【導(dǎo)讀】隨著互聯(lián)網(wǎng)INTERNET的產(chǎn)生及其在全球范圍內(nèi)的飛速發(fā)展，使人類進入了信息盛世時代。IC智能卡正在并已經(jīng)融入當(dāng)今信息技。它以其高度的信息集成，高度的安全性，成為市場的寵物。業(yè)已成為一個耀眼的亮點。尤其非接觸式IC智能射頻卡（內(nèi)建MCU，求的場合，為“一卡通”提供了一個新思路。目前，IC卡的平均單片成本比磁卡約貴3～5倍。1)接口設(shè)備簡單，成本低廉。時，接口設(shè)備的維護和維修費用相應(yīng)降低。2)系統(tǒng)不需要龐大的實時網(wǎng)絡(luò)作為支撐。不僅減少了用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)。6)卡片使用持久，減少多次發(fā)卡的發(fā)行成本和管理費用。質(zhì)疑的技術(shù)優(yōu)勢。能卡替代古老的磁卡而服務(wù)于大眾已日漸成熟。遍布社會各界，國民消費總額的20-30％是由“刷卡”消費完成的。Mifare技術(shù)，已經(jīng)被制定為150/IEC14443TYPEA國際標(biāo)準(zhǔn)。件設(shè)計公司等均以Mifare技術(shù)為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展和推進IC卡行業(yè)。該項技術(shù)為人民提供各種更先進和便利的服務(wù)成為可能。及IC卡的安全性能進行了分析。實現(xiàn)的主要功能，以及本智能收費系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。

　　

【正文】 29AVSS28AVDD26TX27TX15TVSS8TVDD6L?M F R C 5 00+ 5V+ 5V 圖 31 射頻電路原理 圖 行 Select操作，使卡片真正地被選中。被選中的卡片將卡片上存儲在 Bloc k0 中的卡片容量 Size字節(jié)傳送給讀寫器。當(dāng)讀寫器收到這一字節(jié)后，即可對卡片進行深一步的操作。例如，可以進行密碼驗證等。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 19 讀寫器收到的 Size字節(jié)可能為： 88H。 ： 經(jīng)過上述三個步驟，確認(rèn)已經(jīng)選擇了一張卡片時，程序員對卡片進行讀寫操作之前，必須對卡片上已經(jīng)設(shè)置的密碼進行三級認(rèn)證，如果匹配，則允許進一步的 Read/Write 操作。MF1 卡片上有 16 個扇區(qū)，每個扇區(qū)都可分別設(shè)置各自的密碼，互不干涉。因此每個扇區(qū)可獨立地應(yīng)用于一個應(yīng)用場合。整個卡片可以設(shè)計成 一卡通 形式來應(yīng)用。 5. 控制及算術(shù)運算單元 ： 這一單元是整個卡片的控制中心，是卡片的 頭腦 。它主要進行對整個卡片的各個單位進行微操作控制，協(xié)調(diào)卡片的各個步驟；同時它還對各種收 /發(fā) 的數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算處理，遞增 /遞 減處 理， CRC 運 算處 理等 ，是 卡 片中 內(nèi)建 的中 央微 處理 機（ MCU）單元。 ： 該單元完成對數(shù)據(jù)的加密處理及密碼保護。 儲 器及 其 接 口電 路 ： 該單 元主 要用 于 存儲 數(shù) 據(jù)， EEPR OM中的數(shù) 據(jù)在 卡片 失掉電 源后 （卡 片離開 讀寫 器天 線的 有效工 作范圍內(nèi)）仍將保持，用戶所要存儲的數(shù)據(jù)存放在該單元中。 MF1 卡片中的這一單元容量為 8196bit(1 Kbyte),分為 16 個扇區(qū)，每個扇區(qū)由 4 塊（塊 0、塊 塊 塊 3）組成，（我們也將 16 個扇區(qū)的 64 個塊按絕對地 址編號為 0~63）。第 0 扇區(qū)的塊 0（即絕對地址 0 塊），它用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化，不可更改。 每個扇區(qū)的塊 0、塊 塊 2 為數(shù)據(jù)塊，可用于存貯數(shù)據(jù)。每個扇區(qū)的塊 3 為控制塊，包括了密碼 A、存取控制、密碼 B。具體結(jié)構(gòu)如下： 每個扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨立的，可以根據(jù)實際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。 存取控制為 4 個字節(jié)，共 32 位，扇區(qū)中的每個塊（包括數(shù)據(jù)塊和控制塊）的存取條件是由密碼和存取控制共同決定的。三個控制位以正和 反兩 種形 式存儲 于存 取控 制字節(jié) 中， 決定 了該 塊的訪 問權(quán)限（如： 進行減值操作必須驗證 KEY A，進行加值操作必須驗證 K EYB，等等）。