【正文】 殊要求： 由于 IC 卡的尺寸限制，使大部分非接觸式 IC 卡的內(nèi)部不帶電池，需要由讀寫設(shè)備通過(guò)無(wú)線方式供電 ，經(jīng)過(guò)卡內(nèi)的穩(wěn)壓電路產(chǎn)生芯片工作所需的直流電壓?？▋?nèi)芯片一般采取低壓低功耗 CMOS 工藝制造，并在電路設(shè)計(jì)中采用 “ 休眠模式 ” 等技術(shù)以降低功耗。 （ 4） 安全技術(shù) 非接觸式 IC 卡以卡用芯片的物理安全技術(shù)、卡片制造的安全技術(shù)和卡的通訊安全技術(shù)這三個(gè)方面的內(nèi)容構(gòu)成其強(qiáng)大的安全技術(shù)。 IC 卡的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 非接觸式 IC 卡表面無(wú)觸點(diǎn)，因此接口設(shè)備與非接觸式卡的通信方式與接觸式卡不同，提供電源的方式也不同，為此 ISO/IEC 根據(jù)接口設(shè)備與 IC 卡作用距離的不同而定義了三個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如表 1－ 1 所示： 表 1－ 1 非接觸式 IC 卡國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn) 卡類型 作用距離（約） ISO/IEC10536 密耦合 0～ 10MM ISO/IEC 14443 近耦合 0～ 100MM ISO/IEC 15693 疏耦合 0～ 1000MM 其中 ISO/IEC 14443 又分為 TypeA 和 Type B 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)非接觸式 IC 卡讀寫 9 第二章 MIFARE 技術(shù) 167。 圖 2－ 1 MIFARE 1 S50 非接觸式 IC 智能射頻卡的功能組成圖 整個(gè)卡片包含了兩個(gè)部分， RF 射頻接口電路和數(shù)字電路部分。它可將卡片讀卡器上的 的無(wú)線電調(diào)制頻率接收，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(duì)其 整流濾波，由電壓調(diào)節(jié)模塊對(duì)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。 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)非接觸式 IC 卡讀寫 10 數(shù)字電路模塊 （ 1） ATR 模塊： Answer to Request(請(qǐng)求之應(yīng)答 ) 當(dāng)一張 MIFARE 1 卡片處在卡片讀卡器的天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)，程序員控制讀卡器向卡片發(fā)出 REQUEST all(或 REQUEST std)命令后，卡片的 ATR 將啟動(dòng)，將卡片 Block 0 中的卡片類型（ TagType）號(hào)傳送給讀卡器，建立卡片與讀卡器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。 （ 3） Select Application 模塊：主要用于卡片的選擇 （ 4） Authenticationamp。 MIFARE 1 卡片上有 16 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)都可分別設(shè)置各自的密碼，互不干涉。整個(gè)卡片可以設(shè)計(jì)成 “ 一卡通 ” 形式來(lái)應(yīng)用。 圖 2－ 2 三遍認(rèn)證令牌原理框圖 （ 5） Controlamp。它主要進(jìn)行對(duì)整個(gè)卡片的各個(gè)單位進(jìn)行微操作控制 ，協(xié)調(diào)卡片的各個(gè)步驟；同時(shí)它還對(duì)各種收 /發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算處理，遞增 /遞減處理， CRC 運(yùn)算處理，等等，是卡片中內(nèi)建的 MCU 單元。 RAM 中的數(shù)據(jù)在卡片失掉電源后（卡片離開(kāi)讀卡器天線的有效工作范圍內(nèi)） 將被清除。 （ 7） Crypto Unit 數(shù)據(jù)加密單元： 該單元完成對(duì)數(shù)據(jù)的加密處理及密碼保護(hù)。 （ 8） EEPROM INTERFACE/EEPROM MEMORY EEPROM 存儲(chǔ)器及其接口電路： 該單元主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 MIFARE 1 卡片中的這一單元容量為 8196bit(1 Kbyte)， 分為 16 個(gè)扇區(qū)。 MIFARE 1 卡片的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) M1 卡分為 16 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)由 4 塊（塊 0、塊 塊 塊 3）組成，（我們也將 16 個(gè)扇區(qū)的 64 個(gè)塊按絕對(duì)地址編號(hào)為 0~63，存貯結(jié)構(gòu)如下圖所示 [8]： 圖 2－ 3 MIFARE 1 卡片的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 第 0 扇區(qū)的塊 0（即絕對(duì)地址 0 塊），它用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化，不可更改 .