基于ATM89C51單片機(jī)的IC卡讀寫器的設(shè)計(jì)

1 摘 要 是一個(gè)正蓬勃發(fā)展的邊緣產(chǎn)業(yè)，一個(gè)與我們的生活正越來越密切的產(chǎn)業(yè)。在普及因特網(wǎng)和計(jì)算機(jī)的大潮涌來時(shí)， 扮演著越來越重要的角色。 一類為專用讀寫設(shè)備或稱脫機(jī)讀寫器。其特點(diǎn)是 :充分利用 以獨(dú)立存儲(chǔ)和工作 , 不需要和主機(jī)相連就可完成數(shù)據(jù)讀寫的優(yōu)點(diǎn) ,可與應(yīng)用設(shè)備結(jié)合或單獨(dú)工作。例如 :水表 , 商場收款機(jī)。另一類為通用讀寫設(shè)備 ,或稱聯(lián)機(jī)讀寫器 ,是帶有 單片機(jī) 和 存儲(chǔ)器 的設(shè)備 ,通過并行 或串行口與 或應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連接。 在運(yùn)行不同軟件時(shí)可以讀寫不同種類的 組成不同的應(yīng)用系統(tǒng)。如果配備開發(fā)系統(tǒng)軟件 ,可對 數(shù)據(jù)加密和初始寫入 ,從而構(gòu)成 本設(shè)計(jì)中 , 我們討論通用開發(fā)系統(tǒng) 基于 片機(jī)的 寫器的設(shè)計(jì)。 通過 89片機(jī)來實(shí)現(xiàn) 的讀和寫，在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位電路，接在 89復(fù)位管腳上。復(fù)位電路是微機(jī)應(yīng)用中重要的一環(huán)，一個(gè)好的復(fù)位電路對微機(jī)抗干擾有重要作用。另外還在單片機(jī)上接了一個(gè)時(shí)鐘電路，用來設(shè)置單片機(jī)內(nèi)部震蕩 的時(shí)間。 行接口在本設(shè)計(jì)中用于單片機(jī)與 之間的連接， 座用于插卡，實(shí)現(xiàn) 與讀寫器的連接。本設(shè)計(jì)中所涉及的主要是接觸式邏輯加密卡。 另外一些外圍電路的設(shè)計(jì)使整個(gè) 讀寫器顯得完美。 2 目 錄 前言 . 3 第一章 概 述 . 5 一 技術(shù) 5 二 應(yīng)用 8 第二章 系統(tǒng)原理框圖 . 10 一 系統(tǒng)原理框圖的繪制 10 二 原理圖 13 第三章 硬件部分 . 14 一 片機(jī) 簡介 . 14 二 行接口 16 三 介 18 四 18 五 外圍電路 20 第四章 軟件部分 . 25 一 工作過程、流程圖 25 二 用 現(xiàn)的讀 /寫主程序 . 27 三 上位 通信接口軟件 . 34 第五章 總結(jié) . 36 一 總結(jié) 36 二 致謝 37 三 參考文獻(xiàn) 38 3 前 言 是一個(gè)正蓬勃發(fā)展的邊緣產(chǎn)業(yè)，一個(gè)與我們的生活正越來越密切的產(chǎn)業(yè)。在普及因特網(wǎng)和 計(jì)算機(jī)的大潮涌來時(shí)， 扮演著越來越重要的角色。 一類為專用讀寫設(shè)備或稱脫機(jī)讀寫器。其特點(diǎn)是 :充分利用 以獨(dú)立存儲(chǔ)和工作 , 不需要和主機(jī)相連就可完成數(shù)據(jù)讀寫的優(yōu)點(diǎn) ,可與應(yīng)用設(shè)備結(jié)合或單獨(dú)工作。例如 :水表 , 商場收款機(jī)。另一類為通用讀寫設(shè)備 ,或稱聯(lián)機(jī)讀寫器 ,是帶有 單片機(jī) 和 存儲(chǔ)器 的設(shè)備 ,通過并行或串行口與 或應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連接。 在運(yùn)行不同軟件時(shí)可以讀寫不同種類的 組成不同的應(yīng)用系統(tǒng)。如果配備開發(fā)系統(tǒng)軟件 ,可對 數(shù) 據(jù)加密和初始寫入 ,從而構(gòu)成 本設(shè)計(jì)中 , 我們討論通用開發(fā)系統(tǒng) 基于 片機(jī)的 寫器的設(shè)計(jì)。 寫設(shè)備由 單片機(jī) ,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 序存儲(chǔ)器 口電路和外圍設(shè)備等組成。 