【正文】 程序的運(yùn)行負(fù)荷，也減少了單片機(jī)編程的難度。在通過(guò) RS 232 傳輸模塊與計(jì)算機(jī)連接的時(shí)候使用的是串行通信，內(nèi)部而言，單片機(jī)與 RS 232 的傳輸模塊之間的通信是一個(gè)全雙工的連線來(lái)完成。 另一方面單片機(jī)還要與上位機(jī)保持緊密的聯(lián)系來(lái)達(dá)到讀卡器基本操作的實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)的控制部分由單片機(jī)的 P3 組端口來(lái)完成，因?yàn)楸旧鞵3 端口就有特殊功能復(fù)用： 為單片機(jī)的讀標(biāo)志位，因此連接著 RC500的 RD 端口； 為單片機(jī)的些標(biāo)志位，因此連接 RC500 的 WR 端口； 鎖存的控制端口 ALE 同樣連接在 ALE 端口上，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)可以不占用 I/O 口并且減少單片機(jī)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)不必要的功率輸出。直接連接到 10K 的電阻后接地，使得復(fù)位鍵保持穩(wěn)定以免外部電波或者讀卡器產(chǎn)生的電波對(duì)引腳產(chǎn)生干擾。 對(duì)于晶振電路與 RC500 相仿，采用芯片內(nèi)部調(diào)節(jié)的方式來(lái)進(jìn)行 連接，在這里我們選用 51 芯片常用的 部分電容也選用與 RC500 相同的 22pF 電容連接在 51 芯片的時(shí)鐘輸入端(XTAL1)與時(shí)鐘輸出端 (XTAL2)之間。對(duì)于任何與單片機(jī)相連接的數(shù)據(jù)都在 3V左右以免單片機(jī)引腳電壓過(guò)高導(dǎo)致單片機(jī)燒毀。 對(duì)于單片機(jī)的外圍電路的設(shè)計(jì)按照手冊(cè)進(jìn)行補(bǔ)充。此單片機(jī) 應(yīng)用 ISP/IAP 的寫(xiě)入模式，一邊寫(xiě)入一邊校驗(yàn)，并且加密不會(huì)被讀出源程序。同時(shí)設(shè)計(jì)人員也能十分方便的完成設(shè)計(jì) , 加速開(kāi)發(fā)過(guò)程。加上有良好的仿真軟件 KEIL。并采用了先進(jìn)的加密技術(shù) ,能有力地保證產(chǎn)品的保密性。片內(nèi)還集成了內(nèi)部看門(mén)狗、專用復(fù)位電路、 2K 的 EEPROM。大幅度提高了芯片本身的抗干擾能力和電源波動(dòng)適應(yīng)能力。對(duì)于上位機(jī)以及卡來(lái)說(shuō)屬于一種對(duì)等的傳輸方式，對(duì)于內(nèi)部模塊來(lái)說(shuō)，是一種控制的方式。 射頻接口模塊原理圖如下： 圖 22 射頻接口模塊原理圖 單片機(jī) 控制 模塊 單片機(jī)模塊是整個(gè)讀卡器的一個(gè)控制核心，起到連接的作用， 對(duì)于第 2章 硬 件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 RS232 模塊的信息進(jìn)行提取，分析信息然后控制 RC500 模塊，對(duì)上位機(jī)的控制調(diào)整 RC500 的狀態(tài)。 在傳輸過(guò)程中，鎖存是必不可少的部分，對(duì)于上行和下行的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)的鎖存增加了數(shù)據(jù)的緩沖，在 RC500 中的鎖存控制端口 (ALE)連接在單片機(jī)的相應(yīng)的控制端上。 除了數(shù)據(jù)的連接與單片機(jī)連接還需要有單片機(jī)的控制來(lái)保證信息傳輸與接收的同步，讀寫(xiě)標(biāo)志分連接在 RC500 的寫(xiě)標(biāo)志 (NWR)與讀標(biāo)志 (NRD)上。 參考電壓輸出端 (VMID)按要求接 100pF 電容接地濾去交流波。 RX 為天線的接收回路，在天線的中段連接，并與天線的整流電容相互連接用一個(gè)電容濾去直流分量以后與芯片的芯片的參考電壓輸出端 (VMID)電阻分壓后接入。 這些電源之間會(huì)有些互相的干擾，于是在電源和地之間加接 10uF 的電容減小電源間的干擾引起 RC500 系統(tǒng)的不穩(wěn)定，減小誤碼率。AVDD)連接共 用一個(gè)電源輸入。OSCOUT)上完成時(shí)鐘供應(yīng)電路。 對(duì)此 RC500 的工作頻率在 的環(huán)境，因此為 RC500 匹配一個(gè)相適應(yīng)的時(shí)鐘晶振電路。 