1、基于单片机的非接触式基于单片机的非接触式IC卡读写系统的设计卡读写系统的设计自动化自动化* * * * * *班班 * * * * * * * 学号：学号：1021240710212407* * * *论文内容安排论文内容安排第第1章章 绪论。主要概述非接触式绪论。主要概述非接触式IC卡读写系统的研究背景和卡读写系统的研究背景和意义；意义；第第2章章 系统总体方案设计。主要叙述了读卡器系统的基本原系统总体方案设计。主要叙述了读卡器系统的基本原 理和总体设计方案；理和总体设计方案；第第3章章 系统硬件设计。对系统的硬件电路进行分块设计；系统硬件设计。对系统的硬件电路进行分块设计；第第4章章 系统
2、软件设计。对系统的软件进行了设计与分析；系统软件设计。对系统的软件进行了设计与分析；第第5章章 系统调试。介绍了系统部分模块的调试方法；系统调试。介绍了系统部分模块的调试方法；结论结论 设计完成的情况、改进或展望。设计完成的情况、改进或展望。1.IC1.IC卡的介绍卡的介绍 IC卡是集成电路卡卡是集成电路卡(Integrated Circuit Card)的英文简称，的英文简称，1974年，法国的罗兰年，法国的罗兰莫雷诺莫雷诺(Roland Moreno)发明了带集成电路芯片的塑料卡发明了带集成电路芯片的塑料卡片，并取得了专利权，这就是早期的片，并取得了专利权，这就是早期的IC卡。卡。1976
3、年法国布尔年法国布尔(Bull)公司研公司研制出世界第一枚制出世界第一枚IC卡。卡。 IC卡分类：接触式卡分类：接触式IC卡和非接触式卡和非接触式IC卡；卡； 接触式接触式IC卡系统：有其本身不可克服的缺点，如接触磨损、交易速率慢、卡系统：有其本身不可克服的缺点，如接触磨损、交易速率慢、难以维护、基础设施投入大等。难以维护、基础设施投入大等。 非接触式非接触式IC卡系统：以其无机械磨损、容易维护、操作方便、抗干扰性卡系统：以其无机械磨损、容易维护、操作方便、抗干扰性高、可靠性高、安全性高的特点，使得它在一些接触式高、可靠性高、安全性高的特点，使得它在一些接触式IC卡不适用或者无法卡不适用或者无
4、法使用的场所，具有无可比拟的优势。使用的场所，具有无可比拟的优势。 非接触式非接触式IC卡系统是当今世界先进的射频技术和卡系统是当今世界先进的射频技术和IC卡技术相结合的产物，卡技术相结合的产物，它成功地将射频识别技术和它成功地将射频识别技术和IC技术结合起来，解决了无源和免接触这一难题，技术结合起来，解决了无源和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破，使卡片在靠近读写器表面时即可完成卡中数据是电子器件领域的一大突破，使卡片在靠近读写器表面时即可完成卡中数据的读写操作。的读写操作。非接触式非接触式ICIC卡的国内外研究现状卡的国内外研究现状据据Innovation国际发明组织统计，国际发明组
5、织统计，2005年年10月到月到2006年年9月全世界月全世界IC卡卡硬件产业中，硬件产业中，IC卡及其读写设备数量分别为卡及其读写设备数量分别为42000万张和万张和877000台，其中法国台，其中法国分别占分别占98%和和71%，处于世界领先地位。，处于世界领先地位。 我国自我国自1994年实施年实施“金卡金卡”工程以来，推动了金融电子化、商业和流通领工程以来，推动了金融电子化、商业和流通领域电子化的步伐，使我国银行业务得到迅速发展，并逐渐波及医疗、交通、社域电子化的步伐，使我国银行业务得到迅速发展，并逐渐波及医疗、交通、社会保险、税务等领域。在我国，智能卡在各种应用领域全面开花，目前超过
6、会保险、税务等领域。在我国，智能卡在各种应用领域全面开花，目前超过10个政府部门和行业推广应用了智能卡。近年来，我国的发卡量年增长率达到个政府部门和行业推广应用了智能卡。近年来，我国的发卡量年增长率达到30%至至40%,已成为世界智能卡应用发展最快的国家之一。已成为世界智能卡应用发展最快的国家之一。本设计主要研究的内容本设计主要研究的内容（1）设计单片机的最小系统；）设计单片机的最小系统；（2）设计读卡器的硬件电路）设计读卡器的硬件电路； （3）设计）设计PC机与读卡器的串口通讯电路；机与读卡器的串口通讯电路；（4）设计系统的程序流程；）设计系统的程序流程；（5）对设计的部分电路进行调试。）对
7、设计的部分电路进行调试。2 读卡器系统方案设计读卡器系统方案设计读卡器基本原理：读写器内部结构分为射频区和接口区；读写器工作时，不断地向外发出一组固定频率的电磁波，当有卡靠近时，卡片内有一个LG串联谐振电路，其频率与读写器的发射频率相同，这样在电磁波的激励下，LG谐振电路产生共振，从而使电容充电有了电荷。在这个电容另一端，接有一个单向导电的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储。当电容器充电达到一定电压值时，此电容就作为电源为卡片上的其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读写器发出的数据与保存。总体方案设计总体方案设计ICIC卡读写器系统结构框图卡读写器系统结构框图总体方案论证总体
