【正文】 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IC卡進(jìn)行上電復(fù)位，自動將卡的有關(guān)信息傳遞給讀寫器，從而確定該卡是否為M。(4)完成通訊過程中的調(diào)制、解調(diào)、編碼、解碼。1）射頻接口模塊主要完成的功能(1)卡本身無電源，需通過該模塊中的電源產(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。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。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，對有源卡還必須有電源。射頻卡可根據(jù)閱讀器發(fā)出的指令對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)時(shí)讀寫操作。讀寫器和IC卡之間通過無線方式通信，因此它們都有無線收發(fā)模塊及天線(或感應(yīng)線圈)。 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。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。射頻識別系統(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)答器附著在待識別的物品上，閱讀器用于當(dāng)附著應(yīng)答器的待識別物品通過其讀出范圍時(shí)，自動以無接觸的方式將應(yīng)答器中的約定識別信息取出，從而實(shí)現(xiàn)自動識別物品或自動收集物品標(biāo)識信息的功能。 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控制；(4) 每張卡有唯一序列號，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10萬次，讀無限次；(8) 工作頻率: ；(9) 通信速率:106Kbps；(10) 動態(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別技術(shù)。 ◇ 適合高安全性的終端。 ◇ 支持Mifare卡有關(guān)協(xié)議； ◇ 帶有內(nèi)部地址鎖存和IRQ線，可以很方便地與ＭＣＵ接口；MHz石英晶體的快速內(nèi)部振蕩器緩沖區(qū)；◇ 天線驅(qū)動電路僅需很少的外圍元件，有效距離可達(dá)１０ｃｍ； ◇ 帶有高集成度模擬電路以用于卡應(yīng)答的解調(diào)和解碼；RC500的引腳MF RC500如圖318所示，MF RC500為32腳SO32封裝 圖3182 MF此外，它還支持快CRYPTO1加密算法，以用于驗(yàn)證Mifare系列產(chǎn)品。mm)；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；數(shù)字部分則用于處理ISO14443A幀和錯(cuò)誤檢測(奇偶amp。RC500能夠支持ISO14443A所有的層。MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。MHz非接觸式通信中高集成讀寫器芯片。RC500MF且要注意其發(fā)送與接收引腳對應(yīng)，否則可能對器件或計(jì)算機(jī)串口造成永久性損壞。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。 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。T1OUT、T2OUT可以直接接PC機(jī)的RS232串口的接收端RD。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。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。15V靜電放電沖擊。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。圖315 蜂鳴器驅(qū)動電路 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。MCU I/O口（）輸出經(jīng)驅(qū)動電路放大后即可驅(qū)動蜂鳴器。 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。 蜂鳴器驅(qū)動電路設(shè)計(jì) 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)動顯示器MC14499來完成與單片機(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。 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。 顯示模塊 MC14499MC14499是Motorla公司的產(chǎn)品，采用動態(tài)掃描方式同時(shí)驅(qū)動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，編程簡單。加值鍵：通過此鍵可對用戶卡進(jìn)行加值。 　　通信鍵：由于讀寫器的存儲量有限，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)。功能鍵有查詢鍵和通信鍵2個(gè)鍵。圖311 鍵盤接口電路鍵盤接口電路共16個(gè)鍵。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)。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。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。單片機(jī)可以對8255進(jìn)行I/O數(shù)據(jù)的無條件傳送，外設(shè)的I/O數(shù)據(jù)在8255的各端口能得到鎖存和緩沖。方式的選擇是通過寫控制字的方法來完成的。用戶通過程序把這兩個(gè)控制字送到8255的控制寄存器，這兩個(gè)控制字以D7來作為標(biāo)志。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。(4) 電源線(2條)：VCC為+5 V，GND為地線。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。CS：片選輸入，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。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。 (2) 控制線和尋址線(6條)。 1 8255的引腳功能8255的引腳圖如圖310 所示。 鍵盤輸入模塊 可編程并行I/O芯片8255讀寫器設(shè)計(jì)時(shí)采用可編程的接口芯片8255擴(kuò)展I/O口來實(shí)現(xiàn)鍵盤控制電路，所謂可編程的接口芯片是指其功能可由微處理機(jī)的指令來加以改變的接口芯片，利用編程的方法，可以使一個(gè)接口芯片執(zhí)行不同的接口功能。