【正文】 應(yīng)該具有的基本部件它都包括，因此，實際上它已是一個簡單的微型計算機(jī)系統(tǒng)了。時鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列。全部中斷分為高級和低級共兩個優(yōu)先級別。7) 中斷控制系統(tǒng)8051單片機(jī)的中斷功能較強(qiáng)，以滿足控制應(yīng)用的需要。6) 串行口8051單片機(jī)有一個全雙工的串行口，以實現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。4) 定時/計數(shù)器8051共有兩個16位的定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結(jié)果對計算機(jī)進(jìn)行控制。因此通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指前128單元，簡稱內(nèi)部RAM。8051的CPU能處理8位二進(jìn)制數(shù)或代碼。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機(jī)概述 8051單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理1 8051單片機(jī)的內(nèi)部組成8051內(nèi)部有4 KB ROM，基本組成如圖31所示。因此在對單片機(jī)的選擇趨向于容量適中、功能豐富、性能可靠、價格低的元件。在本系統(tǒng)采用符合IS014443 標(biāo)準(zhǔn)的Mifare 1型非接觸式邏輯加密卡。但由于市場占有率和性能價格比Temic,Legic。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3 2 位序列號，一旦寫入即不可更改，且世界惟一?？ê妥x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: 近距離禍合( 2 mm) , 鄰近藕合( IO cm) , 遠(yuǎn)距離禍合( 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。隨著信息業(yè)和服務(wù)業(yè)的全球化，社會對信息載體的便攜性、 高安全性及易用性等方面提出更高的要求，于是非接觸式IC卡以其無機(jī)械磨損、容易維護(hù)、方便使用等優(yōu)點，成為IC卡潛力最大的生力軍而備受業(yè)界矚目。但是接觸式IC卡使用時要將其插入讀卡機(jī)中， 通過表面上的電極觸點的物理接觸來實現(xiàn)與讀卡器之間的命令、 數(shù)據(jù)和卡片狀態(tài)的傳遞: 非接觸式IC卡在使用時只要靠近讀卡機(jī)即可，卡片和讀卡機(jī)通過無線電波或電磁場感應(yīng)的方式進(jìn)行信息傳遞。1 接觸式IC卡接觸式IC卡卡內(nèi)操作系統(tǒng)采用符合PBOC標(biāo)準(zhǔn)的Timecoso CPU卡芯片內(nèi)集成有CPU ,ROM,RAM,EEPROM，安全邏輯等。又考慮到卡是作為一卡通系統(tǒng)的信息載體，一卡通系統(tǒng)所涉及的子系統(tǒng)又非常多，因此就要求這種卡必須是有多分區(qū)，并具有分區(qū)密碼校驗，具有多用性、兼容性、安全性、可靠性的智能卡。圖2為公交IC卡讀寫器的硬件結(jié)構(gòu)框圖，主要由單片機(jī)、外部存儲模塊、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。除了售卡機(jī)要求有鍵盤外，其余的硬件組成大體相同。(5)完成系統(tǒng)管理中心的設(shè)計?；趨R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)8051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。4 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)計方案是遵循原則設(shè)計:1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)的設(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(yùn)營數(shù)據(jù),建立可供管理分析的數(shù)采集系統(tǒng)。公交汽車IC卡控制系統(tǒng)把公交汽車的售票方式以IC卡電子收費(fèi)作為支付手段,以提高客運(yùn)汽車的收費(fèi)速度、簡單快捷的售卡充值方式、自動化處理客運(yùn)信息、準(zhǔn)備結(jié)算、動態(tài)分析運(yùn)營信息為目的,為客運(yùn)企業(yè)的運(yùn)營,城市交通管理,:1為運(yùn)營公交公司提供完善的、穩(wěn)定的、可靠的管理功能。為了方便人們使用,同時規(guī)范應(yīng)用市場,提高應(yīng)用水平,需要推出一卡多用或多卡通用的IC卡。另一方面要加強(qiáng)IC卡安全管理, 密鑰管理尤其重要。金融IC卡、個人身份證等應(yīng)用要求IC卡具有高安全性,要求應(yīng)用程序在一個安全環(huán)境中裝載和運(yùn)行。下一代最具有前途的IC卡是接觸式IC和接觸式IC卡的復(fù)合卡,對于需要特別靈活的多用途應(yīng)用來說,它既能提供接觸式應(yīng)用,又有非接觸式應(yīng)用功能,為產(chǎn)品提供十分靈活的選擇。目前,非接觸式IC卡已成為世界智能卡發(fā)展的主流?，F(xiàn)在全國發(fā)行的IC卡中,90%以上是采用存儲器IC卡。從技術(shù)角度看,在IC卡應(yīng)用過程中有以下幾個發(fā)展趨勢。1987年起,國際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO專門為IC卡制訂了國際標(biāo)準(zhǔn)。IC卡不僅改進(jìn)了現(xiàn)有多種卡的使用方法和功能作用,它還不斷開創(chuàng)出新的應(yīng)用發(fā)展領(lǐng)域。