【導(dǎo)讀】來越不適應(yīng)現(xiàn)代化管理的需要。隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，公交系統(tǒng)與IC. 本文以非接觸式IC卡讀寫器為設(shè)計(jì)對(duì)象，研究了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。并開展了對(duì)非接觸式IC卡控制系統(tǒng)的安全性研究，在本文最后重點(diǎn)論述。了系統(tǒng)中心管理的分析與設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 0： 000BH； INT1： 0013H T1： 001BH； 串行口： 0023H 4 中斷優(yōu)先控制和中斷嵌套 （ 1） 中斷優(yōu)先控制 8051中斷優(yōu)先控制首先根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)，此外還規(guī)定了同一中斷優(yōu)先級(jí)之間的中斷優(yōu)先權(quán)。其從高到低的順序?yàn)椋?INT0、 INT T0、 T串行口。 （ 2） 中斷嵌套 當(dāng) CPU正在執(zhí)行某個(gè)中斷服務(wù)程序時(shí)，如果發(fā)生更高一級(jí)的中斷源請(qǐng)求中斷，CPU可以 “ 中斷 ” 正在執(zhí)行的低優(yōu)先級(jí)中斷 ,轉(zhuǎn)而響應(yīng)更高一級(jí)的中斷，這就是中斷嵌套。中斷嵌套只能高優(yōu)先級(jí) “ 中斷 ” 低優(yōu)先級(jí)，低優(yōu)先級(jí)不能 “ 中斷 ” 高優(yōu)先級(jí)，同一優(yōu)先級(jí)也不能相互 “ 中斷 ” 。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制寄存器 ， （ 1） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON TCON T1 中斷 標(biāo)志 T1 運(yùn)行 標(biāo)志 T0 中斷 標(biāo)志 T1 運(yùn)行 標(biāo)志 INT1 中斷 標(biāo)志 INT1觸發(fā)方式 INT0 中斷 標(biāo)志 INT0 觸發(fā)方式 位名稱 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H TCON低 4位與外中斷、有關(guān)。 高 4位與定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0、 T1有關(guān)。 ① TF1:定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1溢出標(biāo) 志。 ② TF0:定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0溢出標(biāo)志。 ③ TR1:定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1運(yùn)行控制位。 TR1=1,T1運(yùn)行 。TR1=0,T1停。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 ④ TR0:定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0運(yùn)行控制位。 TR0=1,T0運(yùn)行 。TR0=0,T0停。 TCON的字節(jié)地址為 88H，每一位有位地址，均可位操作。 （ 2） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作方式控制寄存器 TMOD TMOD用于設(shè)定定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作方式 低 4位用于控制 T0，高 4位用于控制 T1。 高四位控制 T1 低四位控制 T0 門控位 計(jì)數(shù) /定時(shí)方式選擇 工作方式選擇 門控位 計(jì)數(shù) /定時(shí)方式選擇 工作 方式選擇 G C/T M1 M0 G C/T M1 M0 ① M M0：工作方式選擇位 M1 M0 工作方式 功能 00 方式 0 13位計(jì)數(shù)器 01 方式 1 16位計(jì)數(shù)器 10 方式 2 兩個(gè) 8位計(jì)數(shù)器，初值自動(dòng)裝入 11 方式 3 兩個(gè) 8位計(jì)數(shù)器，僅適用 T0 ② C/T：計(jì)數(shù) /定時(shí)方式選擇位 C/T=1,計(jì)數(shù)工作方式 ,對(duì)外部事件脈沖計(jì)數(shù) ,用作計(jì)數(shù)器。 