【正文】 億美元。在美國(guó)， IC 卡還成功應(yīng)用在校園，交通部門(mén)， 身份驗(yàn)證，作戰(zhàn)指揮等領(lǐng)域。德國(guó)從 94 年年底開(kāi)始，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè) 還把使用了近 100 年的醫(yī)療證退役，由智能 IC 卡取代。金融 IC 卡將把公共汽車(chē)卡、加油卡、停車(chē)卡、家庭 /企業(yè)銀行卡、自動(dòng)售貨卡五者結(jié)合成為五合一卡。香港有兩大 ATM 自動(dòng)提款及網(wǎng)絡(luò)，匯豐系統(tǒng)有 1300臺(tái) ATM 機(jī)，銀通系統(tǒng)有 1000 余臺(tái) ATM 機(jī)?？梢钥吹轿覈?guó)的一些領(lǐng)域，如電信、交通、醫(yī)療等等部門(mén)，使用 IC 卡也己經(jīng)很普遍，很多單位也已經(jīng)使用 IC 卡來(lái)進(jìn)行人員和財(cái)務(wù)管理。 1993 年 7 月我國(guó)電子工業(yè)部協(xié)同銀行、郵電及有關(guān)部門(mén)提出了命名為 “金 卡 ”的專(zhuān)項(xiàng)工 程 ，總目標(biāo)是 :用 10 年左右的時(shí)間，在個(gè)國(guó) 400 個(gè)大中城市及部分經(jīng)濟(jì)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)到一萬(wàn)億元。若 ATM 的應(yīng)用達(dá)到臺(tái)灣當(dāng)前水平，全國(guó)就需要 萬(wàn)臺(tái) ECR 和 POS，在全國(guó)大、中型市場(chǎng)的配備率如要達(dá) 20%，則至少需要 200 萬(wàn)臺(tái)，而這些設(shè)備的壽命僅 35 年，十年之需至少在 500 萬(wàn) 臺(tái)以上，專(zhuān)家們預(yù)測(cè)在未來(lái)十年間，金卡工程對(duì)電子產(chǎn)品、軟件 產(chǎn)業(yè) 的需求，將提供 1000 億元以上的市場(chǎng)，這對(duì)我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，更是巨大的推動(dòng)力。正是這些特性，使 IC 卡在脫機(jī)業(yè)務(wù)處理和聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)一致性等方面表現(xiàn)出前所未有的優(yōu)勢(shì)。一個(gè)好的 IC 卡應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)具備良好的應(yīng)用特性和性能價(jià)格比，還要有好的安全特性。很快，這一優(yōu)勢(shì)也為其他應(yīng)用部門(mén)所看中，使之廣泛應(yīng)用于電話(huà)、醫(yī)療保健、路禁控制和門(mén)鎖控制等等系統(tǒng)中。同時(shí)，為了不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求， IC 卡制造商們?nèi)嗽诓粩嗟叵蚴袌?chǎng)推出新的 IC 卡， IC 卡的價(jià)格將隨著使用量畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 共 35 頁(yè) 的增加而逐年下降，所有這些，無(wú)疑又會(huì)大大推進(jìn) IC 卡在各個(gè)領(lǐng)域的普及。 IC 卡采用了為國(guó)際上各種開(kāi)發(fā)者與使用者所共同認(rèn)可的半導(dǎo)體密碼存放于軟件加密技術(shù)，它可以有效地阻止卡的非法復(fù)制與數(shù)據(jù)的篡改。通過(guò)持卡人輸入 PIN，與卡內(nèi)一組密碼比較，可以確認(rèn)持卡人的身份。 IC 卡成為數(shù)據(jù)媒體 在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)使用中，系統(tǒng)必須對(duì)所有持卡人建立一份身份與使用的檔案?，F(xiàn)在 IC 卡的存儲(chǔ)能力增加了，這份相關(guān)信息可以存放在 IC 卡中，終端設(shè)備交易的實(shí)時(shí)性明顯改善，使用的靈活性也大大增加。 IC 卡應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，這里僅根據(jù)現(xiàn)有的應(yīng)用提供部分應(yīng)用領(lǐng)域 ： ，可以作為信用卡、現(xiàn)金卡、證券卡或電子資金轉(zhuǎn)賬卡等。 、保健等領(lǐng)域， IC 卡可以用于健康卡、少兒疫苗卡、就診卡等。 ，可以用 IC 卡取代公交或地鐵月票，可以改變?cè)袑?duì)月票的當(dāng)月有效限制為有效次數(shù)限制。 卡電話(huà)卡，這是至目前為止 IC 卡用量最大的一種應(yīng)用。此外， IC 卡在數(shù)字移動(dòng)通訊網(wǎng)中，以身份卡及 保密卡方式投入使用，避免了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 共 35 頁(yè) 因冒用用戶(hù)電話(huà)號(hào)碼給用戶(hù)帶來(lái)的損失，是通訊行業(yè)中一個(gè)成功的應(yīng)用。 卡還可集各種服務(wù)功能于一身，如企業(yè)的員工卡、校園 “一卡通 ”等即屬此類(lèi)，持卡人可以用卡進(jìn)行考勤、開(kāi)門(mén)、就餐、借閱圖書(shū)等。 IC 卡供電電路 IC 卡接口設(shè)備中的 IC 卡供電電路應(yīng)是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立于其他回路，并提供完善的過(guò)流保護(hù)措施的穩(wěn)壓電路，這是由于 IC 卡接口設(shè)備是一個(gè)獨(dú)立于 IC 卡的設(shè)備，當(dāng)有卡插入時(shí)，接口設(shè)備便開(kāi)始向 IC 卡提供其所需的電力。 圖 所示是供電電路示意。上拉電阻 R 源端與 IC 卡的供電電源相連接。所有的 IC 卡接口部分都加入了箱位保護(hù)二極管，這些箱位二極管可以使各引腳上的電壓嚴(yán)格地限定在 VDVCCVD 之間 (VD 是擠位二極管的正向壓降，通常為 左右 )。 I C C A R D數(shù) 據(jù) 輸 出I C 卡 供 電 電 路R 圖 IC 卡的 卡座 接口電路 SLE4442 芯片 SLE4442 是由德國(guó)西門(mén)子公司設(shè)計(jì)的邏輯加密存儲(chǔ)卡 ， 它具有 2K 位的存儲(chǔ)容量和完全獨(dú)立的可編程加密代碼存儲(chǔ)器。 芯片的特點(diǎn) 。 NMOS 工藝技術(shù)，每字節(jié)的擦除 /寫(xiě)入編程時(shí)間為 。 芯片的引腳配置 芯片的引腳與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兼容， 表 是引腳的定義和功能說(shuō)明 : 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè) 表 芯片引腳功能 18765423引 腳 卡 觸 點(diǎn)C 8C 7C 6C 5C 4C 3C 2C 1符 號(hào)未 用雙 向 數(shù) 據(jù) 線(xiàn) ( 漏 極 開(kāi) 路 )地N CI / ON CG N D功 能未 用N C未 用時(shí) 鐘操 作 電 壓 （ 5 V ）復(fù) 位R S TV c cC L KC 1C 2C 3C 4C 5C 6V c cR S TC L KG N DN CI / OI C 卡C 7C 8N CN C 圖 SLE4442 芯片引腳 圖 芯片的功能 SLE4442IC 卡芯片主要包括三個(gè)存儲(chǔ)器 ： 2568 位 EEPROM 型主存儲(chǔ) 器、 321位 PROM 型保護(hù)存儲(chǔ)器和 48 位 EEPROM 型加密存儲(chǔ)器。按字節(jié)尋址，擦除 /寫(xiě)入。在寫(xiě)入 時(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 共 35 頁(yè) EEPROM 單元中的信息則根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，按 字 位方式變換成邏輯 “0”， (即在EEPROM 中，新寫(xiě)入的數(shù)據(jù)與原來(lái)存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行 “邏輯與 ”)。如果在被尋址的字節(jié)中 8 位沒(méi)有一個(gè)字位需要從 0 變?yōu)?1，則可以不進(jìn)行擦除處理。主存儲(chǔ)器的地址是從 00H 到 FFH。保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū)是主存儲(chǔ)器前 32 個(gè)字節(jié)數(shù) 據(jù)區(qū)。 這部分的數(shù)據(jù)讀出不受限制，但擦除和寫(xiě)入操作均受到保護(hù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)狀態(tài)的限制。故保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū)一般均作為 IC一片的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，存放一些固定不變的標(biāo)識(shí)參數(shù)。