【正文】 本文就是在王老師的悉心指導下完成的，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生的一片盛情。 射頻識別卡讀 寫模塊的 設計 .北京航空航 天 大 學學報 2021,29(2) 【 18】 Mike He ndry 非接觸式 IC 卡食堂售飯系 統(tǒng)的研制 .中國 儀器儀表，河南科技大學本科畢業(yè)設計論文 25 2021(2) 【 16】 朱偉，薛有為，高玉 非接觸式 IC 卡中的 射 頻識別技術 .信息技術 ， 【 14】 李科讓 基于智能標簽的射頻識別系統(tǒng)的研究和實現(xiàn) .計算機 工程， 2021,29(20) 【 12】 劉淡，李輝 ， 顧亮 多用途 射頻 IC 卡應用系 統(tǒng)的設計 .探測與控制學報， 2021,25(3) 【 10】 沈宇超，沈樹群，樊榮等 射頻識別 (RF ID) 技術 [M].陳大才，王卓人譯 非接觸式 IC 卡讀寫模塊的應用開發(fā) 基 于串 行接 口芯 片的 單片 機智 能控 制器 的設 計與 實現(xiàn) 單片機應用系統(tǒng)設計實例與分析 AT ME L89 系列單片機應用技術 智能卡技術 IC 卡的技術與應用 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。接著全面而詳細地設計了收費系統(tǒng)的業(yè)務功能，包括 :系統(tǒng)各級的軟、硬件的設計，業(yè)務管理流程，并對收費系統(tǒng)的特殊處理，結合 IC卡管理思路作深入設計。 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)絡方案的可行性，總結了系統(tǒng)的特點應為 :穩(wěn)定性、客觀性、完備性和管理上的可操作性，再結合需求分析的結果和一些基本的因素，加大新技術的應用，以服務于系統(tǒng)的設計要求。在本研究設計中所引進的MIFARE技術，同樣是按系統(tǒng)工程的要求重新規(guī)劃應用，才可以發(fā)揮設備的作用，實現(xiàn)系統(tǒng)目標。 本章總結 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。這樣，在正常執(zhí)行程序時，單片機不斷對 WDT 清零， WDT 沒有溢出復位信號產(chǎn)生 : 而當程序失控時，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)生溢出復位信號，進而迫使單片機復位。單片機軟件系統(tǒng)中的主程序都是循環(huán)結構的。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。 (3)讀寫器尋卡過程中，可間斷地打開和關閉射頻輸出，或通過設置 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。 程序設計中應注意的問題 : (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)，后接河南科技大學本科畢業(yè)設計論文 22 收到的是高位數(shù)據(jù)。傳輸 (tra nsfer) 則 是將 數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容寫入塊中 。 （ 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。 （ 4）認證操作 經(jīng)過上述三個步驟，在確認已經(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)設置的密碼進行認證。 （ 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。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 位 應 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。 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。 對 Mifare1 卡操作流程 ，其流程圖如圖 32 所示： （ 1）復位請求 當一張 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。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。 RC500 與 CP U 接口非常簡單，上電或復位后能自動監(jiān)測與 CPU 的接口方式，我們采用地址數(shù)據(jù)總線復用方式。 寫模塊的核心是 PHILIPS 公司生產(chǎn)的讀寫卡專用芯片 MFR C500。這個用戶系統(tǒng)可以是一個主控板或 PC 機。 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。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）。具體結構如下： 每個扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨立的，可以根據(jù)實際需要設定各自的密碼及存取控制。 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)。 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）。 ： 該單元完成對數(shù)據(jù)的加密處理及密碼保護。 5. 控制及算術運算單元 ： 這一單元是整個卡片的控制中心，是卡片的 頭腦 。因此每個扇區(qū)可獨立地應用于一個應用場合。 ： 經(jīng)過上述三個步驟，確認已經(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)設置的密碼進行三級認證，如果匹配，則允許進一步的 Read/Write 操作。例如，可以進行密碼驗證等。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。序列號中實際有用的 4 個字節(jié)，可能為： 773B 72A9。AntiCollision 模塊（防重疊功能）啟動工作時，卡片讀寫器將得到卡片的序列號?？ㄆx寫器中的 A ntiCollisio n 防重疊功能配合卡片上的防重疊功能模塊，由程序員來控制讀寫器，根據(jù)卡片的序列號來選定一張卡片。 iCo llisio n 模塊： 如果有多張 MF1 卡片處在卡片讀寫器天線的工作范圍之內(nèi) ， A ntiCollision 模塊的防重疊功能將啟動工作。