C/T=0,定時(shí)工作方式 ,對(duì)片內(nèi)機(jī)周脈沖計(jì)數(shù) ,用作定時(shí)器。 ③ GATE：門控位 GATE=0，運(yùn)行只受 TCON中運(yùn)行控制位 TR0/TR1的 控制。 GATE=1 ， 運(yùn) 行 同 時(shí)受 TR0/TR1 和 外 中 斷 輸入 信 號(hào) 的 雙 重 控 制 。只 有 當(dāng)INT0/INT1=1且 TR0/TR1=1,T0/T1才能運(yùn)行。 TMOD字節(jié)地址 89H,不能位操作 ,設(shè)置 TMOD須用字節(jié)操作指令。 2 定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作方式 （ 1） 工作方式 0 13位計(jì)數(shù)器，由 TL0低 5位和 TH0 8位組成， TL0低 5位計(jì)數(shù)滿時(shí)不向 TL0第 6位進(jìn)位，而是向 TH0進(jìn)位， 13位計(jì)滿溢出， TF0置“ 1”。最大計(jì)數(shù)值 213 = 8192。 （ 2） 工作方式 1 16位計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值為 216 = 65536。 （ 3） 工作方式 2 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 8位計(jì)數(shù)器，僅用 TL0計(jì)數(shù)，最大計(jì)數(shù)值為 256，計(jì)滿溢出后，一方面進(jìn)位 TF0，使溢出標(biāo)志 TF0 =1；另一方面，使原來裝在 TH0中的初值裝入 TL0。 （ 4） 工作方式 3 方式 3僅適用于 T0， T1無方式 3。 3 計(jì)算定時(shí) /計(jì)數(shù)初值 8051定時(shí) /計(jì)數(shù)初值計(jì)算公式： 其中 : N與工作方式有關(guān) : 方式 0時(shí) ,N=13； 方式 1時(shí) ,N=16； 方式 3時(shí) ,N=8。 機(jī)周時(shí)間與主振頻率有關(guān) :機(jī)周時(shí)間 =12/fosc； fosc=12MHZ時(shí)， 1機(jī)周 =1?S； fosc=6MHZ 時(shí)， 1機(jī)周 =2?S。 串行通信 1 串行控制寄存器 SCON （ 1） 串行控制寄存器 SCON SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位名稱 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 功能 工 作方 式選擇 多機(jī)通信控制 接受允許 發(fā)送第 9位 接受第 9位 發(fā)送中斷 接受中斷 ① SM0 SM1 —— 串行口工作方式選擇位。 ② SM2 —— 多機(jī)通信控制位。 ③ REN —— 允許接收控制位。 REN=1，允許接收。 ④ TB8 —— 方式 2和方式 3中要發(fā)送的第 9位數(shù)據(jù)。 ⑤ RB8 —— 方式 2和方式 3中要接收的第 9位數(shù)據(jù)。 ⑥ TI —— 發(fā)送中斷標(biāo)志。 ⑦ RI —— 接收中斷標(biāo)志。 （ 2） 控制寄存器 PCON 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 SMOD=1，串行口波特率加倍。 PCON寄存器不能進(jìn)行位尋址。 PCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位名稱 SMOD GF1 GF0 PD IDL 2 串行工作方式 8051串行通信共有 4種工作方式，由串行控制寄存器 SCON中 SM0、 SM1決定。 （ 1） 串行工作方式 0（同步移位寄存器工作方式） 以 RXD（ ）端作為數(shù)據(jù)移位的輸入 /輸出端， 以 TXD（ ）端輸出移位脈沖。 移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以 8位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，無論輸入 /輸出，均低位在前高位在后。 （ 2）串行工作方式 1 方式 1是一幀 10位的異步串行通信方式，包括 1個(gè)起始位， 8個(gè)數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位。 （ 3）串行工作 方式 2 方式 2是一幀 11位的串行通信方式，即 1個(gè)起始位， 8個(gè)數(shù)據(jù)位， 1個(gè)可編程位TB8/RB8和 1個(gè)停止位 （ 4）串行工作方式 3 方式 3同樣是一幀 11位的串行通信方式，其通信過程與方式 2完全相同，所不同的僅在于波特率。方式 2的波特率只有固定的兩種，而方式 3的波特率則與方式 1相同，即通過設(shè)置 T1的初值來設(shè)定波特率。 3 波特率 常用波特率通常按規(guī)范取 1200、 2400、 4800、 9600、?，若采用晶振 12MHz和6MHz，則計(jì)算得出的 T1定時(shí)初值將不是一個(gè)整數(shù)，產(chǎn)生波特率誤差而影響串行通信的同步性能。解決的 方法是調(diào)整單片機(jī)的時(shí)鐘頻率 fosc，通常采用 晶振。方式 0 波特率固定，為單片機(jī)晶振頻率的十二分之一。 單片機(jī)的工作過程 單片機(jī)的工作過程實(shí)質(zhì)上是執(zhí)行用戶編制程序的過程，一般程序的機(jī)器碼都已固化到存儲(chǔ)器中，因此開機(jī)復(fù)位后，就可以執(zhí)行指令。執(zhí)行指令又是取指令和執(zhí)行指令的周而復(fù)始的過程。假設(shè)機(jī)器碼 74H、 E0H 已存在 0000H 開始的單元中，則此表示把 E0H 這個(gè)值送入 A 累加器。單片機(jī)的工作過程如下： 接通電源開機(jī)后， PC =0000H，取指令過程如下： 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 (1)PC 中的 0000H 送到片內(nèi)的地址寄存器； (2)PC 的內(nèi)容自動(dòng)加 1 變?yōu)?0001H，指向下一個(gè)指令字 (3) 地址寄存器中的內(nèi)容 0000H 通過地址總線送到存儲(chǔ)器，經(jīng)存儲(chǔ)器中的地址譯碼選中 0000H 單元； (4)CPU 通過控制總線發(fā)出讀命令； (5)被選中單元的內(nèi)容 74H 送內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上，該內(nèi)容過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送到單片機(jī)內(nèi)部的指令寄存器。到此，取指令過程結(jié)束，進(jìn)入執(zhí)行指令過程。 執(zhí)行指令的過程： (1) 指令寄存器中的內(nèi)容經(jīng)指令譯碼器譯碼后，說明這條指令是取數(shù)命令，即把一個(gè)立即數(shù)送 A 中； (2)PC 的內(nèi)容為 0001H，送地址寄 存器，譯碼后選中 0001H 單元，同時(shí) PC 的內(nèi)容自動(dòng)加 1 變?yōu)?0002H； (3)CPU 同樣通過控制總線發(fā)出讀命令； (4)0001H 單元的內(nèi)容 E0H 讀出經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送至 A。至此，本指令執(zhí)行結(jié)束。 PC=0002H，機(jī)器又進(jìn)入下一條指令的取指令過程。機(jī)器一直重復(fù)上述過程直到程序中的所有指令執(zhí)行完畢，這就是單片機(jī)的基本工作過程。 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊 1 外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 隨著 51系列單片機(jī)性能的不斷擴(kuò)展 ,其應(yīng)用范圍越來越廣泛 ,用其組成的測(cè)控系統(tǒng)的復(fù)雜程度也在不斷增加 ,以致于在某些場(chǎng)合下 ,人們對(duì) 51系列單 片機(jī)具有的4KB 地址空間感到有些不足 ,希望能夠把數(shù)據(jù)與程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到 64KB。 MCS51 單片機(jī)的片內(nèi)結(jié)構(gòu)由 8個(gè)部件組成 ,即微處理器 (CPU)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器 (ROMPEPROM)、 IPO 口 ( P0 口、 P1 口、 P2 口、 P3 口 )、串行口、定時(shí)器 P計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器 (SFR)。