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。改善了市政秩序，為市民做實事。(4) 收費(fèi)及統(tǒng)計全面自動化管理，有效堵塞漏洞，杜絕可能發(fā)生的管理人員貪污及假票現(xiàn)象。(2) 方便市民，減少社會現(xiàn)金流通量。 (7)有效制止了假幣的流通。 (5) IC卡表面的封裝廣告和冠名權(quán)為運(yùn)營公司帶來直接的收益。 (3) 及時掌握客流情況，科學(xué)合理調(diào)度而創(chuàng)造效益。1 經(jīng)濟(jì)效益 (1) 加快乘客上車速度，減少車輛停站時間,加速車輛周轉(zhuǎn)等于減少車輛。所以如何建立整個城市范圍內(nèi)的公交車收費(fèi)系統(tǒng)，并利用現(xiàn)代計算機(jī)和通訊技術(shù)，實現(xiàn)乘客IC卡系統(tǒng)的集中化及現(xiàn)代管理，改善公交車、售卡充值點和公交公司之間的數(shù)據(jù)通訊能力，促進(jìn)各級內(nèi)部處理手段和辦公效率的全面提高，已成為公交企業(yè)當(dāng)前急待解決的問題。公共交通實行一卡通也是大勢所趨。也為銀行更進(jìn)一步地發(fā)展持卡消費(fèi)，創(chuàng)造了良好的條件。非接觸IC卡的推廣應(yīng)用為公交支付提供了安全可靠，方便高效的支付方式和完整的業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，為提高公交行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，樹立公交行業(yè)優(yōu)質(zhì)高效服務(wù)的新形象，奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。因此，IC卡應(yīng)用的推廣，可以改變城建系統(tǒng)企業(yè)傳統(tǒng)的管理服務(wù)方式，提高企業(yè)勞動效率，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和服務(wù)水平明顯提高，并對提高城市形象起到了極大的推動作用。伴隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和IC卡應(yīng)用在各行業(yè)的實施，近幾十年來,國際上盛行智能公交ITS利用先進(jìn)的電子技術(shù)對公交系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理,中國自“金卡”工程啟動以來,國內(nèi)IC卡的應(yīng)用迅速發(fā)展,信息技術(shù)逐步深入到基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)轉(zhuǎn)和管理中。而部分城市公交公司現(xiàn)行的售票方式已滯后于公交事業(yè)的整體發(fā)展,無人售票存在運(yùn)營效率低,易收殘幣、假幣、破幣,對公交的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,城市形象都有消極的影響。MF蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書89C51單片機(jī)的數(shù)字式音樂盒的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計目錄第一章 緒論 1 1 1 設(shè)計的意義 2 IC卡技術(shù)的應(yīng)運(yùn)和發(fā)展 2 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)及原則 3 3 系統(tǒng)的設(shè)計原則 4 論文的組織結(jié)構(gòu) 4第二章 總體設(shè)計 5 5 5 IC卡類型選擇 5 單片機(jī)選擇 7第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 8 單片機(jī)概述 8 8051單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理 8 13（SFR）簡介 14 16 定時/計數(shù)器 19 串行通信 21 單片機(jī)的工作過程 22 外部存儲器擴(kuò)展模塊 23 監(jiān)控電路 26 26 DS1232的結(jié)構(gòu)及特點 26 DS1232接口電路 28 鍵盤輸入模塊 29 可編程并行I/O芯片8255 29 鍵盤接口電路 31 顯示模塊 32 MC14499 32 顯示接口電路 33 蜂鳴器驅(qū)動電路設(shè)計 34 通信模塊 34 MAX232 34 通信接口電路 35 讀寫器接口模塊 36RC500 36 Mifare 1型非接觸式IC卡 37 天線的設(shè)計 39RC500與8051的接口電路 40 電源電路 40第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 42第五章 系統(tǒng)安全設(shè)計 45 IC卡的安全認(rèn)證 45 交易數(shù)據(jù)安全的要求 47 47 概述 47 安全威脅的原因和常見攻擊方式 47 網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計的目標(biāo) 48 通信安全技術(shù) 49 49第六章 系統(tǒng)管理中心 51 發(fā)卡系統(tǒng)設(shè)計 51 系統(tǒng)管理中心售卡充值 53 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 54 系統(tǒng)中心清算功能 56 黑名單管理 57第七章 總結(jié) 58參考文獻(xiàn) 59外文翻譯 60外文原文 60譯文 66致 謝 71附錄 主程序及子程序 72 76 第一章 緒論公共交通是城市交通建設(shè)的主體,其公交運(yùn)營工作的質(zhì)量和效率會直接影響到人們的日常生活和工作。