8、方案论证1，控制器，控制器的选择的选择AT89S52FPGA2，RFID读卡读卡芯片的选择芯片的选择TRF7960芯片MF-RC500芯片3，显示模块，显示模块的选择的选择LED显示LCD液晶显示4，键盘模块，键盘模块的选择的选择独立式按键矩阵式按键5，系统时，系统时钟的选择钟的选择时钟芯片DS13026，存储芯，存储芯片的选择片的选择AT24C64芯片3 系统硬件设计系统硬件设计非接触式IC卡读写器的硬件电路主要由几部分组成，硬件电路框图如图所示：读写器硬件框图设计硬件电路的组成部分硬件电路的组成部分 1. MCU控制部分 通过控制射频部分完成对非接触式IC卡进行各种操作。2. 射频部分 射
9、频部分的主要部件就是射频基站芯片，这里选用的是MFRC500。3. 串行通讯部分 PC机与单片机之间的通信是近距离的串口通信，可以采用RS232实现。4. 声音提示部分及显示部分 声音部分：通过三极管来驱动蜂鸣器，用单片机的引脚来控制蜂鸣器的发声。 显示部分：采用LCD1602液晶显示模块，主要用于显示程序调试中的变量值，也可以通过修改程序显示各种不同的内容。MF-RC500读写模块读写模块MF-RC500功能框图：MF-RC500与AT89S52连接图：123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:16-Jun-2008Sheet of F
10、ile:F:张月峰张月峰毕业设计模块论述66666单元电路BACKUP1.DDBDrawn By:P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.010P3.111P3.2/INT012P3.3/INT113P3.414P3.515P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20VCC40P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732EA31ALE30PSEN29P2.728P2.627P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021U1AT89S5
11、2TTL_RXVCCC191nFTTL_TXC180.1FRC500_IRQC221nFALERC500_PDC230.1FWRVCCVCCRDVCCAVDDRC500_CSTVDDAD7LRF210HAD6RC500_PDLRF110HAD5VMIDTVSSAD4RXC214.7FAD3C204.7FAD2AD1AD0AD7RC500_IRQTX1TX2RC500_CSAD6WRAD511.0592MY1RDAD4C630PAD3Y213.56MHzC730PAD2C1615pFOSCIN1IRQ2MFIN3MFOUT4TX15TVDD6TX27TVSS8NCS9NWR10NRD11DVSS
12、12D013D114D215D316D417D518D619D720ALE21A022A123A224DVDD25AVDD26AUX27AVSS28RX29VMID30RSTPD31OSCOUT32U2MFRC500AD1C1715pFAD0VCCALE200 R1TVDD1KR3K1VCCC522FAVDD存储模块存储模块 123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:16-Jun-2008Sheet of File:F:张月峰张月峰毕业设计模块论述66666单元电路BACKUP1.DDBDrawn By:P1.01P1.12P1.23P1
13、.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.010P3.111P3.2/INT012P3.3/INT113P3.414P3.515P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20VCC40P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732EA31ALE30PSEN29P2.728P2.627P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021U1AT89S52VCC200 R1K1C522FR910KR810KVCCR31KC730PC630P11.0592MY1+5VGND4A23A1