寫器各部分結(jié)構(gòu)與功能簡單介紹如下 : 功能包括對 供讀寫信號(hào)和傳送數(shù)據(jù)。要求提供方便的插拔方式和可靠的接觸，并帶有帶電插拔，過流保護(hù)，插卡檢測等能力。 尺寸必須符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(816的標(biāo)準(zhǔn)。對觸點(diǎn)數(shù)目、位置、信號(hào)名稱和功能都有明確規(guī)定，以保證兼容性。 讀寫器中配備單片機(jī)和 成微機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)運(yùn)行 固化的軟件，執(zhí)行與 制對 成與主機(jī)間數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換。為減輕單片機(jī)負(fù)擔(dān)，提高讀寫速度，常配置有硬件密文轉(zhuǎn)換和單元。 通用讀寫器一般與 常用標(biāo)準(zhǔn)并行或串行口與上位機(jī)連接和通訊。常用的是帶有 25芯或 者 9 芯插口的 型串行接口 , 可直接接到 的 時(shí)，可利用主機(jī)的顯示器作監(jiān)視器，主機(jī)鍵盤作控制和輸入，利用主機(jī)打印機(jī)輸出。此時(shí)主機(jī)與讀寫器組成了 作與一般微機(jī)相仿，但用戶界面將隨所配軟件而有很大不同。 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件是通過 5 第一章 概述 一 、 技術(shù) 概述 1. 什么是 是英文集成電路卡（ 的縮寫，其大小和名片 相當(dāng)，但比名片稍厚些。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 它制定了國際標(biāo)準(zhǔn)，對卡的長度、寬度及厚度都做了比較明確的規(guī)定。制作時(shí)，將一個(gè)專用的集成電路芯片鑲嵌于基片中，封裝成形，即為 。 的概念是 20 世紀(jì) 70 年代初提出來的，法國人 o 與 1970 年首先將 芯片放于卡片中。 2. 的分類 （ 1） 根據(jù)卡中所鑲嵌的集成電路的不同分類 存儲(chǔ)卡：卡中的集成電路為 邏輯加密卡：卡中集成電路為帶加密邏輯和 ：卡中的集成電路包括中央處理器 機(jī)存儲(chǔ)器 的片內(nèi)操作系統(tǒng)。 嚴(yán)格的講只有 是真正的只能卡。 （ 2）根據(jù)卡與外界數(shù)據(jù)傳送的形式分類 可分為接觸型與非接觸型。非接觸型 又稱射頻卡。當(dāng)前使用廣泛的是接觸型 。在這種卡上，起 片有 8 個(gè)觸點(diǎn)可與外界接觸；射頻卡的集成電路不向外引出觸點(diǎn)，因此，它除了包含前述三種 的電路外，還帶有射頻收 /發(fā)電路及其相關(guān)電路。 （ 3）根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域分類 分為金融卡和非金融卡。金融卡又分 為信用卡和現(xiàn)金卡。信用卡由銀行發(fā)行并管理，持卡人用它作為 消費(fèi)時(shí)的支付工具，可使用預(yù)先設(shè)的的透支限額資 6 金。現(xiàn)金卡可用作電子存折和電子錢包，不允許透支 . 3. 技術(shù) （ 1） 讀 /寫技術(shù) 是一種集成電路卡，它的讀寫設(shè)備是每個(gè) 應(yīng)用系統(tǒng)不可缺的周邊設(shè)備。該設(shè)備通過 的 8 個(gè)觸點(diǎn)向 提供電源與 相互交換信息。雖然 是從磁卡發(fā)展而來的，但他在機(jī)器讀 /寫性能上卻遠(yuǎn)優(yōu)與磁卡，無需往復(fù)的機(jī)械動(dòng)作即可完成人 卡之間的多次會(huì)話過程，使卡在應(yīng)用時(shí)操作簡單，給人們帶來極大的便利。 （ 2） 的安全技術(shù) 信息安全的目的就是保證數(shù)據(jù)在確定的 時(shí)間內(nèi)，在確定的地點(diǎn)，在確定的條件下，只能被卻定的對象使用。而 正是為了解決數(shù)據(jù)是安全問題而設(shè)計(jì)的，它采用的是半導(dǎo)體密碼存放與軟件加密技術(shù)，能夠有效地阻止卡的非法復(fù)制與數(shù)據(jù)篡改，應(yīng)用設(shè)備設(shè)備在脫離網(wǎng)絡(luò)的情況下，可以對 進(jìn)行鑒別。 