非接觸IC卡讀寫器的設(shè)計(jì)

1、 公交非接觸IC卡讀寫器的應(yīng)用設(shè)計(jì)華東地質(zhì)學(xué)院 朱兆優(yōu)卡卡讀寫器在公交自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用售卡具有安全方便可靠性高的特點(diǎn)有廣泛的應(yīng)用前景IC卡讀寫器概述目前經(jīng)常接觸到的IC卡有兩種接觸式的IC卡通過(guò)機(jī)械觸點(diǎn)從讀寫器獲取能量和交換數(shù)據(jù)所以又稱射頻卡它 具有存儲(chǔ)量大有多 重密碼設(shè)置和認(rèn)證功能可實(shí)現(xiàn)一卡多用這類卡的讀寫操作速度較慢每次讀寫時(shí)必須把卡正確地插入到讀寫器的口槽才能完成數(shù)據(jù)交換在公交而且讀寫器的觸點(diǎn)和卡片上IC卡的觸腳暴露在外,容易損壞和搞臟而造成接觸不良它的讀寫操作只需將卡片放在讀寫器附近一定的距離之內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換使用中非常方便不易損壞在公交校園娛樂(lè)場(chǎng)所等方面有廣泛的應(yīng)用前景下面以P

2、HILIPS公司的Mifare卡為主二讀寫器內(nèi)主要使用了1片Mifare卡專用的讀寫處理芯片MMM微模塊30m m的Mifare讀/寫設(shè)備的核心器件解調(diào)安全管理和防碰撞機(jī)制射頻區(qū)內(nèi)含調(diào)制解調(diào)器和電源供電電路接口區(qū)有與單片機(jī)相連的端口16字節(jié)的數(shù)據(jù)緩沖器存放3套密鑰的只寫存儲(chǔ)器以及進(jìn)行三次證實(shí)和數(shù)據(jù)加密的密碼機(jī)這是與射頻卡實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的核心模塊讀寫器工作時(shí) 13.6MHz當(dāng)有卡靠近時(shí)其頻率與讀寫器的發(fā)射頻率相同LG諧振電路產(chǎn)生共振在這個(gè)電容另一端將電容內(nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ) 到2V時(shí)將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收讀寫器發(fā)出的數(shù)據(jù)與保存硬件組成公交收費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜因此公交車載機(jī)和公交制卡機(jī)三個(gè)讀寫

3、器其余的硬件組成大體相同主要由MMM微模塊鍵盤 存儲(chǔ)器單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)采用89C52256字節(jié)的RAM以及有32個(gè)I/O口報(bào)警電路連接用作數(shù)據(jù)線4 鍵盤鍵盤電路鍵盤接口電路用P2口接成4¹²16個(gè)鍵功能鍵2個(gè)有2個(gè)鍵暫時(shí)未用查詢鍵通信鍵因此讀寫器每售卡一段時(shí)間以便回放和清空讀寫器中的數(shù)據(jù)通過(guò)分析處理以便公交公司及時(shí)掌握售卡情況 3ÀûÓô®ÐÐÊäÈëBCD碼十進(jìn)制譯碼驅(qū)動(dòng)顯示器件MC14499來(lái)完成與單片機(jī)系統(tǒng)的顯示接口輸入的數(shù)據(jù)或讀出IC卡中所剩余以

4、及出錯(cuò)信息等1個(gè)鎖存器多路輸出器輸出的BCD碼經(jīng)段譯碼器譯碼后 abcdefg存儲(chǔ)器讀寫器中設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)器在售卡機(jī)中主要存放卡號(hào)售卡金額售卡總金額和售卡總記錄數(shù) 司圖1公交非接觸IC卡讀寫器電原理圖 機(jī)號(hào)和刷卡總數(shù)等信息正常工作后讀寫器中存儲(chǔ)器可采用24C64如有需要也可用容量更大的存儲(chǔ)器如24C128或24C256等 5ËüÊǸö¿´ÃŹ·¶¨Ê±Æ÷Éϵçº&

5、#205;µôµçʱ¸ø89C52產(chǎn)生RESET 信號(hào)防止死機(jī) 6Æ乤×÷ƵÂÊΪ13.6MHzÿÇø2套密碼因此每區(qū)可用作一種用途以實(shí)現(xiàn)一卡多用保存的信息比較可靠安全Mifare卡的16個(gè)區(qū)每塊16字節(jié)其中第0塊存放身份號(hào)第3塊存放兩套6字節(jié)密碼和4字節(jié)讀寫訪問(wèn)條件程序設(shè)計(jì)下面以售卡機(jī)為主介紹軟件設(shè)計(jì)方法公交公司事先必須制作好兩種IC票卡另一種

