的 G6W，軟件采用與其配套的 e2020w 編譯軟件；部分程序的編譯也使用了 KeilC51；編程器使用的是Top 系列編程器 Top2020a 型。 主要測(cè)試的內(nèi)容有： (1) 讀卡器的基本功能如：系統(tǒng)時(shí)鐘顯示、 E2PROM 的讀寫、非法卡報(bào)警等； (2) 系統(tǒng)軟件的功能模塊測(cè)試； (3) RC500 讀 /寫卡功能模塊測(cè)試。 (1) 系統(tǒng)顯示模塊不能正常工作。顯示模塊由 LCD 和時(shí)鐘芯片 1602 組成，時(shí)鐘芯片與單片機(jī)的連接比較簡(jiǎn)單，并且程序部分也都通過(guò)了調(diào)試，但系統(tǒng)卻不能正常工作，所以應(yīng)該是 LCD 的硬件出了問(wèn)題，經(jīng)過(guò)查找，是由于調(diào)節(jié) LCD 亮度的那個(gè)電位器值過(guò)大，造成雖然DS1602 正常工作了，但信息并沒(méi)有得到正常的顯示，通過(guò)對(duì)電位器值的適當(dāng)調(diào)整， LCD 正常工作了，問(wèn)題得到了解決。 (2) 數(shù)據(jù)寫不到 AT24C64 中去。 AT24C64 通過(guò)二根線與單 片機(jī)相連，理論上只要時(shí)序正確，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫就應(yīng)該能夠成功，但是實(shí)際中每次調(diào)用該子程序都不成功，可能是時(shí)序上的問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)程序的編寫是正確的，所以應(yīng)該是硬件連接上的問(wèn)題。根據(jù)I2C 協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的規(guī)定， SDA 和 SCL 都是要求加上拉電阻的，但參閱的資料上說(shuō)由于 P2口內(nèi)部已帶有上拉電阻，不用再加 AT24C64 就能正常工作，但經(jīng)過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此，經(jīng)過(guò)對(duì)電路的修正，在 SDA 和 SCL 引腳上加了兩個(gè) 10K 的電阻，最終解決了這個(gè)問(wèn)題了。 (3) 讀卡器與卡片不能進(jìn)行正常的通信。在調(diào)試過(guò)程中，當(dāng)有 卡進(jìn)入天線范圍內(nèi)時(shí)，讀寫器卻不能正常的與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，讀不到卡片的信息。這個(gè)問(wèn)題產(chǎn)生的原因有很多，可能是 RC500 軟件設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，也可能是天線設(shè)計(jì)的問(wèn)題，最后在指導(dǎo)老師的幫助下，經(jīng)過(guò)自己的努力找到了問(wèn)題的所在，原來(lái)是天線匹配電路不合適，通過(guò)對(duì)匹配電路上電阻、電容的適當(dāng)調(diào)整，使問(wèn)題得到了解決。 26 結(jié)論 本 論文從整體的角度，對(duì)非接觸式智能卡系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究，同時(shí)做到重點(diǎn)的突出。論文從智能卡整體系統(tǒng)入手，著重介紹了基于 Philips 公司 MIFARE 技術(shù)的非接觸式 IC 卡讀卡器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā) 。該讀卡器能夠讀寫距離在 0100mm 范圍內(nèi)的符合 IEC/IS014443 Type A 標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式智能卡。讀卡器采用外接電源供電，具有蜂鳴器報(bào)警、系統(tǒng)時(shí)鐘、 LCD 顯示、3 2 小鍵盤輸入和采用 RS232 接口同上位機(jī)通信的功能，能夠很好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。 作為一個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)可能要考慮到諸多因素，每一個(gè)細(xì)節(jié)上，都可能出現(xiàn)意想不到的事情，有時(shí)一個(gè)小小的問(wèn)題，要花好多的時(shí)間和精力，需要耐心和恒心，經(jīng)過(guò)努力，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，實(shí)際測(cè)試證明系統(tǒng)已能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 然而本論文論述的非接觸式智能卡系統(tǒng)還有很多方 面需要進(jìn)一步提高，針對(duì) 論文中所述，主要有以下幾個(gè)方面： (1) 本論文沒(méi)有介紹上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題。在應(yīng)用系統(tǒng)中，這也是非常重要的一部分，主要涉及數(shù)據(jù)庫(kù)的操作、與下位機(jī)的通信以及友好的用戶操作界面等問(wèn)題。 (2) 讀寫裝置與上位機(jī)之間的通信接口宜采用 USB 接口。采用 USB 接口的外設(shè)與計(jì)算機(jī)之間的傳輸速率遠(yuǎn)比 RS232 和標(biāo)準(zhǔn)并行接口高，而且支持熱插拔。 (3) 本論文中給出的程序，還需進(jìn)一步的優(yōu)化，減少其大小，提高程序執(zhí)行效率。 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程，積累了不少實(shí) 際經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)拓了了思維，為今后在這方面的工作打下了較為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文還有很多不足之處，懇請(qǐng)各位專家和老師批評(píng)指正。 27 致謝 本文從課題的選定開(kāi)始，系統(tǒng)方案的確定，以及對(duì)設(shè)計(jì)電路的調(diào)試指導(dǎo)，到最后論文的編寫和完成較稿， 郭 老師都給予了悉心的指導(dǎo)。對(duì)其中設(shè)計(jì)思路的引導(dǎo)，電路的可靠性，論文的嚴(yán)謹(jǐn)性等方面更傾注了 他 的精力和心血。在具體的設(shè)計(jì)問(wèn)題中，能夠一針見(jiàn)血的指出問(wèn)題所在，使我學(xué)到了新的知識(shí)，受益匪淺。 他 廣博的知識(shí)面，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，將激勵(lì)我在今后的工作和學(xué)習(xí)中豐富自己、努力進(jìn) 取，在此，特別向郭老師表示由衷的感謝和誠(chéng)摯的敬意。 其次，要感謝學(xué)校給我們提供這么好的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)境，在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的過(guò)程中得到了許多老師和學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的幫助，老師們嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的教學(xué)使我受益匪淺。 在本論文的寫作和相關(guān)研究工作中，我同班同學(xué)都給予了我很多熱心的幫助和熱情的鼓勵(lì)，使我順利走過(guò)近 兩 個(gè)月的 畢業(yè)設(shè)計(jì) 生活。我要向他們中的每一個(gè)人表示由衷的感謝，我會(huì)永遠(yuǎn)記住這段美好時(shí)光。 再次向所有幫助過(guò)我的人表示衷心的感謝！謝謝你們！ 28 參考文獻(xiàn) 1 張洪潤(rùn)，藍(lán)清華 .單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程 .北京：清華大學(xué)出版社， 1997， 41~96 2 譚浩強(qiáng) .C 程序設(shè)計(jì) . 北京：清華大學(xué)出版社， 2020， 67~186 3 MF RC500 中文資料 . 29 附錄 A 總電路圖