的信息安全一般具有以下特征： 保密性：既防止未經(jīng)授權(quán)的使用者獲取信息； 完整性：防止未經(jīng)授權(quán)的信息改變（更改、刪除、增加）； 可獲取性：防止未經(jīng)授權(quán)的截取信息； 真實(shí)型：即通過一系列的技術(shù)措施驗(yàn)證信息的真實(shí)性； 持久性：即長久時(shí)間信息保存的可靠性。 （ 3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù) 在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的使用中，系統(tǒng)必須對所有持卡人建立一份身份與使用的檔案。在磁卡系統(tǒng)中，這組檔案存放在中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)，沒次持卡人使用必須通過終端，以網(wǎng)絡(luò)形式從 7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中提出那分與自己有關(guān)的檔案， 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能路比磁卡要強(qiáng)得多，卡把持卡人有關(guān)的大量信息存放在卡中，因而使得 使用的靈活性大大增強(qiáng)，交易的實(shí)時(shí)性也明顯改善。目前， 的存儲(chǔ)容量可達(dá)近 1 4. 的技術(shù)特點(diǎn) （ 1） 芯片的制造技術(shù)與工藝 目前， 用芯片撲片采用較為先進(jìn)的 集成 電路制造工藝，具有較好的點(diǎn)性能及抗干擾能力，一采用 藝制造的 芯片為例，起主要技術(shù)指標(biāo)為； 寫入 /刪除次數(shù)最少可大 100000 次。 數(shù)據(jù)保存時(shí)間最少為 10 年。 工作電壓為 5V。 抗靜電 4000V 左右。 噪音容限也較高。 （ 2） 座的技術(shù)要求 卡座哈 應(yīng)有良好的接觸點(diǎn)，應(yīng)有盡量小的摩擦。 具有生產(chǎn)制造時(shí)的質(zhì)量穩(wěn)定性。 具有對應(yīng)用環(huán)境（溫度、濕度、震動(dòng)及電磁干擾等）的適應(yīng)性。 其中正確的工作順序較為重要。按有關(guān) 準(zhǔn)規(guī)定，在 的觸點(diǎn)和讀 /寫設(shè)備的觸點(diǎn)之前，讀 /寫設(shè)備不應(yīng)對磁卡施加有關(guān)點(diǎn)信號(hào)，以免造成不可預(yù)料的損壞。 讀 /寫設(shè)備作為系統(tǒng)和用戶交互的接口，必將棉隊(duì)各種各樣復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，如在金融系統(tǒng)應(yīng)用中的 動(dòng)柜員機(jī)），有可能放置在露天公共場合，處于高 /低溫、潮濕、電磁干擾等環(huán)境；在電車 、汽車自動(dòng)售票系統(tǒng)應(yīng)用中，處于振動(dòng)、電磁干擾等環(huán)境。因此，在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)注意； 讀 /寫設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性問題。 8 二 . 的應(yīng)用 的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。它除了涵蓋傳統(tǒng)磁卡的全部功能外，還拓展到許多磁卡所不能勝任的領(lǐng)域。這在 很大程度上歸功與 的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和強(qiáng)有力的安全特性。 目前， 除在金融系統(tǒng)外，在非金融系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用。如在通信領(lǐng)域中的公用電話卡，移動(dòng)電話中的 ；在交通領(lǐng)域中的駕駛員執(zhí)照卡、停車收費(fèi)卡、公交交通設(shè)施是自動(dòng)收費(fèi)卡及公共交通工具的自動(dòng)收費(fèi)卡等；另外在醫(yī)療保健、個(gè)人身份識(shí)別、預(yù)收費(fèi)儀表、校園及消費(fèi)娛樂領(lǐng)域中也得到了具體的應(yīng)用。 （ 1） 通信領(lǐng)域 數(shù)字移動(dòng)電話中的用戶識(shí)別模式智能卡（ ）及公用電話用 。 （ 2） 醫(yī)療衛(wèi)生和計(jì)劃生育管理 衛(wèi)生部計(jì)劃發(fā)行醫(yī)療 ；國家計(jì)劃生育委員會(huì)準(zhǔn)備發(fā)行育齡 婦女計(jì)劃生育 （ 3） 企業(yè)保險(xiǎn) 領(lǐng)域 用于醫(yī)療保險(xiǎn)、失業(yè)保險(xiǎn)、養(yǎng)老保險(xiǎn)及兒童免疫接種等，目前海南、褡褳等地已發(fā)行 險(xiǎn)卡。 （ 4） 交通領(lǐng)域 用于汽車駕駛員管理、公交路費(fèi)及公交或地鐵自動(dòng)售票，目前公安部已完成“機(jī)動(dòng)車輛駕駛員違章處理 ”的標(biāo)準(zhǔn)起草工作，并已通過專家審定。 （ 5） 對企、事業(yè)單位和社會(huì)團(tuán)體的管理 國家工商局準(zhǔn)備發(fā)行工商企業(yè)監(jiān)管 ，并在部分省市試點(diǎn)。 （ 6） 企、事業(yè)單位內(nèi)部管理 9 目前已包括單位職工內(nèi)部管理、場區(qū)內(nèi)部通行控制、校園師生管理、飯店 門鎖及飯店內(nèi)部消費(fèi)等。這類 以集團(tuán)、單 位內(nèi)部發(fā)行為主。 （ 7） 公共事業(yè) 目前 水表、電氣及煤氣表已在許多城市使用，今后會(huì)進(jìn)一步推廣。 （ 8） 稅務(wù)（包括國稅和地稅） 許多省市已開始使用 進(jìn)行稅金的征收和稽查。 （ 9） 加油 中國石化總公司和地方石油公司都已有組織地建立 油卡收費(fèi)系統(tǒng)。 隨著時(shí)間的推移， 的應(yīng)用范圍將會(huì)越來越廣泛。它給人們的工作和生活帶來很大的方便，相信在不遠(yuǎn)的將來， 會(huì)真正走進(jìn)我們的工作和生活。 10 第二章 原理圖 一系統(tǒng)原理框圖的繪制 件的概述 （ 1）隨 著電子技術(shù)的飛速 發(fā)展，新型電子器件和集成電路的永遠(yuǎn)日趨廣泛，電子電路也變得越來越復(fù)雜，這給電路的設(shè)計(jì)工作帶來了更大的難度。因此通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行電子電路的互助設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)電路板的一個(gè)基本手段。 含眾多的服務(wù)器，總提上可以分為 5 種 組件，分別為：原理圖設(shè)計(jì)組件、 計(jì)組件、布線組件、可邊成邏輯器件組件和仿真組件。由于其性能優(yōu)越， 為電路設(shè)計(jì)不可缺少的理想工具。 （ 2）下面簡單介紹電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟。 總體來說，設(shè)計(jì)一個(gè)電路原理圖，首先要設(shè)置圖紙的大 小和外形，對電路圖進(jìn)行總體規(guī)劃，然后在圖紙上放置元件，（其中，庫里面沒有我們所需的元件需要我們自己畫）進(jìn)行布局布線，接著對這個(gè)版面進(jìn)行編輯和調(diào)整，最后保存或打印，具體的電路原理圖的設(shè)計(jì)流程如圖 1 所示： 圖 1 11 設(shè)計(jì) 首先要啟動(dòng) 輯器。啟動(dòng)該編輯器的操作步驟如下： 新建或打開一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫文件（ * 進(jìn)入設(shè)計(jì)文件夾 選擇 F 令，打開對話框。 雙擊該對話框中的 即可創(chuàng)建一個(gè)新的元件 庫文件，默認(rèn)的文件名為 工作窗口中該文件的圖標(biāo)上單擊或在設(shè)計(jì)瀏覽器中該文件名上雙擊，即可進(jìn)入 編輯器 。 12 然后即可在 輯板上畫出所需的電路原理圖，如下頁所示： 二 原理圖 ： 13 第三章 硬件部分介紹 一 片機(jī)簡介 一種帶 4低電壓，高性能 稱單片機(jī)。 單片機(jī)。單片機(jī)的 可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。