【正文】 ◇ Vcc :電源 ◇ GND :電源地 ◇ 電源轉(zhuǎn)換部 分： V+、 V、電容 C C C C4 ◇ 接收部分： T1IN、 T2IN、 R1IN、 R2IN ◇ 發(fā)送部分： T1OUT、 T2OUT、 R1OUT、 R2OUT (2) MAX232 的特點 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。本系統(tǒng)設(shè)計中采用的電平轉(zhuǎn)換芯片是 MAX232。本設(shè)計中當(dāng) 輸出高電平“ 1” 時，晶體管導(dǎo)通，蜂鳴器獲得 5V 電壓而發(fā)出警報； 輸出低“ 0”時，晶體管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。由于 MCU 的 I/O 口驅(qū)動能力有限，一般不能直接驅(qū)動壓電式蜂鳴器，因此選用一 PNP 型晶體管組成晶體管驅(qū)動電路。 圖 37 顯示接口電路 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 15 頁 報警器驅(qū)動模塊 如圖 38 所示， 驅(qū)動器的輸入端接 AT89S51 的 。 顯示接口電路 本系統(tǒng)的讀寫器 采用 1602 液晶顯示器顯示， 利用串行輸入控制指令實現(xiàn)1602 與單片機(jī)系統(tǒng)的顯示接口，以顯示 IC 卡中的余額 。 這樣 1602 就可以顯示用戶自定義的字符了。 (2) 1602 數(shù)據(jù)顯示 原理 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，如表 1 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的 符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A”。 第 15～ 16 腳： BLA（ BL1） 為 LED 背光正極。 圖 36 1602 引腳圖 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 14 頁 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度 。 表 31 引 腳功能表 第 1 腳： VSS 為地電源 。 1062 引腳分布如圖 36 所示。 1602 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點， 圖 35 鍵盤接口電路圖 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 13 頁 在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。液晶顯示屏輕薄短小、低耗電量、平 面直角顯示影像穩(wěn)定，并且可視面積大、畫面效果好、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)，能夠滿足本系統(tǒng)顯示信息的需求。 清屏鍵：通過此鍵對用戶卡顯示進(jìn)行清屏操作。 減值鍵：通過此鍵對用戶卡進(jìn)行減值。其中 K4 為加值鍵， K3 為減值鍵， K2 為退出鍵，K1 為清屏鍵。在系統(tǒng)軟件中軟件 實現(xiàn)時，可采用中斷方式，也可以采用查詢方式，本系統(tǒng)采用查詢方式。 S1 為手動復(fù)位按鍵。 監(jiān)控接口電路 看門狗的周期輸入信號 WDI 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 MAX813L，對于 MCS51 系列單片機(jī)，一般使用 ALE 信號。 7) 復(fù)位信號輸出端（ RST） ： 上電時，自動產(chǎn)生 200 ms 的復(fù)位脈沖；手動復(fù)位端輸入低電平時，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號輸出。 6)看門狗信號輸入端（ WDI）程序正常運行時，必須在小于 s 的 時間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時器。 圖 33 MAX813L 引腳圖 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 11 頁 4) 電源故障輸入端（ PFI） ： 當(dāng)該端輸入電壓低于 1． 25 V 時， 5 號引腳輸出端的信號由高電平變?yōu)榈碗娖健? 2) 工作電源端（ VCC）：接 +5V 電源。 引腳功能： 1) 手動復(fù)位輸入端（ ） ： 當(dāng)該端輸入低電平保持 140 ms 以上， MAX813L就輸出復(fù)位信號 .該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開關(guān)的抖動。 ◇ 8 引腳 DIP 封裝。 ◇ V 門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或＋ 5 V 以外的電源。 MAX813L 的結(jié)構(gòu)及特點 (1) MAX813L 芯片特點 ◇ 加電、掉電以及供電電壓下降情況下的復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖 寬度典型值為200 ms。 