同時(shí)還有 8*64 位的 FIFO 緩沖區(qū)，它緩沖微處理器和 MFRC500 之間輸入和輸出的數(shù)據(jù)流 MFRC500 內(nèi)部有完善的中斷系統(tǒng)，其中包括內(nèi)部定時(shí)器中斷 、 發(fā)送器中斷 CRC 效驗(yàn)中斷 、 E2PROM 中斷 、 接收器中斷 、 命令寄存器中斷 、 FIFO 緩沖區(qū)的空和滿中斷等等，相關(guān)的中斷源都可以通過(guò) IRQ 腳上的信號(hào)觸發(fā)微處理器產(chǎn)生中斷，這就使微處理器的軟件更為有效 MFRC500 內(nèi)部有一個(gè)定 時(shí)器，它由片內(nèi) 時(shí)鐘驅(qū)動(dòng) ， 微處理器可使用該時(shí)鐘管理與定時(shí)有關(guān)的任務(wù) 。適合高安全性的終端。支持MIFARE Clasic。并行微處理器接口帶有內(nèi)部地址鎖存和 IRQ 線 。近距離操作 ； 有用于連接 MHz石英晶體的快速內(nèi)部振蕩器緩沖區(qū) 。 MF RC500 的主要特點(diǎn)如下 : 帶有高集成度模擬電路以用于卡應(yīng)答的解調(diào)和解碼 。 數(shù)字部分處理 ISO14443A 幀和錯(cuò)誤檢測(cè) (奇偶 和 CRC)此外 ， 它還支持快速 CRYPTO1 加密 算法用于驗(yàn)證 MIFARE 系列產(chǎn)品 。 內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動(dòng)近操作距離的天線可達(dá) 100mm。 該讀卡 IC 系列利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念 ， 完全集成了在 所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議 。由以上可以得出 IC 卡讀卡器的硬件設(shè)計(jì)框圖： 圖 21硬件設(shè)計(jì)框圖 射頻 接口 模塊 由 RC500 為核心的射頻天線的驅(qū)動(dòng)電路是讀卡器的一個(gè)重要的組成部分 。所以， 無(wú)線電規(guī)則問(wèn)題是 RFID 技術(shù)與應(yīng)用面臨的最基本問(wèn)題，這所涉及到的 問(wèn)題主要有： RFID 應(yīng)用分配的頻率范圍； RFID 設(shè)備發(fā)射的功率電平限制； RFID 設(shè)備發(fā)射占用頻帶限制（主要有發(fā)射主瓣電平限制及帶寬和發(fā)射旁瓣電平限制及帶寬）；其他雜散發(fā)射限制。這是當(dāng)前射頻卡應(yīng)用設(shè)計(jì)的主要方法。 射頻卡讀寫(xiě)器是射頻卡應(yīng)用的核心也是射頻卡應(yīng)用設(shè)計(jì)過(guò)程中最為重要的環(huán)節(jié)之一，當(dāng)前射頻卡讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)方法主要有兩種：一是完全自主設(shè)計(jì) 讀寫(xiě)電路，這個(gè)設(shè)計(jì)、調(diào)試過(guò)程比較復(fù)雜，對(duì)于研發(fā)實(shí)力不是很強(qiáng)的公司、科研機(jī)構(gòu)難以做到。 由于單片機(jī)與非接觸 IC卡的傳輸頻率以及檢測(cè)控制等等的功能實(shí)現(xiàn)，單靠單片機(jī)不能夠勝任，為增加穩(wěn)定性選擇一款專用的射頻卡識(shí)別讀寫(xiě)芯片是必不可少的。為了與上位機(jī)進(jìn)行通信，選擇了RS232 串口通信的模式與單片機(jī)進(jìn)行通信，為了更好的符合 RS232 的串口通訊模式降低單片機(jī)在通訊方面的系統(tǒng)占用率，提高與上位機(jī)得傳輸效率，增加同步工作，減少 誤差以及達(dá)到穩(wěn)定的效果，沒(méi)有直接選擇使用單片機(jī)進(jìn)行傳輸模塊。第 2章 硬 件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 第 2 章 硬件 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 硬件總體設(shè)計(jì) 根據(jù)本課題的要求， 非接觸式 IC 卡讀卡器的主要要實(shí)現(xiàn) 在上位機(jī)的操作控制下，對(duì)卡進(jìn)行讀卡，寫(xiě)卡，增值減值等操作。 整個(gè)的讀卡器設(shè)計(jì)要求通過(guò)與上位機(jī)通信來(lái)達(dá)到對(duì)非接觸式 IC卡的讀寫(xiě) 。 這個(gè) 標(biāo) 簽含有 的識(shí)別碼，用來(lái)標(biāo)識(shí)標(biāo)簽所 涵蓋的信息 。在應(yīng)用方面，歐洲在諸如交通、身份識(shí)別、生產(chǎn)線自動(dòng)化控制、物資跟蹤系統(tǒng)與美國(guó)基本處在同一階段。