手工的傳統(tǒng)的低效率的工作方式已經(jīng)不能適應(yīng)城市公共交通事業(yè)的發(fā)展。近幾年來,城市公交系統(tǒng)逐漸開始將IC卡技術(shù)應(yīng)運(yùn)于公交收費(fèi)系統(tǒng),不僅實現(xiàn)自動收費(fèi)，電腦結(jié)算，而且縮短運(yùn)行時間；減少點鈔人員和管理環(huán)節(jié)，杜絕貪污，減少假幣、假票，加速了資金周轉(zhuǎn)，促進(jìn)企業(yè)信息管理系統(tǒng)的完善，帶來了管理機(jī)構(gòu)和管理方式上的巨大變化。實踐證明，以非接觸IC卡為支付介質(zhì)的建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)在城市公交、軌道交通、出租車、輪渡、高速路、停車場、公園景點等小額支付領(lǐng)域所表現(xiàn)的方便、快捷的卓越性能，是傳統(tǒng)的磁卡和接觸式IC卡不可比擬的。同時，為城市居民的出行提供了極大的方便。因此，隨著智能公交概念的提出和智能卡的深入發(fā)展，公交系統(tǒng)與非接觸IC卡技術(shù)相結(jié)合成為發(fā)展的必然要求。但任何新事物都有缺乏經(jīng)驗的一面，也會出現(xiàn)令人無法預(yù)料的新情況，諸如卡丟失后無法掛失、卡內(nèi)存儲信息不全及充值煩瑣等問題。 設(shè)計的意義主要從經(jīng)濟(jì)效益和社會效益兩個方面來講設(shè)計的意義。(2)促進(jìn)管理，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)改革，最終減少公交企業(yè)虧損。 (4) 可以節(jié)省無人售票點鈔工作人員的費(fèi)用。(6) 采用預(yù)收費(fèi)的方式，增加企業(yè)周轉(zhuǎn)資金。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)。(3) 提高車輛運(yùn)行效率，節(jié)省乘車時間。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)。 IC卡技術(shù)的應(yīng)運(yùn)和發(fā)展IC卡概念是20世紀(jì)70年代初提出的,法國布爾公司年于1976年首先創(chuàng)造出IC 卡產(chǎn)品,并將這項技術(shù)應(yīng)用到金融、交通、醫(yī)療、身份證明等多個行業(yè),它將微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起,提高了人們的生活水平,滿足了工作的現(xiàn)代化需求。而非接觸式IC卡是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù),是電子器件應(yīng)用發(fā)展過程中的一大突破。IC卡具有信息存儲量大,數(shù)據(jù)保密性好,可反復(fù)讀寫,易于管理等優(yōu)點,因而發(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。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。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。1 從存儲器IC卡同CPU卡方向發(fā)展。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。非接觸式IC卡十分適用于地鐵、公交、自來水、燃?xì)獾仁召M(fèi)的日常生活消費(fèi)領(lǐng)域,在我國已開始使用。3 對IC卡安全性提出越來越高的要求。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。4 一卡多用是IC卡發(fā)展的大方向。 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)及原則公交汽車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(yùn)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。2 實現(xiàn)公交控制系統(tǒng)的規(guī)范化和數(shù)字化管理。4 控制系統(tǒng)具有可靠的安全管理系統(tǒng)。6 盡可能簡單明了操作方式,以實現(xiàn)IC卡讀寫器的運(yùn)作及管理。同時也使公交公司能在最大限度保護(hù)其投資的前提下利用迅速發(fā)展的新技術(shù)和產(chǎn)品。2 開放原則:3 安全原則:采用有效可信的安全措施,實現(xiàn)系統(tǒng)多層次的安全管理。5可擴(kuò)展原則:能夠使系統(tǒng)在規(guī)模和性能兩方面有擴(kuò)展余地。本文重點介紹以8051單片機(jī)和非接觸式IC卡讀讀寫器 MF RC500為核心，設(shè)計出一套性能好、安全措施有效可信、管理平臺完善的公交非接觸式IC卡控制系統(tǒng)。根據(jù)公交汽車IC卡控制系統(tǒng)所要達(dá)到的性能指標(biāo)，進(jìn)行總體方案設(shè)計。(3)完成公交汽車IC卡控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。(4)開展系統(tǒng)的安全性研究。第二章 總體設(shè)計公交汽車IC卡控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)節(jié)較多，因此，公交IC卡控制系統(tǒng)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)三個讀寫器。對于公交汽車接觸式IC卡控制系統(tǒng)和非接觸式IC卡控制系統(tǒng)，控制電路主要不同在IC卡接口上，接觸式IC卡采用卡座，非接觸式IC卡采用接收線圈加專用的讀卡接收芯片。單片機(jī)鍵盤電路存儲模塊監(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