該器件采用 密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 于將多功能 8位 1主要特性： 與 容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8 位內(nèi)部 32 可編程 I/ 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 14 2管腳說明 ： 電電壓。 地。 為一個(gè) 8位漏級(jí)開路 雙向 I/腳可吸收 8電流。當(dāng) 時(shí)，被定義為高阻輸入。 可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 作為原碼輸入口，當(dāng) 時(shí) 是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/ 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 作為第 八位地址接收。 為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/出 4個(gè) 電流，當(dāng) 1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， 輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 6位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， 給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制 信號(hào)。 管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/接收輸出 4個(gè) 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， 是由于上拉的緣故。 一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 行輸入口） 行輸出口） 部中斷 0） 部中斷 1） 0（記時(shí)器 0 外部輸入） 1（記時(shí)器 1 外部輸入） 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， 以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) 想禁止 。此時(shí)， 令是 外，該引腳被略微拉高。如果微 15 處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) 位無效。 /部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 / / /在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000不管是否有內(nèi)部程序存 儲(chǔ)器。注意加密方式 1時(shí)， / /間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 引腳也用于施加 12 向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 自反向振蕩器的輸出。 3振蕩器特性： 反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此 對外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 4芯片擦除： 整個(gè) 列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持 0完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， 以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， 止工作。但 時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 二 行接口 由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì) 訂的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。