程序存儲(chǔ)器一般采用只讀存儲(chǔ)器 ,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般采用 RAM 芯片。在擴(kuò)展多片程序存儲(chǔ)器時(shí) ,把各自的64K字節(jié)空間分配給各個(gè)芯片 ,為避免地址和數(shù)據(jù)的沖突 ,需要合理地分配地址空間。 （ 1） 存儲(chǔ)器讀 寫控制 RAM 芯片既能讀出又能寫入 ,所以通常都有讀寫控制線 WE。當(dāng)其為低電平 ,允許寫入數(shù)據(jù) 。當(dāng)其為高電平時(shí) ,允許讀出數(shù)據(jù)。讀寫控制線記為 WPR的芯片與上面情況相反。有的芯片把讀控制線分開 ,分別記為 OE(或 G) 和 WE(或 W) 。 EPROM 在正常使用中只能讀出 ,不能寫入 ,故 EPROM 芯片沒有寫信號(hào)線 ,只有讀信號(hào)線。 （ 2） 存儲(chǔ)器片選控制 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 在用多片存儲(chǔ)器芯片構(gòu)成外部存儲(chǔ)器時(shí) ,除了低 8位地址需要鎖存之外 ,還要由高位地址產(chǎn)生片選信號(hào) ,產(chǎn)生片選信號(hào)有兩種法。 （一）線選法：如外擴(kuò)的存儲(chǔ)器芯片數(shù)目較少 ,那么只需用 P2口某幾根多余的高位地址線 ,作為存儲(chǔ)器的片選信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)存儲(chǔ)器的目的。這種方法由于剩余的高位地址不參加譯碼 ,可為任意狀態(tài) ,所以將有很多地址空間重疊。也就是說 ,每一個(gè)存儲(chǔ)單元可以對(duì)應(yīng)有若干個(gè)地址 ,但這并不會(huì)引起混亂 ,也不會(huì)影響正常使用。對(duì)使用者而言 ,只要用其中任一組地址即可。用線選法擴(kuò)展 8051外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的電路如圖 35 所示 。 A L E0A7A0D7D0 . 7P0 . 0PR DW RppP S E NP6.2PA L EO E3 7 37 4 L S0A7A0D7D8A1 2AC EO E2 8 6 48 0 5 10A7A0D7D8A1 2AC EO E2 8 6 40A7A0D7D8A1 2AC EO EW R0A7A0D7D8A1 2AC EO EW R6 2 6 46 2 6 4~~~~~~~~~~~~~~~~ 圖 35 線選法 (二 ) 譯碼選通法 :在外擴(kuò)存儲(chǔ)器芯片數(shù)目較多時(shí) ,就要用譯碼選通法 ,這種方法由譯碼器組成譯碼 電路 ,譯碼電路將地址空間劃分若干塊 ,其輸出分別選通各存儲(chǔ)器芯片。這樣 ,既充分利用了存儲(chǔ)空間 ,又克服了空間分散的缺點(diǎn)。此法中常采用的譯碼器 :74LS138。用譯碼選通法擴(kuò)展 8051 的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路如圖 36 所示 。 在 非接觸式 IC卡控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于售卡交易和刷卡消費(fèi)過程中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，單片機(jī)內(nèi)部具有的存儲(chǔ)空間無法滿足系統(tǒng)要求，因此要對(duì) 讀 寫器 的存儲(chǔ)模塊進(jìn)行擴(kuò)展。本系統(tǒng)對(duì) 存儲(chǔ)器 的擴(kuò)展 就是 采 用了 以上介紹的 譯碼選通 方式 。 存儲(chǔ)器模塊 在 公交 售卡機(jī)中主要存放卡號(hào)、售卡員號(hào)、售卡金額、售卡日期、售卡蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 總金額和售卡總 記錄數(shù)；在 公交 車載機(jī)中主要存放乘客 IC卡號(hào)、司機(jī)號(hào)和刷卡總數(shù)等信息。 A L E0A7A0D7D0 . 7P0 . 0PR DW RppP S E N5A L EABC0Y1Y2Y3YAG2BG21GO E3 7 37 4 L S0A7A0D7D8A1 2