6、是售卡員的售票IC卡但密碼和訪問(wèn)條件完全不同售卡員要進(jìn)行售卡時(shí)才有售卡的資格允許售卡的最大金額售卡員售卡時(shí)加到用戶IC卡中要到公交公司結(jié)賬這樣又可方便用戶充值加卡程序主要包括IC卡讀寫操作程序顯示程序1.主程序主程序主要完成系統(tǒng)變量的初始化檢測(cè)操作IC卡在售卡機(jī)中使用了8KB的24C64作存儲(chǔ)器 售卡機(jī)機(jī)號(hào)3 字節(jié)2 字節(jié)售出的每張卡的記錄包含4 字節(jié)售卡日期1 字節(jié)1 字節(jié)因此最大能存儲(chǔ)1023張售卡記錄讀寫器對(duì)IC卡的操作流程如圖3所示 圖2售卡機(jī)主程序流程圖 圖3讀寫器對(duì)IC卡的操作流程 2.鍵盤掃描程序鍵盤掃描采用反轉(zhuǎn)法讀鍵從P2口的低4位讀取鍵盤狀態(tài)從P2口的高4位讀取鍵盤狀態(tài)見程序

7、中TABLE 表有了這張表就可以編程用當(dāng)前讀得的特征碼來(lái)順序查表當(dāng)在表中查到有該特征碼時(shí)即查找次 數(shù)對(duì)應(yīng)的鍵盤查鍵程序如下用反轉(zhuǎn)法查鍵MOVA,P2ANLA,#0FHMOVB,AMOVP2,#0F0HMOVA,P2ANLA,#0F0HORLA,BCJNEA,#0FFH,KEY1R E T有鍵按下存順序碼單元初始化KEY2:INCR3MOVA,R3MOVCA,A+DPTRCJNEA,B,KEY3求順序碼MOVA,R3存順序碼R E TKEY3:C J N EA,#0FFH,KEY2已查完以無(wú)按鍵處理TABLE:DB77H,7BH,0BBH在顯示電路中P1.0 P1.2CLK 串行數(shù)據(jù)和使能信號(hào)前

8、4位用于控制數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)顯示在每幀數(shù)據(jù)傳送之前然后傳送20位數(shù)據(jù)再將EN置1DISP:CLRP1.0清E NMOVR2,#04調(diào)送數(shù)顯示MOVA,R1置傳送位數(shù)LCALLW14499INCR1MOVA,R1MOVR2,#08置EN位R E TW14499:SETBP1.0準(zhǔn)備逐位送數(shù)顯示MOVP1.1,C清CLKDJNZR2,W14499R E T4.串行E2PROM讀寫程序24C64為I2C總線的E2PROMSDA為雙向數(shù)據(jù)線A1即I2C總線上最多可并聯(lián)8個(gè)串行E2PROM 芯片如圖4所示1010R/W為讀寫控制位0為讀操作A3H為讀 控制命令字首先產(chǎn)生開始條件發(fā)寫命令 控制字進(jìn)入一個(gè)寫周

9、期即確定數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器的哪個(gè)地址單片機(jī)將要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送入到SDA 數(shù)據(jù)線上單 片機(jī)再發(fā)一停止位首先產(chǎn)生開始條件如A2H當(dāng)24C64接到命令后再由單片機(jī)發(fā)送存儲(chǔ)地址單片機(jī)又向24C64發(fā)一個(gè)START 命令然后發(fā)讀命令控制字進(jìn)入一個(gè)讀周期讀周期結(jié)束時(shí) STOPÖµµÃ×¢ÒâµÄÊÇÿ¶Áдһ¸ö×Ö½ÚACK釋放一下SDA 數(shù)據(jù)線5.通信程序在讀寫器中與RS232 電平的轉(zhuǎn)換通信格式設(shè)置為波特率為9600baud8位數(shù)據(jù)位采取和校驗(yàn)方式單片機(jī)程序可采用C 語(yǔ)言進(jìn)行編程運(yùn)算速度快可移植性好 便于改進(jìn)和擴(kuò)充包括用戶的各類特殊要求抗惡劣環(huán)境在軟件上還采取了指令冗余和軟件陷阱北京航空航天大學(xué)出版社.19952 周航慈. 單片機(jī)程序