用負(fù)邏輯， 邏輯 1， +5+15V 為邏輯 0。而 平的“ 1”和“ 0”的特征電壓分別為 ，用 線進(jìn)行 串行通信需外接電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。在發(fā)送端需用驅(qū)動(dòng)電路將電平轉(zhuǎn)換 成 平，在接收端用接收電路將 路轉(zhuǎn)換為 平。本 設(shè)計(jì)是用的 司的 發(fā)器 用單一 +5V 電源供電實(shí)現(xiàn) 16 電平轉(zhuǎn)換。 設(shè)計(jì)中主要永遠(yuǎn)用于 與 讀 /寫器之間的通信，框圖如下 片的引腳結(jié)構(gòu)如圖 5 所示： 圖 5 圖 5 中的 V+、 V 是電源變換電路部分。 在實(shí)際應(yīng)用中，器件對電源噪音很敏感。因此， 須要對地加去耦電容 ，其值為 。電容 同樣的數(shù)值的鉭電解電容，用以提高抗干擾能力，在連接時(shí)必須盡量靠近器件。 13、 14 管腳為串行異步通信 發(fā)送及接受引腳 。 17 三 簡介 內(nèi)部有一個(gè) 256 8可逆的 4 個(gè)寫保護(hù)字節(jié)，具備密碼保護(hù)功能，可以隨時(shí)讀取主存儲(chǔ)器內(nèi)容；在校驗(yàn)成功后，可讀保護(hù)存儲(chǔ)器、讀寫安全存儲(chǔ)器和寫主存儲(chǔ)器。 一個(gè)密碼邏輯，用以控制對存儲(chǔ)器的讀寫。為此， 含一個(gè) 4 字節(jié)加密存儲(chǔ)區(qū)，該存儲(chǔ)區(qū)有一個(gè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器 0）和三個(gè)字節(jié)的參考數(shù)據(jù)，這三個(gè)字節(jié)作為一個(gè)整體，稱為可編程密碼（ 整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)除了參考數(shù)據(jù)，其它的數(shù)據(jù)都能被讀 取，在校驗(yàn)數(shù)據(jù)與內(nèi)部參考數(shù)據(jù)比較正確后才能進(jìn)行讀寫操作，連續(xù)三次比較錯(cuò)誤后，錯(cuò)位計(jì)數(shù)器將阻止任何比較嘗試，從而也消除了任何擦寫操作。 四 座 座引腳如圖 6 所示，其中引腳 微動(dòng)開關(guān)在無 狀態(tài)時(shí)，處與斷開狀態(tài)；有卡插入時(shí)， 卡座上的微動(dòng)開關(guān) 閉合。因此，此開關(guān)往往是用來判斷是否插 的傳感器件。 18 其引腳 作電壓； 串行時(shí)鐘； 地； I/O）：串行數(shù)據(jù)（輸入 /輸出）； 動(dòng)開關(guān) 本設(shè)計(jì)中與邏輯有關(guān)的引出端先 只有 2 條： 有的地址、數(shù)據(jù)及讀 /寫控制命令等信號(hào)均從 輸入 /輸出。為了區(qū)分線上的數(shù)據(jù)、地址、操作命令以及各種狀態(tài)的“開始”與“結(jié)束”，卡片內(nèi)設(shè)計(jì)就多個(gè)邏輯控制單元。其中，啟動(dòng)與停止邏輯單元產(chǎn)生控制讀 /寫操作的“開始”與“停止”標(biāo)志信號(hào)。 “開始”狀態(tài)：當(dāng) 于高電平時(shí)， 高電平轉(zhuǎn)向低電平，即產(chǎn)生“開始”標(biāo)志信號(hào)。 “停止”狀態(tài)：當(dāng) 于高電平 時(shí) ， 低電平轉(zhuǎn)向高電平，即產(chǎn)生一個(gè)“停止”標(biāo)志信號(hào)，如圖 6 所示： 19 圖 6 讀 /寫的啟動(dòng)與停止 時(shí)序 常各自通過一個(gè)電阻拉到 高電平，當(dāng) 高電平時(shí)，對應(yīng)的的數(shù)據(jù)有宵；而當(dāng) 低電平時(shí)，允許 的數(shù)據(jù)變化。 數(shù)據(jù)輸入 /輸出應(yīng)答邏輯單元產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸入 /輸出操作應(yīng)答信號(hào)。