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 20 167。 讀寫模塊的 電路及工 作原理 模塊的核心部 分 包括一個控制用微處理器和一個 MIFARE 基站芯片。它能獨立完成對 MIFARE 卡的所有操作，還具有與用戶主系統(tǒng)的串行通信能力，可根據(jù)用戶系統(tǒng)的命令完成對 MIFARE 卡的讀寫操作，并將所得數(shù)據(jù)返回給用戶系統(tǒng)。這個用戶系統(tǒng)可以是一個主控板或 PC 機。 模塊硬件主要由中央微處理器（ 89C 52）、 MIFA RE 基站芯片、高頻電路、模塊天線、 RS232 通信電路、復(fù)位電路、 LED 狀態(tài)顯示和喇叭驅(qū)動電 路等組成。 寫模塊的核心是 PHILIPS 公司生產(chǎn)的讀寫卡專用芯片 MFR C500。 RC500 符合 IS O14443A，外接天線后讀卡距離可達到 10cm。 RC500 與 CP U 接口非常簡單，上電或復(fù)位后能自動監(jiān)測與 CPU 的接口方式，我們采用地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用方式。 RC500 內(nèi)部有 8 個寄存器頁，每頁有 8 個寄存器，每個寄存器有8 位數(shù)據(jù)。這些寄存器可統(tǒng)一編址（在我們的系統(tǒng)中為 0 x000x3F），CPU 將這些寄存器作為外部 R AM 進行操作。例如， CPU 需要讓 RC500 執(zhí)行某個命令（如： Transmit）時 ，把此命令的代碼（ 0x1a）寫入 Command 寄存器可以了。 對 Mifare1 卡操作流程 ，其流程圖如圖 32 所示： （ 1）復(fù)位請求 當(dāng)一張 Mifare1 卡處在卡處讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時，程序員控制讀寫器向卡片發(fā)出 R EQU ESTall(或 RE QU ESTstd)命令?？ㄆ?ATR 將啟動，將卡片 Block0 中的卡片類型（ TagType）號共 2 個字節(jié)傳送給讀寫器，建立卡片與讀寫器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。 如果不進行得位請求操作，讀寫器對卡片的其它操作將不會進行。 （ 2）反碰撞操作 如果 有多張 Mifare1 卡片處在卡片讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時， PCD 將首先與每一張卡片進行通信，取得每一張卡片的系列河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 21 號。由于每一張 Mi fare1 卡片都具有其唯一的序列號，決不會相同，因此 復(fù) 位 應(yīng) 答防 沖 突 機 制三 次 互 相 驗 證選 擇 卡 片中 止讀 塊 寫 塊 加 值 減 值 存 儲 中 止傳 輸 圖 32 MIFARE1 操作流程圖 PCD 根據(jù)卡片的序列號來保證一次只對一張卡操作。該操作 PCD得到 PICC 的返回值為卡的序列號。 （ 3）卡選擇操作 完成了上述二個步驟之后， PCD 必須對卡片進行選擇操作。執(zhí)行操作后，返 回卡上的 SIZ E 字節(jié)。 （ 4）認(rèn)證操作 經(jīng)過上述三個步驟，在確認(rèn)已經(jīng)選擇了一張卡片時， PCD 在對卡進行讀寫操作之前，必須對卡片上已經(jīng)設(shè)置的密碼進行認(rèn)證。如果匹配，才允許進一步的讀寫操作。 （ 5）讀寫操作 對卡的最后操作是讀、寫、增值、減值、存儲和傳送等操作。 存儲(restore) 是 將 塊中 的 內(nèi)容 存 到 數(shù)據(jù) 寄 存 器中 。傳輸 (tra nsfer) 則 是將 數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容寫入塊中 。中止 (halt)是將卡置于暫停工作狀態(tài)。 程序設(shè)計中應(yīng)注意的問題 : (1)向讀寫器發(fā)送 數(shù)據(jù)幀是 低位在前 ，高位 在后，因 此讀寫器核心模塊 RC500 內(nèi)的 FIF O Da ta 寄存器先接收到的是低位數(shù)據(jù)，后接河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 22 收到的是高位數(shù)據(jù)。 (2)足相鄰兩個 R EQA 命令的起始位之間的最小時間要求，即請求保護時 IA 的值 為 7000/f，射頻場的頻率 f=13. 56MHz 。 (3)讀寫器尋卡過程中，可間斷地打開和關(guān)閉射頻輸出，或通過設(shè)置 R C500 內(nèi) Co ntrol 寄存器的 S tand 即位，進入軟件掉電模式，這樣可降低讀寫器功耗。 (4)添加監(jiān)視定時器 WDT 和軟件陷阱來防止程序失控，可提高系統(tǒng)抗干擾能力。監(jiān)視定時器是 WDT 一個獨立運行的定時器單元電路，具有清零控制輸入端 和 超時溢出輸出端。 