14、2A01SDA5SCL6WP7VCC8U6AT24C64在本设计中采用串行EEPROM芯片AT24C64作数据存储器。外围电路设计外围电路设计电源模块123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:14-Jun-2008Sheet of File:F:张月峰张月峰毕业设计模块论述66666单元电路BACKUP1.DDBDrawn By:1234BRIDGE1VinGNDVout123LM7905T0220VVin1GND2Vout3LM7805Port1C11000FPort2C5220FC6220FC21000F5V直流稳压电源直流稳压电源人
15、机接口模块123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:16-Jun-2008Sheet of File:F:张月峰张月峰毕业设计模块论述66666单元电路BACKUP1.DDBDrawn By:P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.010P3.111P3.2/INT012P3.3/INT113P3.414P3.515P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20VCC40P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0
16、.732EA31ALE30PSEN29P2.728P2.627P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021U1AT89S52VCCQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7GNDQ0SCLRSCLKRCLKSEROHGU5 74HC595VSS1VDD2V03RS4R/W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16U4ACM1602+5VR410kR5R610K3R7VCC1KR3+5V+5VVCCC522F11.0592MY1K1C630PC730P200 R1LCD显示电路系统时钟模块123456ABCD654321DCBATitleN
17、umberRevisionSizeBDate:16-Jun-2008Sheet of File:F:张月峰张月峰毕业设计模块论述66666单元电路BACKUP1.DDBDrawn By:P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.010P3.111P3.2/INT012P3.3/INT113P3.414P3.515P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20VCC40P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732EA31ALE30PSEN29P2.728P2.627
18、P2.526P2.425P2.324P2.223P2.122P2.021U1AT89S52VCC11.0592MY1Vcc11X12X23GND4I/O6SCLK7RST5Vcc28U7DS1302C522F32.768KHzY3C630PVCCK1C730P200 R11KR3VCCDS1302与单片机接口电路通信模块123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Jun-2008Sheet of File:F:张月峰张月峰毕业设计模块论述66666单元电路BACKUP1.DDBDrawn By:VCC162738495J3DB9RS2
19、32TXRS232RXRS232TXRS232RXC1+1V+2C1-3C2+4C2-5V-6T2out7R2in8R2out9T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16U3MAX232TTL_TXC141FTTL_RXC15 1FC241FC121FMAX232与AT89S52的连接图4 系统软件设计系统软件设计主程序的设计读卡器主程序流程图如图所示：读/写卡程序设计读/写卡程序流程图如图所示：5 结结 论论 该读卡器能够读写距离在0-100mm范围内的符合IEC/IS014443 Type A标准的非接触式智能卡。读卡器采用外接电源供电，具有蜂鸣器报警、系统时钟、LCD显示、32小键盘输入和采用RS232接口同上位机通信的功能，能够很好地满足实际应用的需要。 非接触式智能卡系统需要进一步提高的方面： (1) 本论文没有介绍上位机的软件设计问题。主要涉及数据库的操作、与下位机的通信以及友好的用户操作界面等问题。 (2) 读写装置与上位机之间的通信接口宜采用USB接口。采用USB接口的外设与计算机之间的传输速率远比RS232和标准并行接口高，而且支持热插拔。 该IC卡读写器设计合理，具有工作可靠，抗干扰能力强，非接触读写距离可达10cm等特点，可以满足多种IC卡系统的需求。致 谢
