【正文】 Single chip microputer principle and Interface Technology (M) .Beijing University of Posts and Telemunications press, [6] （美）. 射頻電路設(shè)計(jì)［Ｍ］. 科學(xué)出版社, 2007 J. Carle Joseph (USA). RF circuit design (M). Science Press, 2007[7] 陳邦媛. 射頻通信電路［Ｍ］. 科學(xué)出版社, 2007 Chen munication circuit (M).Science Press, 2007[8] 曾強(qiáng)等. 無線射頻識別與電子標(biāo)簽［Ｍ］.中國經(jīng)濟(jì)出版社, 2005 Ceng Qiang. Radio frequency identification (M) and the electronic tag. Chinese Economic Publishing House, 2005[9] ［Ｍ］. 北京航空航天大學(xué)出版社, 2003 Li Zhaoqing. A wireless transmit / receive IC chip and data munication technology (M). Beihang University press, 2003[10]［Ｍ］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究, 2004 Ma Yuchun et al. Study and application of the serial munication protocol (M). Application Research of puters, 2004[11]范逸之. Visual Basic 與RS232串行通訊控制［Ｍ］.中國青年出版社, Fan Yizhi Visual Basic and RS232 serial munication control (M). Chinese Youth Press, [12]［Ｍ］. 計(jì)算機(jī)工程, Zhao Jiong. Serial data transmission protocol (M) analysis. Computer Engineering, [13]（美）. 精通串行通信［Ｍ］. 電子工業(yè)出版社, (USA).Proficient in serial munication (M). Publishing House of electronics industry, [14]. RF與無線技術(shù)精要（英文版）［Ｍ］. 電子工業(yè)出版社, Essentials of . RF and wireless technology (English version) (M). Publishing House of electronics industry, [15]Jon . 射頻電子學(xué)（英文）［Ｍ］.機(jī)械工業(yè)出版社, Jon . RF electronics (English) (M).Mechanical Industry Press, 致 謝 首先我要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師,本文是在他的精心指導(dǎo)下才得以完成的，從論文的選題到最后的審稿、定稿無不傾注了指導(dǎo)老師辛勤的汗水。雖然國內(nèi)外對公交卡的系統(tǒng)已經(jīng)有了多年的研究，但是非接觸式射頻系統(tǒng)如公交智能收費(fèi)系統(tǒng)（B）研究過程也才幾年的時(shí)間。卡中各扇區(qū)都有各自獨(dú)立的訪問條件和操作密碼，讀寫器跟卡之間使用雙向驗(yàn)證的機(jī)制，運(yùn)行過程里全部數(shù)據(jù)都是加密的。 此外非接觸卡中還有快速防沖突機(jī)制，該機(jī)制能防止卡片與卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾混淆的功能，因此可以進(jìn)行“同時(shí)”對多張卡的并行處理優(yōu)點(diǎn)，從而提高系統(tǒng)工作效率與速度。讀寫器在大約0～10CM范圍內(nèi)可以對卡片進(jìn)行非接觸通訊操作，操作的時(shí)候沒有方向的要求，銀耳使用起來非常的方便、快捷。該軟件是由深圳市卡聯(lián)科技有限公司開發(fā)，具體的功能界面截圖如下。蜂鳴器連接圖如圖9所示： 圖9 蜂鳴器連接圖4 軟件設(shè)計(jì) 器軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖10所示：首先單片機(jī)接通電源開始初始化等待ibutton接觸，當(dāng)有ibutton接觸的時(shí)候讀取其中的數(shù)值并對其進(jìn)行減法操作所得數(shù)值返回ibutton，然后送數(shù)碼管顯示，最后把減去的金額送到I2C存儲器存儲，完成一次交易后單片機(jī)將又繼續(xù)等待ibutton接觸。只要更改延時(shí)常數(shù)，就可以改變輸出頻率，也就可以調(diào)整音調(diào)。