其地址從 32(20H)到 255(FFH)。當(dāng)需要修改應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容時(shí)，必須首先輸入一個(gè) 3 字節(jié)長(zhǎng)的 “校驗(yàn)字 ”。只有當(dāng)兩者完全一致時(shí)，芯片的加密控制邏輯才打開(kāi)芯片的主存儲(chǔ)器，允許后而的擦除和寫(xiě)入操作。如果在連續(xù)三次比較失敗之后，芯片的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 “0，并將鎖死主存儲(chǔ)器，禁止隨后的任何比較操作和寫(xiě)入擦除操作。芯片中各存儲(chǔ)器的內(nèi)容不能再改變。它是按字位方式尋址和寫(xiě)入。因此可以理解為每個(gè)字節(jié)單元的控制熔絲。從控制方面來(lái)說(shuō)，保護(hù)存儲(chǔ)器的內(nèi)容只能從“1”寫(xiě)成 “0而不能從 “0”擦除成 “1。從使用方面來(lái)講，如果需要防止一些固定的標(biāo)識(shí)參數(shù)被改動(dòng)，不至于引起混亂，可以將這類(lèi)參數(shù)先寫(xiě)入主存儲(chǔ)器的保護(hù)存儲(chǔ)區(qū)，然后將對(duì)應(yīng)單元的保護(hù)存儲(chǔ)器的字位寫(xiě)位 “0，從而使這一部分單元中的 參數(shù)內(nèi)容永遠(yuǎn)不可更改。但對(duì)其寫(xiě)入操作仍然受到加密存儲(chǔ)器比較校驗(yàn)操作結(jié)果的控制。如果比較不成功，則控制邏輯將閉鎖保護(hù)存儲(chǔ)器。在這個(gè)存儲(chǔ)器中，第 0 字節(jié)為密碼輸入錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器。在芯片初始化時(shí)，計(jì)數(shù)器設(shè)置成 “111。每次比較密碼時(shí)，先畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 共 35 頁(yè) 判斷計(jì)數(shù)器中是否還有 “1。則將其中一個(gè) “1”寫(xiě)成 “0，然后進(jìn)行比較 “校驗(yàn)字 ”操作。如果比較結(jié)果不一致，則密碼錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器中為 “1”的個(gè)數(shù)將減少一位。當(dāng)密碼計(jì)數(shù)器減數(shù)為零，則芯片的存儲(chǔ)單元將全部鎖死。這 3 個(gè)字節(jié)的內(nèi)容作為一個(gè)整體被稱(chēng)為可編程加密代碼(PSC)。而 “寫(xiě)入、擦除 ”操作也受自身 “比較 ”操作結(jié)果的控制。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 共 35 頁(yè) 第三章 系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn) 一個(gè)完整的 IC 卡讀寫(xiě)終端除了完成基本的 IC 卡數(shù)據(jù)讀寫(xiě)功能，還要提供其他功能。 人機(jī)界面是用戶(hù)是對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作和控制的接口，用戶(hù)根據(jù)顯示的提示，使用鍵盤(pán)輸入命令，從顯示得到設(shè)備輸出的 結(jié)果。對(duì)一個(gè)具有一般功能的讀寫(xiě)器來(lái)說(shuō)，它必須有顯示模塊，輸人模塊以及其它輔助模塊。它包括鍵盤(pán)輸人模塊，數(shù)碼管顯示模塊， IC 卡接口模塊等。 矩 陣 鍵 盤(pán)顯 示 模 塊I C 卡 卡 座C P UA T 8 9 C 5 1卡 座供 電 電 路C P U輔 助 電 路 圖 讀寫(xiě)器方框原理圖 在本系統(tǒng)中，鍵盤(pán)輸人模塊電路簡(jiǎn)單，占用 中央處理器端口少。這種拔插式卡座的優(yōu)點(diǎn)是電路接觸良好，通信可靠，但是不適于刷卡頻繁的場(chǎng)合。AT89C51 是一種低功耗，高性能的 8 位 CMOS 微控制器，它是整個(gè)讀寫(xiě)器的核心，它內(nèi)含有 4k 字節(jié)的閃電存儲(chǔ)器 (FLASH MEMERY)。兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，五源兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu) ， 全雙工串行口。