按照美國(guó)國(guó)防部的合同規(guī)定， 2021年 10 月 1日或者 2021 年 1 月 1 日以后，所有軍需用品都要使用射頻標(biāo)簽；美國(guó)食品和藥物管理局建議制藥商從 2021 年起利用 RFID 跟蹤最易造假的藥品；美國(guó)社會(huì)安全局于 2021 年年初正是 使用 RFID 技術(shù)追蹤各種表格和手冊(cè)。美國(guó)在產(chǎn)業(yè)方面，TI公司、 Intel 公司等美國(guó)集成電路廠商目前都在 RFID 領(lǐng)域投入巨資進(jìn)行芯片開(kāi)發(fā)。日本雖然已經(jīng)提出 UID 標(biāo)準(zhǔn)，但主要得到的是本國(guó)廠商的 支持，若要成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還有很長(zhǎng)的路要走。歐洲 RFID 標(biāo)準(zhǔn)追隨美國(guó)主導(dǎo)的 EPCglobal 標(biāo)準(zhǔn)。目前 國(guó)產(chǎn)核心芯片，電子標(biāo)簽芯片也出現(xiàn)在了市場(chǎng)上與國(guó)外巨頭爭(zhēng)奪市場(chǎng)。 NXP 提供讀卡芯片、電子標(biāo)簽等核心部分給下游廠商，牢牢控制著市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。而且隨著市場(chǎng)的發(fā)展，這些國(guó)外公司在加強(qiáng)對(duì)整個(gè)非接觸式 IC 卡系統(tǒng)的控制，而且不斷的有新的實(shí)力雄厚的公司加入這一行，如 ST(意法半導(dǎo)體 )等覬覦這一發(fā)展迅速的市場(chǎng)。為了適應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)，非接觸式 IC卡的讀卡器的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)也迅速發(fā)展起來(lái)。設(shè)計(jì)出一種能讀取多種類型卡片的讀卡器，既是市場(chǎng)應(yīng)用的需求，也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 目前非接觸式 IC 卡有很多不同的標(biāo)準(zhǔn)， 如 IS014443A 和 IS014443B 等 ，符合不同標(biāo)準(zhǔn)的卡片在不同的領(lǐng)域內(nèi)相互滲透和競(jìng)爭(zhēng) 。非接觸式IC 卡一經(jīng)問(wèn)世，便立即引起廣泛的關(guān)注。隨著信息業(yè)和服務(wù)業(yè) 的全球化，在一些場(chǎng)合，對(duì)信息載體的便攜性、安全性及易用性等方面提出更高的要求，于是非接觸式IC卡以其無(wú)機(jī)械磨損、容易維護(hù)、方便使用等優(yōu)點(diǎn)，成為 IC 卡中潛力最大的新軍而備受?chē)?guó)內(nèi)外業(yè)界的矚目。1976 年法國(guó)布爾 (Bull)公司研制出世界第一枚 IC 卡 [89]。 1974 年，法國(guó)的羅蘭 [7] 國(guó) 內(nèi)外 研究現(xiàn)狀 它的最初設(shè)想是由日本人提出來(lái)的。以物流為例， RFID 可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確供應(yīng)、方便運(yùn)輸和存儲(chǔ)、降低管理成本。 RFID 技術(shù)具有條形碼所不具備的很多優(yōu)點(diǎn)： 存儲(chǔ)信息可更新，作用不局限于視野之內(nèi)，保密性高、防水防磁耐高溫，使用壽命長(zhǎng)，讀取距離大，標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)可以加密，存儲(chǔ)容量更大，RFID 還能進(jìn)一步確認(rèn)具體的單件商品等等。 無(wú)線射頻識(shí)別 RFID 是一種非接觸式的通信技術(shù) ,利用無(wú)線電波在媒體上讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別。它以無(wú)線方式通信，無(wú)須外露電觸點(diǎn)，可以按不同的應(yīng)用要求來(lái)封裝， 可以抵燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 抗惡劣環(huán)境 [35]。同時(shí)讀寫(xiě)器和智能 IC 卡之間的傳輸速率非常高 ,平均讀寫(xiě)時(shí)間小于 秒 , 使得操作迅速且準(zhǔn)確。射頻識(shí)別依靠無(wú)線電波進(jìn)行信息采集、傳輸 、控制，其得天獨(dú)厚的技術(shù)優(yōu)勢(shì)引起了人們的廣泛關(guān)注 [2]。一方面是技術(shù)的推動(dòng)，射頻技術(shù)從誕生到民用經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)室研究、軍事應(yīng)用再到民間應(yīng)用幾個(gè)時(shí)期，基礎(chǔ)技術(shù)研究日臻成熟。