單片機(jī)對DS1302的讀寫控制主要包括讀取DS1302的時(shí)間和日期和DS1302的初始化，初始化過程即給DS1302賦予初始日期和時(shí)間，當(dāng)時(shí)鐘芯片啟動后，在新的初始化指令沒有接收到的情況下，就會一直不停地運(yùn)行其內(nèi)部的時(shí)鐘，以保證時(shí)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性；單片機(jī)在任何時(shí)候都可以通過讀取DS1302內(nèi)部時(shí)間和日期復(fù)位端產(chǎn)生一個(gè)高電平寫1302地址延時(shí)一段時(shí)間將該地址的數(shù)據(jù)讀出地址增加顯示數(shù)據(jù)地址增加向該地址寫數(shù)據(jù)使DS1302不具有寫保護(hù)復(fù)位產(chǎn)生一個(gè)高電平寫1302地址變量初始化延時(shí)一段時(shí)間開始數(shù)據(jù)寫完了嗎？N數(shù)據(jù)讀完了嗎YYN。發(fā)送一幀數(shù)據(jù)后，有硬件將TI置1，并申請中斷，通知CPU可以發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)，單片機(jī)即從存儲器中將歷史記錄數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)。當(dāng)8位數(shù)據(jù)接收完，并檢測到高電平停止位后，就把收到的8位數(shù)據(jù)裝入SBUF，置位RI，1幀數(shù)據(jù)的接收過程完成。SBUF執(zhí)行寫操作就可以啟動發(fā)送，當(dāng)在發(fā)送移位時(shí)鐘的同時(shí)，就從TXD先送出起始位，然后是8位數(shù)據(jù)位，最后是停止位，這樣來完成1幀數(shù)據(jù)的發(fā)送，中斷標(biāo)志TI置位。方式1是10位異步通信方式，其包括1個(gè)停止位，8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)起始位。 上、下位機(jī)通信設(shè)計(jì)通過232 TTL電平實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信（0～5V）和RS232電平（+ 10～10V）轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)讓全部車輛機(jī)器救卡的銷售記錄。在DS1232計(jì)數(shù)沒有溢出時(shí)單片機(jī)發(fā)一信號就能使DS1232再進(jìn)行重新計(jì)數(shù)，若一定時(shí)間內(nèi)DS1232計(jì)數(shù)清零未完車，則DS1232就會發(fā)復(fù)位信號來促使單片機(jī)復(fù)位。值得注意的是，對存儲器操作時(shí)，每讀寫一個(gè)字節(jié)，單片機(jī)必須送一個(gè)應(yīng)答位(ACK)，釋放一下SDA數(shù)據(jù)線，以便存儲器能繼續(xù)接收數(shù)據(jù)圖6 24C64讀寫流程圖 監(jiān)控電路概述監(jiān)控電路為DS1232L芯片——又稱看門狗定時(shí)器，功能是：斷電和上電時(shí)向89C52產(chǎn)生復(fù)位信號；看門狗進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控，以防范死機(jī)的出現(xiàn)。對存儲器讀操作，首先，單片機(jī)向24C64發(fā)一個(gè)START命令，產(chǎn)生啟動信號；然后由單片機(jī)給出讀數(shù)據(jù)地址；發(fā)送成功后，單片機(jī)又向24C64發(fā)一個(gè)START命令，產(chǎn)生開始條件，然后發(fā)讀命令控制字(A3H)；當(dāng)24C64應(yīng)答后，進(jìn)入一個(gè)讀周期，單片機(jī)從SDA數(shù)據(jù)線上讀出指定存儲地址中的數(shù)據(jù)。對存儲器寫操作，首先，單片機(jī)向24C64發(fā)一個(gè)START命令，產(chǎn)生啟動信號；然后，發(fā)寫命令控制字(如A2H)。其中1010為4位讀寫控制碼，R/W為讀寫控制位：0為寫操作，1為讀操作。SCL為400kHz時(shí)鐘線，SDA為雙向數(shù)據(jù)線，AAA0三位為片選地址，即I2C總線上最多可并聯(lián)8個(gè)串行E2PROM芯片。如有需要也可用容量更大的存儲器如24C128或24C256等。正常工作后，每隔一段時(shí)間要把讀寫器拿到公交管理中心將讀寫器儲存的信息回放到PC機(jī)中保存處理。存儲器選用24CXX系列的串行E2PROM。而在每幀數(shù)據(jù)傳送之前，必須把EN置0；然后傳送20位數(shù)， 數(shù)據(jù)傳送完后，再將EN置1。在顯示電路中，用P1口3根I/O口線(、)分別提供時(shí)鐘信號(CLK)、串行數(shù)據(jù)(DA)和使能信號(EN)。此器件主要有1個(gè)多路輸出器、1個(gè)鎖存器和1個(gè)20位移位寄存器。如圖4所示：讀寫器針對IC卡的操作流程圖。并且所有的這些流程都一定要按著固定的順序執(zhí)行。6NNY蜂鳴器響 圖4 讀寫流程圖 卡的讀寫過程是相當(dāng)復(fù)雜的一個(gè)執(zhí)行過程，要完成許多的操作指令，調(diào)用很多的函數(shù)。則在和上位機(jī)進(jìn)行通訊的時(shí)候，把單片機(jī)里EEPROM歲存儲的信息發(fā)向上位機(jī)。要是無卡在讀卡器的范圍內(nèi)時(shí)，則LED上顯示此刻的時(shí)間。然后卡片數(shù)據(jù)跟此刻時(shí)間一起存儲在單片機(jī)內(nèi)的存儲器24C64里 。 每當(dāng)射頻卡距離天線一定范圍時(shí)，讀卡器就讀到卡中的信息。讀卡器里應(yīng)用I2C存儲器24C64，存儲的內(nèi)容主要是：機(jī)號(1個(gè)字節(jié))、總金額(3個(gè)字節(jié))和總記錄(2個(gè)字節(jié))。