這種器件是 以 ATMEL高密度不揮發(fā)存儲(chǔ)技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS51畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 共 35 頁(yè) 指令系統(tǒng)和引腳完全兼容片內(nèi)閃電存儲(chǔ)的程序代碼或數(shù)據(jù)可在線(xiàn)寫(xiě)人，亦可通過(guò)常規(guī)的編程器編程。軟件的工作原理是 ： 讀寫(xiě)器上電復(fù)位之后，等待用戶(hù)刷卡，一旦讀寫(xiě)器檢測(cè)到 IC 卡后，讀寫(xiě)器開(kāi)始讀卡，讀出卡號(hào)。如果不正確，本系統(tǒng)將允許用戶(hù)有三次輸入密碼的機(jī)會(huì)，否則 IC 卡將永久損壞。這樣一次交易完成，系統(tǒng)回到最初的等待狀態(tài)。 ROM 用來(lái)存放調(diào)試好的程序指令、常數(shù)及數(shù)據(jù)表格， RAM 則用來(lái)存放少量的隨機(jī)數(shù)據(jù)。由于集成度的限制，在單片機(jī)內(nèi) 的存儲(chǔ)器容量不會(huì)很大，但允許用戶(hù)在片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器。單片機(jī)芯片上集成了很多的元器件，需要的引腳就很多，但由于工藝和成品率等原因，芯片上的引腳又不能太多。每條引線(xiàn)在某一時(shí)刻起什么作用，由指令和機(jī)器狀態(tài)決定。在單片機(jī)中，有 21 個(gè) 頗具特色的特殊功能寄存器 SFR。正是由于有了 SFR，才使一個(gè)只有 40 個(gè)腳封裝的單片機(jī)系統(tǒng)的功能獲得很大的擴(kuò)充，并使 I/O 口在程序的控制下具有第二功能。單片機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)是在其內(nèi)部有一個(gè)全雙工的串行接口，在程序的控制下，串行口能工作于四種方式。因此，單片機(jī)能很方便地組成分布式控制系統(tǒng)。利用這些功能，可以方便地進(jìn)行組合邏輯設(shè)計(jì)和用軟件模擬組合邏輯的功能，這一點(diǎn)在工業(yè)控制中十分有用。這些部件集成在一塊芯片內(nèi)，片內(nèi)各功能部件通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)相互連。 ：振蕩頻率 0Hz~24MHz。 片內(nèi) RAM，片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址范圍 64KB。 個(gè) 8 位并行 I/O 接口： P0， P1， P2， P3。 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 C/T0、 C/T1。 條指令，含乘、除法各 1 條。 +5V 電源。整個(gè)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如下： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 共 35 頁(yè) （ 1）按鍵 S17，電容 C8，電阻 R13 構(gòu)成單片機(jī)的人工復(fù)位裝置；兩個(gè) 30pF的電容， 12M 的晶振構(gòu)成單片機(jī)的振蕩電路。單片機(jī)對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行行列掃描讀取鍵值 。 與 口通過(guò)一串入并出的 74LS164 與所有 LED 的 a， b， c， d， e， f， g， sp 引線(xiàn)相連， P2 口接 LED 的控制端，單片機(jī)通過(guò) P3 口控制各 LED 是否點(diǎn)亮。 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 10 /T1P 11 /T2P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2A T 89 C 51C2C A PC3C A PY1C R Y S T A LP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27R E S E TC810 u FR 1310kV C CS 17S W P BP 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17R X DT X DV C CA L ERDI N T 1I N T 0T0T1WR 圖 AT89C51 最小系統(tǒng) AT89C51 與 IC 卡接口電路 AT89C51 單片機(jī)通過(guò) IC 卡座完成單片機(jī)與 IC 卡 的連接 ， 其硬件電路圖 所示。 鍵盤(pán)及其接口技術(shù) 鍵盤(pán)實(shí)質(zhì)上是一組按鍵開(kāi)關(guān)的集合，控制