如果不進行第一步的 ATR 工作，讀寫器對卡片的其他操作（ Read/Write）等將 布會進行。 167。 河南科技大學本科畢業(yè)設計論文 17 第 3 章 射頻模塊接口 電路的實現(xiàn) 在 RF 射頻接口電路中 （如 圖 31 所示） ，主要包括有波形轉(zhuǎn)換模塊。接著介紹了 MF R C500，因為在射頻電路中 RC500是比較重要的一塊芯片，所以用了較多的文字描述， R C 500 的發(fā)展，管腳 及其功能還有它的簡單系統(tǒng)的組成。 本章小結 本章主要是針對射頻電路中的芯片進行介紹，以便對射頻電路的理解。 天線部分電路和 EMC 的原理 圖如 圖 23 所示。 圖 23 天線部分電路 和 EMC 的原 理圖 河南科技大學本科畢業(yè)設計論文 16 由于 MIFA RE 卡是無 源非接觸式 IC 卡，其能量是通過天線感應來的。 從而明 顯地 減弱 卡片 接收到 的調(diào)制邊。較高的品質(zhì)因數(shù)值會增加天線線圈中的電流強度，由此改善對 RFID 卡的功率傳送。然后，通過同軸線纜即可無損失且無輻射地將功率從讀寫器末級傳送到匹配電路。 天線是 有一 定負 載阻 抗的 諧振 回路 ， 閱 讀器 又具 有一定 的源 阻抗。 然后數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接口 ， 由微控制器進行讀取 ， MF RC500 對驅(qū)動部分使用單獨電源供電。 根據(jù) 寄存器 的設 定對 發(fā)送數(shù) 據(jù)進 行調(diào) 制來 得到發(fā) 送的信號 ， S50 卡采用 RF 場的負載調(diào)制進行響應。 天線設計 MF RC500 的非接觸式天線接口使用表所 23 所示 的 4 個引腳 。應用者可通過液晶顯示或通過語音輸出判別卡片的號碼、基本個人信息、以及卡片中的余額是否正確。 人機接 口使 系統(tǒng) 具有 良好 的人 機交 互界 面。 PCD 的控制單元擔負以 下任務：與 MC U8052 通信，并執(zhí)行 MC U發(fā)出的命令；控制與 P IC C 的通信過程 (主從原則 )；信號的編碼解碼；執(zhí)行反碰撞算法；對 PICC 與 PC D 之間傳遞的數(shù)據(jù)進行加 密和解密。由三部分組成：控制單元、發(fā)送器和接 收器組成的高頻模塊、天線。應答器工作所需的能量，如同時鐘脈沖和數(shù)據(jù)一樣，是通過耦合單元 (非接觸的 )傳輸給應答器的。通常，河南科技大學本科畢業(yè)設計論文 14 應答器沒有自己供電電源 (電池 )。應答器由耦合元件以及微電子芯片組成。 PHILIPS 公司的 MIFAR E RC500 系統(tǒng)屬于近耦合射頻識別系統(tǒng)，主要由應答器、閱讀器、通訊模塊、人機接口等幾部分組成。 167。 工作頻率 z?？ㄆ铣?IC 微晶片及一副高效率天線外，無任何其他元件。 MIFARE 1 IC 智能（射頻）卡采用先 進的 芯片 制造 工藝 制作 。 Mifare1 IC 智 能 （射頻）卡的核心是 P HILIPS 公司的 Mifare1 IC S50（ 01， 02， 03， 04）系列微模塊（微晶片）。 MF RC500 芯片簡介 今世界上非接觸式 IC 卡智能射頻卡（內(nèi)建 MC U， AS IC 等）中的主流主要為 PH ILIPS 公司的 MIFA RE 技術，已經(jīng)被制定為國際標準： ISO/IEC 14443 TYP E A 標準。 167。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時，EA 將內(nèi)部鎖定為 RES ET；當 EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部 存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PS EN 信號將不出現(xiàn)。 PSEN ：外部 程序存 儲器 的選通 信號 。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 A LE 的輸出可在 SF R8E H 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 F LA SH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器 河南科技大學本科畢業(yè)設計論文 11 周期的高電平時間。 P3 口也 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 3 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : G : \圖 \看門狗電路（李小賈） . D d b D ra w n B y:P 0. 039P 0. 138P 0. 237P 0. 336P 0. 435P 0. 534P 0. 633P 0. 732P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728A L E / P R O G30P S E N29P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R D / P 3 . 717W R / P 3 . 616R S T9R X D / P 3 . 010T X D / P 3. 111IN T 0 / P 3 . 212T 0/ P 3. 414T 1/ P 3. 515X T A L 218X T A L 119EA31IN T 1 / P 3 . 313A?A A T 89 C 5 2 圖 21 AT89C52 管 腳圖 可作為 AT89C52 的一些特殊功能口，如 表 22 所示： P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，在 F LASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口， 當 用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器 時 ，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的 低 八位。 AT89C52 的管腳及 其功能 其管腳圖如圖 21 所示： 管腳功能如下： VCC：供電電壓。 同時 該芯片 還具有PDIP、 TQ FP 和 PLC C 等三種封裝形式 ,以適應不同產(chǎn)品的需求。 雙數(shù)據(jù)寄存 器指 針 此外 ,A T89C52 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并