所以，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用的是匯編語言的軟件設(shè)計(jì)方案。寫得好的C代碼，可移植性是很好的，很多時(shí)候都不用修改或者只做少量修改。 C語言：移植性比較好，代碼效率也比較高，可以對部分硬件直接訪問。 軟件設(shè)計(jì)選擇 讀卡器的軟件控制可采用匯編語言和C語言編程，這兩種語言各有各的特點(diǎn)，匯編：效率高，對硬件的可操控性更強(qiáng)，體積小，不易維護(hù)，可移植性很差且匯編語言是低級語言，能夠直接操作硬件，并且生成機(jī)器碼的效率高。它們的值一直到下一個(gè)周期被電路捕捉下來。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是TF2 或EXF2激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清0。 定時(shí)器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫1。如下表所示。每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。系統(tǒng)復(fù)為時(shí)SMOD=0。 電源控制寄存器：PCON寄存器主要是為CHMOS型單片機(jī)的電源控制而設(shè)的專用寄存器，單元地址為87H，最高位SMOD是串口波特率倍增位。RI置位表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，可用查詢的辦法獲知或者用中斷的辦法獲知。在方式0，當(dāng)接收完第8位數(shù)據(jù)后，由硬件置位。TI必須用軟件清0。在其它方式的發(fā)送停止位前，由硬件置位。 TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。在方式1中，若（SM2）=0，RB8為接收到的停止位。 RB8：接收到的數(shù)據(jù)的第9位。在方式2或方式3中，要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要由軟件置1或清0。由軟件置位以允許接收，又由軟件清0來禁止接收。其單元地址為98H，位地址為98H9FH。AT89C52有6個(gè)中斷源，2個(gè)中斷優(yōu)先級，IE寄存器控制各中斷位，IP寄存器中6個(gè)中斷源的每一個(gè)可定為2個(gè)優(yōu)先級。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作將無效。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。 89C52的功能口介紹 RST： 復(fù)位輸入。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個(gè)TTL 邏輯電平。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。對P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個(gè)TTL 邏輯電平。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個(gè)TTL邏輯電平。圖1為非接觸IC卡及其讀寫器硬件電路原理圖，主要由MMM微模塊、單片機(jī)、鍵盤、顯示、存儲器、天線和監(jiān)控電路以及與PC機(jī)通信的TC232串行通信接口電路等部分組成。 公交收費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)節(jié)較多，因此，公交非接觸IC 卡的讀寫器至少應(yīng)包括公交售卡機(jī)、公交車載機(jī)和公交制卡機(jī)三個(gè)讀寫器。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器和256字節(jié)的RAM，比51多一倍。 單片機(jī)的程序主要有：時(shí)鐘生成程序、讀寫卡程序、跟上位機(jī)的中斷通信程序、時(shí)鐘生成程序、顯示驅(qū)動程序、數(shù)據(jù)存儲程序、蜂鳴器報(bào)警程序。如果讀卡出錯(cuò)，則顯示出錯(cuò)的標(biāo)志。然后把數(shù)據(jù)跟當(dāng)時(shí)的時(shí)間同時(shí)儲存在單片機(jī)EEPROM內(nèi)．接著在LED上顯示所讀數(shù)據(jù)。2 設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)的基本思想：一有Mifare1射頻卡距離射頻天線100mm內(nèi)時(shí)，讀寫器就能夠獲取到卡中的數(shù)據(jù)信息。而DS1232為控制芯片，能解決程序跑飛的問題。 本文的內(nèi)容此設(shè)計(jì)研究的是公交智能收費(fèi)系統(tǒng)（B）標(biāo)準(zhǔn)，其重點(diǎn)進(jìn)行卡的讀寫程序設(shè)計(jì)，它是以非接觸式通信為技術(shù)基礎(chǔ)。其每一年銷售量達(dá)幾億張的IC卡，促使我國迅速成為IC卡應(yīng)用發(fā)展速度最快的國家之一。制作的IC卡讀寫器可以實(shí)現(xiàn)制卡、售卡、自動收費(fèi)等功能，具有安全、方便、快捷、可靠性高等的特點(diǎn)，解決了城市公共交通服務(wù)行業(yè)既頻繁又瑣碎的收費(fèi)管理問題，有廣泛的利用遠(yuǎn)景。因?yàn)槭褂梅墙佑|邏輯加密卡時(shí)，因?yàn)闆]有C