不過應(yīng)注意，如果用仿真器調(diào)試用戶目標(biāo)板時(shí)，最好先不要插上DS1232芯片。圖 39 DS1232與 8051單片機(jī)接口電路DS1232的ST和8051單片機(jī)的ALE相連接, 以確保單片機(jī)周期性訪問看門狗定時(shí)器，也就是說，接口電路必須保證在看門狗定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出前復(fù)位看門狗定時(shí)器。TD引腳接至定時(shí)時(shí)間最小值典型值最大值地（GND）150ms250ms浮空250ms600ms1000ms電源(Vcc)500ms1200ms2000ms 表32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,對于MCS51系列單片機(jī),一般使用ALE信號。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。DS1232 提供了可直接連接復(fù)位按鍵的輸入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 復(fù)位信號。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。當(dāng)TOL接地時(shí), 以下時(shí)產(chǎn)生。4 DS1232的功能（1） 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。圖 37 DS1232外形及引腳排列各引腳功能如下:◇ PBRST :按鈕復(fù)位輸入端◇ TD :看門狗定時(shí)器延時(shí)設(shè)置端◇ TOL :5%或10%電壓監(jiān)測選擇端◇ GND :電源地◇ RST :高電平有效復(fù)位輸出端◇ RST :低電平有效復(fù)位輸出端◇ ST :周期輸入端◇ Vcc :電源2 DS1232 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS1232的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖38所示。其功能是：上電和掉電時(shí)給8051產(chǎn)生RESET信號，由看門狗定時(shí)器對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，防止死機(jī)。本監(jiān)控電路采用性能可靠、使用簡單、價(jià)格低廉的DS1232芯片，DS1232芯片應(yīng)用在單片機(jī)產(chǎn)品中能夠很好的提高硬件的抗干擾能力。 監(jiān)控電路 　　隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和制造工藝的日益成熟, 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬, 但由于單片機(jī)自身的抗干擾能力較差, 尤其是在一些條件比較惡劣, 噪聲大的場合, 常會出現(xiàn)單片機(jī)因受外界干擾而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象, 造成系統(tǒng)不能正常工作。（4）MCS51 不同中斷源的中斷入口地址相隔8個(gè)字節(jié)。如用74LS273 ,74LS377 等作為地址鎖存器時(shí),應(yīng)將ALE 反相后加到它們的CL K時(shí)鐘端,74LS273的CLR 清除端接+ 5V ,74LS377 的G應(yīng)接地。（3）地址總線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用P0口。擴(kuò)展的IPO 口均占用數(shù)據(jù)存儲器地址。存儲器模塊在公交售卡機(jī)中主要存放卡號、售卡員號、售卡金額、售卡日期、售卡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、司機(jī)號和刷卡總數(shù)等信息。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)存儲量大，單片機(jī)內(nèi)部具有的存儲空間無法滿足系統(tǒng)要求，因此要對讀寫器的存儲模塊進(jìn)行擴(kuò)展。此法中常采用的譯碼器:74LS138。 圖35 線選法(二) 譯碼選通法:在外擴(kuò)存儲器芯片數(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器芯片。對使用者而言,只要用其中任一組地址即可。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。（2）存儲器片選控制在用多片存儲器芯片構(gòu)成外部存儲器時(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,產(chǎn)生片選信號有兩種法。有的芯片把讀控制線分開,分別記為OE(或G) 和WE(或W) 。當(dāng)其為高電平時(shí),允許讀出數(shù)據(jù)。（1）存儲器讀寫控制RAM 芯片既能讀出又能寫入,所以通常都有讀寫控制線WE。程序存儲器一般采用只讀存儲器,數(shù)據(jù)存儲器一般采用 RAM 芯片。 外部存儲器擴(kuò)展模塊1 外部存儲器的擴(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,用其組成的測控系統(tǒng)的復(fù)雜程度也在不斷增加,以致于在某些場合下,人們對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)與程序存儲器擴(kuò)展到64KB。PC=0002H，機(jī)器又進(jìn)入下一條指令的取指令過程。 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)容自動加1變?yōu)?002H；(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。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：(1)PC中的0000H 送到片內(nèi)的地址寄存器；(2)PC的內(nèi)容自動加1變?yōu)?001H，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器，經(jīng)存儲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。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。方式0 波特率固定，為單片機(jī)晶振頻率的十二分之一。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。（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。移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以8位為一幀，不