操作時(shí)所有的地址和數(shù)據(jù)字均一 8 位碼串行輸入 /輸出于卡片?？ㄆ瑳]收到一個(gè) 8 位碼長的地址或數(shù)據(jù)后都以置 為低電平方式“確認(rèn)”應(yīng)答信號(hào)，其波形如圖 7 所示 圖 7 五 外圍電路 （ 1）狀態(tài)燈 對 寫時(shí) ，須給 電源），因此， 于 讀 /寫電流很小，一般為幾個(gè) A，因 20 此其實(shí)現(xiàn)可按照圖 8 所示。由單片機(jī) 89 號(hào)通過小功率三極管 9012控制系統(tǒng)的 +5V 電源切入 座。當(dāng) 上電后，發(fā)光二極管 點(diǎn)亮，起讀 /寫指示作用。每次對 讀 /寫完成后。即及時(shí)先電，以減少插拔時(shí)帶電的可能性，要保證 能任意插拔（有可能處于帶電狀態(tài)），不致 損壞，必須使 做到這點(diǎn)，必須保證 圖 8 （ 2） 蜂鳴器 一般所指的蜂 鳴器是以壓電陶瓷為主要元件的。壓電陶瓷是一類有將壓力與電流相互轉(zhuǎn)換能力的特殊陶瓷。這種能力緣于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)壓電陶瓷在一定方向上受到一個(gè)壓力使其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生形變時(shí)，它就會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)電流，并且電流的變化與壓力的變化密切相關(guān)。反之亦然。所以利用這一特性，在壓電陶瓷上通過一定頻率的電流，就會(huì)引起壓電陶瓷微小形變，這一形變帶動(dòng)空氣發(fā)生振動(dòng)，如果頻率適當(dāng)，就可以被人耳所聽見，也就是產(chǎn)生了蜂鳴聲。 本設(shè)計(jì)當(dāng)中蜂鳴起的做用是 將 插進(jìn)卡座時(shí)， 座與單片機(jī)之間的連接無誤是 蜂鳴器會(huì)響 。 在取 21 出 鳴器也要響。具體連接圖如圖 9所示： 圖 9 （ 3） 電源電路 20V， V， V 功率穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成，如圖 10 所示 22 + 電 源 + 整 流 + 濾 波 + 穩(wěn) 壓 + 變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _ 電 路 _ 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 圖 10 穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過程 （） 電源變壓器 電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的 220V 交流電壓 換為整流電路所 需要的交流電壓 源變壓器的效率為： 12其中： 2P 是變壓器副邊的功率， 1P 是變壓器原邊的功率。 （） 整流和濾波電路 在穩(wěn)壓電源中一般用四個(gè)二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓 換成脈動(dòng)的直流電壓 波電路一般由電容組成，其作用是把脈動(dòng)直流電壓 的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓 有效值 2) 在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為： 22 流過每只二極管的平均電流為： D 其中： R 為整流濾波電路的負(fù)載電阻，它為電容 C 提供放電通路，放電時(shí)間常數(shù) 滿足： 23 2 )53( 其中： T = 20 50流電壓的周期。 （） 穩(wěn)壓電路 由于輸入電壓 生波動(dòng)、負(fù)載和溫度發(fā)生變化時(shí)，濾波電路輸出的直流電壓 此，為了維持輸出電壓 需加一級(jí)穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時(shí)，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件所組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。 