【正文】 11 10 H20xx14x 20 ○ 1 ○ ○○○○○○ J3 1 7 ○ ○ ○ ○ J4 1 4 基于單片機的 IC 卡預(yù)收費水表系統(tǒng)硬件設(shè)計 9 （ 4） 天線輸出阻抗： 50K 歐姆。 （ 2） 串行通信波特率： 9600bps、 19200bps、 38400bps 和 57600bps4 種可選。H6152 需外界 +5V 電源供電。 H6152 讀寫模塊操作簡單方便，讀寫過程穩(wěn)定有效。 （ 3） 引腳 3：供電 LED 指示的正端。 J3口共有 7 針，包括 RS232/422 的接口引腳和讀寫器模塊的電源端，接地端，具體的功能定義如下： （ 1） 引腳 1：保留引腳 （ 2） 引腳 2：＋ 5V 電源腳 （ 3） 引腳 3：接地端 （ 4） 引腳 4： A路串行接收 RxD（ RS232/422） （ 5） 引腳 5： A路串行 發(fā)送 TxD（ RS232/422） （ 6） 引腳 6： B路串行接收 RxD（ RS422） （ 7） 引腳 7： B路串行 發(fā)送 TxD（ RS422） J4口為 4針接口 ，提供電源和操作狀態(tài)的 LED 燈指示信號，具體的定義如下： （ 1） 引腳 1：讀過程 LED 指示的正端。 H6152讀寫模塊 圖 3 H6152基本結(jié)構(gòu)示意圖 H6152的基本結(jié)構(gòu)如圖 3所示。 EEPROM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)）仍將被保持 ， 用戶所要存儲的數(shù)據(jù)被存放在該單元中。 RAM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)）將被清除。 RAM/ROM 單元 RAM主要配合控制及算術(shù)運算單元，將運算的結(jié)果進(jìn)行暫時的存儲。是卡片中內(nèi)建的中央微處理機（ MCU)單元。它 主要進(jìn)行對整個卡片的各個單位進(jìn)行微操作控制，協(xié)調(diào)卡片的各個步驟。 因此每個扇區(qū)可獨立地應(yīng)用于一個應(yīng)用場合。 認(rèn)證及存取控制模塊 在確認(rèn)了上述的三個步驟，確認(rèn)已經(jīng)選擇了一張卡片時，程序員對卡片進(jìn)行讀寫操作之前，必須對卡上已經(jīng)設(shè)置的密碼進(jìn)行認(rèn)證，如果匹配，則允許進(jìn)一步的 Read/Write操作。當(dāng)讀寫器收到這一字節(jié)后，可以對卡片進(jìn)行深一步的操作，例如，可以進(jìn)行密碼驗證等等。以使卡片真正地被選中。 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Serial Number。 卡片讀寫器中的 MCM中的 Anticollision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。 Anticollision模塊：防止（卡片）重疊功能 如果有多張 Mifare 1卡片處在卡片讀寫器的天線的工作范圍之內(nèi)時， AntiCollision模塊的防重疊功能將被啟動工作，在程序員控制下的卡片讀寫器會與每一張卡片進(jìn)行通信，取得每一張卡片的系列號。如 果不進(jìn)行第一步的 ATR工作，讀寫器對卡片的其他操作（ Read/Write等）將不會進(jìn)行。 （ 2） 數(shù)字電路部分模塊 波形轉(zhuǎn)換模塊 可將卡片讀寫器上的 ，一方面送調(diào)制 /解調(diào)模塊，另一方面進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換，將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后對其整流濾波，由電壓調(diào)節(jié)模塊對電壓進(jìn)行進(jìn)一步的處理，包括穩(wěn)壓等 ，最終輸出供給卡片上的各電路。 Mifare 1射頻卡包含了兩個部分： RF射頻接口電路和數(shù)字電路部分。 （ 10） 工作溫度范圍： 20 +50。 （ 8） 106kbps 的快速數(shù)據(jù)傳輸速率。 （ 6） 數(shù)據(jù)可保存 10年，可反復(fù)寫 10萬次。 （ 4） 具有防沖突機制、支持多卡操作。 （ 2） 每個扇區(qū)有獨立的一組（ 2個）密碼及存取權(quán)限設(shè)置。Mifare 1 射頻 IC 卡的主要性能指標(biāo)如下。卡片本身不帶電池供電，工作時將卡片放在讀寫器的有效工作區(qū)域，卡片讀寫器的天線發(fā)送 無線電載波信號耦合到卡片上的天線提供電源能量，其電壓可達(dá) 2V 以上，足以滿足卡片上的 IC電路供電需要。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。在閑置模式下， CPU 停止工作。在芯片擦除操作中，代碼陳列全被寫“ 1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 用作第二功能時如表 1所示。對 P3口寫入 “ 1” 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口，此時，被外部拉低的 P3口將用上拉電阻輸出電流。 （ 5） P3口（ 10～ 17腳）： P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O多功能口。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動 8個 LS型 TTL負(fù)載。 （ 3） RST（ 9腳）：復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器工作時， RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 圖 2 單片機 AT89C51 的引腳圖 （ 1） XTAL1（ 19 腳）：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部 時鐘發(fā)生器的輸入端。 以上各個部分通過片內(nèi)八位數(shù)據(jù)總線相連接。 （ 8） 片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。 （ 6） 具有 5個中斷源、兩個中斷優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)。 （ 4） 4 個 8 位并行 I/O 端口 P0P3,每個端口既可以用作輸入，也可以用作輸出。 （ 2） 片內(nèi) 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器 RAM/SFR，用以存放可以讀 /寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。本水表采用電池供電。并且，該芯片功耗低，特別適用于水表控制線路多、功能全 、功耗低的要求。系統(tǒng)硬件電路由 IC 卡讀寫電路 、液晶顯示控制電路、 電磁閥控制電路 、 脈沖提取電路、安全保護(hù)電路、記憶單元電路、通信接口電路組成，以 AT89C51 為核心控制芯片，完成整個水表信 號的讀 、 寫處理，監(jiān)控水表工作的功能。比如，我國已研制開發(fā)生產(chǎn)出 IC卡操作系統(tǒng)、 IC卡集成電路芯片生產(chǎn)設(shè)備，也完成了如模塊生產(chǎn)、卡基與卡片制作、各類讀寫卡設(shè)備與機具的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化配套等，全面帶動了我國電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 。在各方面的努力下， IC卡相關(guān)產(chǎn)品得到迅速發(fā)展，如自動柜員機 ATM、銷售點終端機 POS；網(wǎng)絡(luò)加密機和電子結(jié)算、轉(zhuǎn)賬、交換等大型應(yīng)用軟件系統(tǒng)等等。到 20xx年我國 IC卡的出貨量達(dá)到了 ， 20xx年為 ， 20xx年為 ， 20xx年為（由于 SARS影響導(dǎo)致電信和公交卡發(fā)行量減少）， 20xx年達(dá)到了 ， 20xx年達(dá)到 。自 1993年 7月我國電子工業(yè)部協(xié)同銀行、郵電及有關(guān)部委提出了命名為“金卡”的專項工程，總目標(biāo)是：用 10年左右的時間，在全國 400個大中城市及部分經(jīng)濟發(fā)達(dá)縣區(qū)推廣使用卡基支付工具，在這些覆蓋了 3億城市人口的地區(qū)，發(fā)卡總量要達(dá)到 2億張，年交易額達(dá)到 1萬億元。 在其他歐洲國家更是如此， IC卡均得到廣泛的應(yīng)用。據(jù)國際發(fā)明組織統(tǒng)計 ， 1988年 10月至 1989年 9月全世界 IC卡硬件產(chǎn)業(yè)中 ， IC卡及讀寫器數(shù)量分別為 4200萬張和 87700臺 ，其中法國分別占 98%和 71%， 處于世界領(lǐng)先地位。如今，美國已開始用IC卡取代磁卡，比較成功有應(yīng)用有：校園 IC卡、交通 IC 卡、軍人身份證卡。 1993年僅美國兩家最大的發(fā)卡公司 VISA和 MASTER的發(fā)行量即達(dá)到了 ，遍及全世界 200 多個國家和地區(qū)， 消費額達(dá)到 8250 億美元，電子收款機 ECR 的普及率約為 400～ 500 臺 /萬人。 國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀 美國是信用卡的發(fā)源地，磁卡應(yīng)用在全世界占首位，從上世紀(jì) 60 年代起就開始發(fā)卡應(yīng)用了。隨后，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （ ISO，International Standardization Organization） 與國際電工委員會 （ IEC，International Electrotechnical Commission） 的聯(lián) 合技術(shù)委員會為之制訂了一系列的國際標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，極大地推動了 IC卡的研究和發(fā)展 。 1976 年法國布爾公司研制出世界第一枚 IC 卡。1974 年，法國的羅蘭德當(dāng)時，他對這項技術(shù)的描述是：鑲嵌有可進(jìn)行自我保護(hù)存儲器的片。1970 年，法國人羅蘭德 IC卡的最初設(shè)想是由日本人提出來的。將一個專用的集成電路芯片鑲嵌于符合 ISO7816標(biāo)準(zhǔn)的 PVC（或 ABS） 塑料基片中，封裝成外形與磁卡類似的卡片形式，即制成一張 IC卡。與接觸式 IC卡相比較，它具有可靠性高、操作方便快捷，安全防沖突、應(yīng)用范圍廣、加密性能好等優(yōu)點，因而它更受人們歡迎。未來多功能的卡的普及與應(yīng)用 將改變整個社會的生活方式，是人類全面邁向電子化時代的鑰匙。正是由于 IC卡具備諸多無可比擬的優(yōu)點，因此在金融、稅務(wù)、公安、交通、郵電、通訊、服務(wù)、醫(yī)療、保險等各個領(lǐng)域都得到了廣泛的重視和應(yīng)用。 IC卡，又稱“集成電路卡”、智能卡，英文名稱“ Integrated Circuit Card” 或“ Smart card” ， 是法國人 Roland morono 于 1974年發(fā)明的，將具有存儲、加密及 數(shù)據(jù)處理能力的集成電路芯片模塊封裝于和信用卡尺寸一樣大小的塑料基中，便構(gòu)成了 IC卡。Liquid crystal display。 [關(guān)鍵詞 ] 單片機； IC卡； 液晶顯示 ； 記憶模塊 基于單片機的 IC 卡預(yù)收費水表系統(tǒng)硬件設(shè)計 II Hardware Design of Precharges the Water Meter IC Card System Based On Singchip Electronic Information Engineering CHANG Jing Abstract: In this paper, the main design based on singlechip precharges the IC card water meter system hardware circuit design, its main function is based on AT89C51 singlechip microputer as the