在公交汽車 IC卡控河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 10 頁 制系統(tǒng)的讀寫器設(shè)計中 它是個看門狗定時器 。設(shè)置看門狗是防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑 。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。 (12) /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 ALE 的輸出可在 SFR8EH 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 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P3 口也可作為 AT89S51 的一些特殊功能口，如下 表 31 所示： 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 9 頁 口管腳 備選功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 /INT0 外部中斷 0 /INT1 外部中斷 1 T0 記時器 0 外部輸入 T1 記時器 1 外部輸入 /WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 /RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 表 31 P3特殊功能口 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 (8) P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能 吸 收 或 輸出 4TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。作為輸出口用時， 每 個管 腳可吸收 8TTL 門電流。 (6) XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編 圖 31 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 8 頁 程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 (4) /EA/VPP ：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期 間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 AT89S51 單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理 AT89S51 的引腳排布如圖 31 所示： (1) VCC： 電源 電壓 (2) GND：接地 (3) RST：復(fù)位輸入。 單 片 機(jī) 鍵盤 電路 監(jiān)控電路 PC 機(jī)通信 報警電路 感應(yīng) 天線 IC 卡讀寫器 顯示 電路 電源電路 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 7 頁 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機(jī)概述 AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含有 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 公交 IC 卡讀寫器 的 硬件 結(jié)構(gòu)框圖 ， 如圖 21 主要由單片機(jī)、監(jiān)控電路 、 鍵盤電路 、顯示 電路 、 IC 卡的讀寫 器、 天線和以及與 PC 機(jī)通信的 RS232 串行通信接口電路組成。但由于市場占有率和性能價格比 Temic 和 Legic不如 Mifare 1 型 IC 卡，因此通常選擇 Mifare 1 型射頻 IC 卡作為公交控制系統(tǒng)的信息載體。 綜上述兩種 IC 卡的介紹，采用非接觸式 IC 卡來完成公交汽車 IC 卡控制系統(tǒng)的設(shè)計。 (4)抗干擾能力強(qiáng) 具備防沖突 (防碰撞 )機(jī)制，同一時間可 “ 同時 ” 處理多張卡，而不致出現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)干擾。所有通訊數(shù)據(jù)均加密，以防止信號截取。 (2) 防偽性好 每張卡都有一個由制造商在產(chǎn)品出廠前固化于芯片的 32 位序列號，一旦寫入即不可更改，且世界惟一。卡和讀寫器均為全封閉防水、防塵結(jié)構(gòu)，既避免了靜電、塵污對卡的影響，操作快捷便利。 從讀寫方式上，非接觸式 IC 卡還有主動交易式和被動交易式之分 :主動交易式指卡片需要主動靠近讀卡器，用戶需要持卡在讀卡器上晃過去才會完成交易；被動交易式可以不用出示，比如揣在外衣口袋里，當(dāng)走過讀寫器的識別距離范圍內(nèi)就可完成交易。 