超高頻射頻識(shí)別具有讀寫(xiě)速度快、識(shí)別距離遠(yuǎn)、能識(shí)別高速移動(dòng)物體、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、非接觸識(shí)別以及可同時(shí)識(shí)別多個(gè)芯片等特點(diǎn) [1]。這項(xiàng)成果迅速在我國(guó)得到了應(yīng)用 , 并在我國(guó)信息化進(jìn)程中占有重要地位。雖然非接觸式 IC卡依然達(dá)不到完全的信息安全，但是它在各行各業(yè)中仍然非常重要的一席之地。 特別是在非接觸方面對(duì)于不用正對(duì)，快速識(shí)別是它最大的特點(diǎn)。Cardreader。射頻識(shí)別 。 關(guān)鍵詞 非接觸 IC 卡 。 最后， 根據(jù)課題要求詳細(xì)介紹了自主設(shè)計(jì)的一款 Type A 型讀卡器 — 射頻模塊的實(shí)現(xiàn)方案和具體電路。 本文介紹了以STC89LE516RD+單片機(jī)作為微控制器，以射頻 技術(shù)為核心，基于 MFRC500模塊的非接觸式 IC 卡讀寫(xiě)器，闡述了該系統(tǒng)的組成、工作原理以及相應(yīng)的軟硬件設(shè)計(jì)。 分析了設(shè)計(jì)中難點(diǎn)和重點(diǎn)?；趯?shí)際項(xiàng)目的需要，本課題開(kāi)發(fā)了一種讀寫(xiě)距離在 10em 左右的非接觸式 IC卡讀卡器，它可以應(yīng)用于電子消費(fèi)場(chǎng)合，如公交和地鐵電子售票，食堂售飯等場(chǎng) 合 。由于非接觸式 IC 卡具有操作快捷、抗干擾性強(qiáng)、工作距離遠(yuǎn)、安全性高、便于一卡多用等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)收費(fèi)、身份識(shí)別 和電子錢(qián)包等領(lǐng)域具有接觸式所無(wú)法比擬的優(yōu)越性，具有廣闊的市場(chǎng)前景。 1．《 MCS51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)》，張毅剛等編著，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 4．芯片 MFRC500 相關(guān)技術(shù)資料。 參 考 資 料 1．《 智能卡技術(shù) IC 卡與 RFID 標(biāo)簽 》， 王愛(ài)英主 編， 清華大學(xué)出版社。 3．獨(dú)立完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并搭電路驗(yàn)證。 基 本 要 求 1．系統(tǒng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO/IECl4443A 協(xié)議 。 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) (論文 ) 基于 STC 單片機(jī) 的非接觸式 IC 卡讀寫(xiě)系統(tǒng) 王永濤 燕 山 大 學(xué) 2021年 6 月 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) (論文 ) 基于 STC 單片機(jī) 的 非接觸式 IC 卡讀寫(xiě)系統(tǒng) 學(xué) 院： 里仁學(xué)院 專 業(yè)： 07 電信 2 班 學(xué)生 姓名： 王永濤 學(xué) 號(hào)： 071308061113 指導(dǎo) 教師： 李英偉 答辯 日期： 2021619 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書(shū) 學(xué)院： 里仁 學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位： 電子工程系 學(xué) 號(hào) 071308061113 學(xué)生 姓名 王永濤 專 業(yè) 班 級(jí) 07 電信 2 班 題 目 題目名稱 基于 STC 單片機(jī) 的非接觸式 IC 卡讀寫(xiě)系統(tǒng) 題目性質(zhì) ：工程設(shè)計(jì) ( )；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型 ( √ )； 理論研究型 ( )；計(jì)算機(jī)軟件型 ( )；綜合型 ( ) ( )； ( )； ( ) 題目類型 ( √ ) ( ) 題目來(lái)源 科研課題 ( ) 生產(chǎn)實(shí)際 ( √ )自選題目 ( ) 主 要 內(nèi) 容 非接觸