每個(gè)扇區(qū)的塊 0、塊 塊 2 可用于存貯數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)塊有兩種應(yīng)用方法，一種是用作一般的數(shù)據(jù)保存用，直接讀寫。系統(tǒng)配用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的功能。 MF RC500 讀寫芯片簡(jiǎn)介 （ 1）概述 MF RC500 是應(yīng)用于 非接觸式通信中高集成讀卡 IC 系列中的一員 [9]。 （ 2）特性 ? 高集成度模擬電路用于卡應(yīng)答的解調(diào)和解碼； ? 緩沖輸出驅(qū)動(dòng)器使用最少數(shù)目的外部元件連接到 天線； ? 近距離操作（可達(dá) 100mm）； ? 用于連接 石英晶體的快速內(nèi)部振蕩器 緩沖區(qū)； ? 時(shí)鐘頻率監(jiān)視； ? 帶低功耗的硬件復(fù)位； ? 軟件實(shí)現(xiàn)掉電模式； 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)非接觸式 IC 卡讀寫 12 ? 并行微處理器接口帶有內(nèi)部地址鎖存和 IRQ 線； ? 自動(dòng)檢測(cè)微處理器并行接口類型； ? 易用的發(fā)送和接收 FIFO 緩沖區(qū)； ? 支持防沖突過(guò)程； ? 唯一的序列 號(hào)； ? 片內(nèi)時(shí)鐘電路； ? 支持 MIFARE PRO 和 ISO14443A（透明模式且 T=“ CL” ）； ? 支持 MIFARE Clasic； ? Crypto1 以及可靠的內(nèi)部非易失性密匙存儲(chǔ)器； ? 支持 MIRFARE 有源天線； ? 適合于高安全性的終端。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 非接觸式 IC 卡讀寫器系統(tǒng)的硬件由單片機(jī)、數(shù)碼管顯示器、非接觸式 IC 卡讀寫模塊、電源、RS232 串口通信模塊 等構(gòu)成 (見(jiàn)圖 3－ 1)。 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹 AT89S52 簡(jiǎn)介 AT89C52 單片機(jī)具有如下特點(diǎn) [10]： CPU 控制器 天線模 塊 RC500 模塊 IC 卡 RS232 PC 機(jī) 數(shù)碼管顯示模塊 狀態(tài)顯示燈 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)非接觸式 IC 卡讀寫 13 ? 與 MCS－ 51 產(chǎn)品兼容 ? 具有 8K 可改寫的 Flash 內(nèi) ? 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 24MHz ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密 ? 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM ? 32 根可編程的 I/O 線 ? 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 8 個(gè)中斷源 ? 可編程接口 ? 低功耗空閑和調(diào)電模式 單片機(jī)復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的 RST 引腳上出現(xiàn)24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖 (2 個(gè)機(jī)器周期 )以上的高電平，單片機(jī)便可以實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。只要 RST 保持高電平，則 AT89S52 就可以復(fù)位；當(dāng) RST 從高電平變?yōu)榈?電平 以后，單片機(jī)從主程序開(kāi)始執(zhí)行程序。 MAX7219 及數(shù)碼管顯示 MAX7219 簡(jiǎn)介 MAX7219 是雙列直插式芯片 [11]， 如圖 33 所示 ， 其中 SEGA～ SEGF 是 7 段驅(qū)動(dòng)輸出端 ， 直接驅(qū)動(dòng) LED 對(duì)應(yīng)的 7 個(gè)段 (SEG DP 為小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出端 )。參考 MAX7219 工作時(shí)序圖（如圖 3－ 2)： DIN 是待顯示信息的數(shù)據(jù)輸入端 ， 以串行方式移入內(nèi)部的 16 位寄存器中寄存。 LOAD 端是裝載數(shù)據(jù)輸入端 ， 在 DIN 端輸入數(shù)據(jù)時(shí) ，它應(yīng)保持高電平 。 圖 3－ 2 輸入一組數(shù)據(jù)的工作時(shí)序圖 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)非接觸式 IC 卡讀寫 14 圖 3－ 3 MAX7219 引腳圖 MAX7219 的所有功能與多樣化操作模式都是通過(guò)內(nèi)部寄存器的設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ， 其內(nèi)部 14 個(gè)可尋址寄存器的功能及地址如表 3－ 1 所示 [12]： 表 3－ 1 MAX7219 內(nèi)部寄存器及地址 功能 地 址 16 進(jìn)制 編碼 D15 D12 D11 D10 D9 D8 空操作 X 0 0 0 0 X0 Dig0 X 0 0 0 1 X1 Dig1 X 0 0 1 0 X2 Dig2 X 0 0 1 1 X3 Dig3 X 0 1 0 0 X4 Dig4 X 0 1 0 1 X5 Dig5 X 0 1 1 0 X6 Dig6 X 0 1 1 1 X7 Dig7 X 1 0 0 0 X8 譯碼模式 X 1 0 0 1 X9 顯示亮度 X 1 0 1 0 XA 掃描界限 X 1 0 1 1 XB 停機(jī) X 1 1 0 0 XC 顯示測(cè)試 X 1 1 1 1 XF 各內(nèi)部寄存器含義如下 ： （ 1） 空操作寄存器 (地址 X0H)。 （ 2） 譯碼模式寄存器 (地址 X9H)。當(dāng)高電平時(shí) ， 選擇硬件譯碼模式 (BCDB 碼譯碼 )， 當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)選擇軟件譯碼模式 (即送來(lái)數(shù)據(jù)為字型碼 )。顯示亮度可以用硬件和軟件 2 種方法調(diào)節(jié)。 (4)掃描界限寄存器 (地址 XBH)。 (5)停機(jī)寄存器 (地址 XCH)。 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)非接觸式 IC 卡讀寫 15 (6)顯示測(cè)試寄存器 (地址 XFH)。 內(nèi)部 RAM 地址 X1H～ X8H 分別對(duì)應(yīng)于 DIG0～ DIG7。在 P0口作為 DIN、 CLK、 LOAD信號(hào)線時(shí)還應(yīng)接 10k217。在顯示器與微處理器連接線較長(zhǎng)時(shí)還應(yīng)考慮干擾的影響。 圖 34 MAX219 與單片機(jī)連接圖 167。內(nèi)嵌 ISO14443 TYPE A 協(xié)議解釋器，并具有射頻驅(qū)動(dòng)和接收功能。 只要通過(guò) PC 機(jī)發(fā)送相應(yīng)的通訊指令就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的操作，對(duì)應(yīng)的操作指令見(jiàn) 。 尋卡模式（ 00 或者 01），如果 00 模式，在執(zhí)行了關(guān)閉指令之后，卡片必須離開(kāi)感應(yīng)區(qū)再進(jìn)入感應(yīng)區(qū)才 能尋卡成功，如果 01 模式，那么在執(zhí)行了停機(jī)指令之后，即時(shí)卡片未離開(kāi)感應(yīng)區(qū)也能感應(yīng)成功： 對(duì)卡片控制區(qū)的讀寫與數(shù)據(jù)讀寫相同，只是控制方式不同，同時(shí)要注意一定不要寫錯(cuò)或者記住所寫內(nèi)容，否則有可能無(wú)法再對(duì)該區(qū)進(jìn)行操作： 在每一個(gè)命令執(zhí)行后在執(zhí)行下一個(gè)命令前應(yīng)該有 15ms 的延時(shí)； 在剛開(kāi)始編程時(shí)，為了不寫錯(cuò)卡片造成不能讀寫的環(huán)區(qū)，在對(duì)卡片密碼區(qū)進(jìn)行讀寫之前要將密碼區(qū)的 16 個(gè)字節(jié)先寫入一個(gè)數(shù)據(jù)塊，再讀出，如果寫入正確，說(shuō)明寫入操作正確，就可以對(duì)密碼區(qū)進(jìn)行寫操作了； 命令延時(shí)最好 10ms 至 20ms。 167。 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路如圖 3－ 6 所示： 圖 3－ 6 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)非接觸式 IC 卡讀寫 18 工作 狀態(tài)指示燈電路 要是指示燈亮只需要送低電平。 串口通信 MAX 232 芯片簡(jiǎn)介 該產(chǎn)品是由德州儀器公司（ TI）推出的一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片 [14]。 30V 輸入電平 ? 低電源電流：典型值是 8mA ? 符合甚至優(yōu)于 ANSI 標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA232E 及 ITU 推薦標(biāo)準(zhǔn) ? ESD 保護(hù)大于 MILSTD883（方法 3015）標(biāo)準(zhǔn)的 2021V 圖 38 max232 引腳圖 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)非接觸式 IC 卡讀寫 19 硬件連接圖 圖 39 硬件連接圖 第四章 軟件設(shè)計(jì) 167。 顯示子程序 include define uchar unsigned char define uint unsigned int //定義 Max7219 端口 sbit Max7219_pinCLK = P1^2。 sbit Max7219_pinDIN = P1^0。 for(i=0。i++) for(j=0。j++)。 Max7219_pinCS=0。i=1。 Max7219_pinDIN=DATAamp。 DATA=DATA1。 } } // //功能：向 MAX7219 寫入數(shù)據(jù) //入口參數(shù)： address、 dat //出口參數(shù)：無(wú) //說(shuō)明： void Write_Max7219(uchar address,uchar dat) { Max7219_pinCS=0。 //寫入地址，即數(shù)碼管編號(hào) Write_Max7219_byte(dat)。 } void Init_MAX7219(void) { Write_Max7219(0x09, 0xff)。 //亮度 Write_Max7219(0x0b, 0x07)。