從工作距離來分，非接觸式 IC 卡有 3 種 : 近距離耦合 ( 2 mm) ， 鄰近藕合( 10 cm) ， 遠(yuǎn)距離耦合 ( 15cm)。無源系統(tǒng)的能量由數(shù)據(jù)載頻提供，有源系統(tǒng)是在卡內(nèi)封裝一塊非常薄的電池。 基于 匯編語言的 編程方式，實現(xiàn)整個系統(tǒng)軟件的設(shè)計 。 2. 以 單片機(jī) AT89S51 為核心實現(xiàn) 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng) 硬件設(shè)計。本文主要工作如下 : 1. 完成 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng) 整體方案 設(shè)計。 論文的組織結(jié)構(gòu) 本文的目的就是尋求一套更加完善的 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng)方 案。 3. 高效原則 :軟硬件性能充分發(fā)揮 ， 資源利用率高 ， 性能好。 系統(tǒng)設(shè)計方案 遵循 一下 原則設(shè)計 : 1. 實用原則 :采用的技術(shù)路線和采用的產(chǎn)品是成熟 ， 可靠 ， 易于操作的 ， 設(shè)計結(jié)果能滿足客戶的需 求并行之有效。 系統(tǒng)設(shè)計原則 公交汽車 IC 卡控制系統(tǒng)設(shè)計要求在最大限度上滿足公交公司不斷增長和變化的業(yè)務(wù)需求。 5. 模塊化的軟硬件設(shè)計具有開放性 、可擴(kuò)展性、以便進(jìn)行二次開發(fā)。 3. 收集公交運營數(shù) 據(jù) ， 建立可供管理分析的數(shù)采集系統(tǒng) 。 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)如下： 1. 為運營公交公司提供完善的 、穩(wěn)定的、可靠的管理功能。 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)及原則 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo) 公交汽車 IC 卡控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的 非接觸式 IC 技術(shù)和計算機(jī)技術(shù) ， 以公交售卡充值 IC 卡讀寫器為設(shè)計對象的主體 ， 以計算機(jī)系統(tǒng)為信息處理方法的現(xiàn)代化管理系統(tǒng) ， 充分利用了非接觸式 IC 交易時間短 ， 快捷 ， 方便的特點 ， 作為公交汽車控制系統(tǒng)的一種全新的 現(xiàn)代化管理手段 ， 提高了公交車輛的運營服務(wù)水平 ， 使城市公交管理開放 ， 不僅取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益 ， 同時還取得了良好的社會效益。 4. 一卡多用是 IC 卡發(fā)展的大方向。一方面要求 IC卡本身具有高安全性 ， 具有 DES 加密算法和有 512 位或 1024 為公開密鑰 計算能力和加密卡可滿足不同安全等級的要求 。 3. 對 IC 卡安全性提出越來越高的要求。非接觸式 IC 卡十分適用于地鐵、公交、自來水、燃?xì)獾仁召M的日常生活消費領(lǐng)域 ， 在我國已開始使用。隨著應(yīng)用要求提高 ， 且 CPU 卡價格下降 ， 在今后幾年內(nèi) ，CPU 卡的應(yīng)用總量將呈大幅度上升趨勢 : 2. 非接觸式 IC 卡應(yīng)用將大幅度增加。 1. 從存儲器 IC 卡同 CPU 卡方向發(fā)展。國際標(biāo)準(zhǔn)的制訂為 IC 卡在全世界范圍內(nèi)的推廣和應(yīng)用 ， 為 IC 卡在使用過程中的規(guī)范化創(chuàng)造了前提和條件。 IC 卡的產(chǎn)生現(xiàn)代信息 的處理和傳遞提供了一種全新的手段 ， 它一出現(xiàn)就備受關(guān)注和重視。 因河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 3 頁 而發(fā)展迅速 ， 在金融、通信、交通等眾多領(lǐng)域這后來居上 ， 已成為信息時代這不可缺少的重要工具之一 ， 廣泛地應(yīng)用于社會事業(yè)的各個領(lǐng)域 ， 出現(xiàn)在人們的日常生活中。非接觸 IC卡和接觸 IC 卡相比具有可靠性高、操作方便、防沖突、可適合于多種應(yīng)用、加密性能好等優(yōu)點。 IC 卡的英文全名是 Integrated Circuit Card， IC 卡將具有存儲 、 加密 、 數(shù)據(jù)處理能力的一個或多個集成電芯片鑲嵌于塑料卡片之中的 ， 既具有智能性 ， 又便于攜帶的卡片。 5) 提高城市市政交通的信息化管理水平，響應(yīng)國家促進(jìn)城市信息化建設(shè)的號召，提升當(dāng)?shù)氐某鞘忻婷?，為城市的發(fā)展帶來新的商機(jī)。 3) 提高車輛運行效率，節(jié)省乘車時間。 (2) 社會效益 1) 提高公共交通的服務(wù)檔次，符合建設(shè)國際城市的目標(biāo)。 6) 采用預(yù)收費的方式，增加企業(yè)周轉(zhuǎn)資金。 4) 可以節(jié)省無人售票