WD T 的溢出信號可使單片機復(fù)位，為了不讓 WDT 產(chǎn)生溢出，需要單片機利用專用指令或者專用信號對 WDT 周期性的清零。單片機軟件系統(tǒng)中的主程序都是循環(huán)結(jié)構(gòu)的。當(dāng)啟用監(jiān)視定時器 WDT 功能時，需要在主程序的循環(huán)路徑上設(shè)置 WDT 清零指令。這樣，在正常執(zhí)行程序時，單片機不斷對 WDT 清零， WDT 沒有溢出復(fù)位信號產(chǎn)生 : 而當(dāng)程序失控時，單片機跳出或偏離了安排有監(jiān)視定時器 WDT 清零指令的正常循環(huán)途徑，無法對 WDT 按序清零，致使 WDT 產(chǎn)生溢出復(fù)位信號，進而迫使單片機復(fù)位。 167。 本章總結(jié) 本章對射頻電路 進行了簡單的介紹，電路的各個模塊以及它的工作流程等都進行了詳細的描述。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 23 結(jié) 論 要設(shè)計一套能達到系統(tǒng)目標(biāo)的收費系統(tǒng)，并經(jīng)得起實踐考驗，應(yīng)按照系統(tǒng)設(shè)計的步驟，從系統(tǒng)的需求分析與設(shè)計，方案規(guī)劃與設(shè)計，有邏輯地一步一步系統(tǒng)地做出實體。在本研究設(shè)計中所引進的MIFARE技術(shù)，同樣是按系統(tǒng)工程的要求重新規(guī)劃應(yīng)用，才可以發(fā)揮設(shè)備的作用，實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)。各 餐飲業(yè) 投資者、管理者最為關(guān)注的是餐廳收費收入的情況。 經(jīng)研究論證，采用保密性高信息量大的非接觸式智能 IC卡就成為通行卷的首選，并分析了采用非接觸式智能 IC卡作為通行卷、三級系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方案的可行性，總結(jié)了系統(tǒng)的特點應(yīng)為 :穩(wěn)定性、客觀性、完備性和管理上的可操作性，再結(jié)合需求分析的結(jié)果和一些基本的因素，加大新技術(shù)的應(yīng)用，以服務(wù)于系統(tǒng)的設(shè)計要求。系統(tǒng) 方 案 設(shè)計階段，首先研究設(shè)計出 IC卡管理的系統(tǒng)功能核心，提出了 IC卡“軟卡盒” 的管理概念，通過分析其流通的各種狀態(tài)和控制點設(shè)計了基本的主電路，射頻接口電路、寫卡 /讀卡功能 。接著全面而詳細地設(shè)計了收費系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能，包括 :系統(tǒng)各級的軟、硬件的設(shè)計，業(yè)務(wù)管理流程，并對收費系統(tǒng)的特殊處理，結(jié)合 IC卡管理思路作深入設(shè)計。最 后本論文對系統(tǒng)的擴展功能也 作了簡要的介紹，并且說明現(xiàn)有系統(tǒng)的設(shè)計具有前瞻性和可擴展性。 而本論文的研究內(nèi)容， 屬于系統(tǒng)的開發(fā)研究，故各部份內(nèi)容聯(lián)系緊密，不可割裂。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 24 參考文獻 【 01】 王卓人，鄧晉鈞，劉宗祥 IC 卡的技術(shù)與應(yīng)用 北京 :電子工業(yè)出版社， 1999. . 【 02】 王愛英 智能卡技術(shù) 北京 :清華大學(xué)出版社， 2021212217. 【 03】 MF RC500, Highl y Inte grated ISO 14443 A Reader IC. 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Philips semiconductors, 2021 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 26 致 謝 首先我要感謝我的導(dǎo)師王麗萍老師，老師的教誨是我一生中最寶貴的財富。本文就是在王老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題、項目的研究開發(fā)到論文的撰寫和修改，無不滲透著老師的心血和她對學(xué)生的一片盛情。半年的畢業(yè)設(shè)計期間，王老師給予了我全面的指導(dǎo)和幫助，尤其是王老師獨特的培養(yǎng)方式和開放的現(xiàn)代思維 .令學(xué)生不僅在學(xué) 術(shù)上緊跟世界的前沿?zé)狳c，也開闊了視野，在思想上得到了升華，同時王老師為人誠懇、舉重若輕的人格魅力和言傳身教、誨人不倦的授業(yè)精神使我深深佩服并獲益匪淺，王老師給予了我們一個良好的成才空間，在此，我謹(jǐn)向辛勤培育我們的王老師致以崇高的敬意和誠摯的感謝 !還要 感 謝 那些曾經(jīng)給我?guī)椭槲沂谡n、予我知識、助我成才的老師們，他們在實驗條件的建立、前沿知識的傳授以及人生道路問題的探討上同樣使我