集成穩(wěn)壓器的類型很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三端 穩(wěn)壓器。按輸出電壓類型可分為固定式和可調(diào)式，此外又可分為正電壓輸出或負(fù)電壓輸出兩種類型。 （） 固定電壓輸出穩(wěn)壓器 常見的有 （ ）系列三端固定式正電壓輸出集成穩(wěn)壓器； （ ）系列三端固定式負(fù)電壓輸出集成穩(wěn)壓器。三端是指穩(wěn)壓電路只有輸入、輸出和接地三個(gè)接地端子。型號(hào)中最后兩位數(shù)字表示輸出電壓的穩(wěn)定值，有5V、 6V、 9V、 15V、 18V 和 24V。穩(wěn)壓器使用時(shí)，要求輸入電壓 I - 2V。穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流 8 5 18V 時(shí)， 35V；當(dāng) 8 24V 時(shí)， 40V。 24 第四章 軟件部分 一 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其分析 （） 讀 /寫器軟件結(jié)構(gòu) 讀 /寫器的讀 /寫操作由上位 進(jìn)行控制，通過串行通信的命令字節(jié)來實(shí)現(xiàn)。集體規(guī)定我誒：如握手信 號(hào)為 0讀卡；如握手信號(hào)為 0寫卡。讀 /寫器的主程序框圖如 圖 11 所示。其中，在讀 /寫卡開始時(shí)，設(shè)置讀寫卡標(biāo)志；在通信開始時(shí)，設(shè)置通信標(biāo)志。避免數(shù)據(jù)不全或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)讀入或?qū)懭搿Ａ硗?，所以?數(shù)據(jù)是先存放在 的讀緩沖區(qū)和寫緩沖區(qū)的。“有卡插入否”是用過判斷 腳的高低電平來實(shí)現(xiàn)的。為了保證讀卡的可靠性，必須進(jìn)行軟件“去抖”處理。一旦有卡插入，則設(shè)置讀 /寫卡標(biāo)志（有卡）；在通信時(shí)，設(shè)置正在通信標(biāo)志。目的是我為了避免帶電插卡。本系統(tǒng)中關(guān)鍵的軟復(fù)位是通過在外中斷 務(wù)函數(shù)中設(shè)置軟復(fù)位標(biāo) 志、在主函數(shù)中強(qiáng)制跳轉(zhuǎn)到函數(shù)首實(shí)現(xiàn)的。 25 圖 11 主程序流程圖 拔 卡處理是通過設(shè)置成高優(yōu)先級(jí)的下降沿觸發(fā)的 斷來實(shí)現(xiàn)的。其程序如圖 12 所示 ： 圖 12 拔卡處理中斷子程序 串行通信才用 3 線制軟握手方式 （ 2）軟件系統(tǒng)分析 26 為保證 讀 /寫過程準(zhǔn)確可靠，除要保證讀 /寫函數(shù)嚴(yán)格按照 的讀 /寫時(shí)序外，還須采用“重讀”和“復(fù)讀”措施。即讀 是，采用讀 2 次的方式，如 2 次相符，則數(shù)據(jù)有效，否則再進(jìn)行第 3 次讀，寫 時(shí) ，先將數(shù)據(jù)寫入，再回讀比較，否則重寫一次，以免偶然的寫失導(dǎo)致得出 失效的錯(cuò)誤結(jié)論。 如何使上、下位機(jī)均不死機(jī)或能簡單恢復(fù)正常工作呢？對于作為下位機(jī) 的 寫器，利用 能隨意插拔，再結(jié)合 的拔卡處理是一個(gè)高級(jí)中斷的特點(diǎn)，將 的拔卡中斷程序設(shè)計(jì)成 2 個(gè)分支：（ 1）非 讀 /寫且非與上位機(jī)通信狀態(tài)；（ 2）在與上位機(jī)通信或正在對 讀 /寫狀態(tài)。第 1 種情況下，中斷子程序是簡單的鞍鼻卡 警后，直接中斷返回；第 2 種情況，則會(huì)引起系統(tǒng)工作時(shí)常甚至死機(jī)，在恢復(fù)中斷環(huán)境后，用強(qiáng)制跳轉(zhuǎn)指令強(qiáng)制從主程 序開始執(zhí)行，達(dá)到復(fù)位的效果。程序框圖如圖 12 所示。 為確保串行通信的可靠性，應(yīng)著重從上、下位機(jī)通信軟件的以下問題入手 合理選擇通信波特率。由于上、下位機(jī)通信的數(shù)據(jù)量很小（最多為 的容量），因此通信波特率可選低一些，如 2400；但要高度重視下位機(jī)（即 讀 /寫器）的波特率參數(shù)整頂問題。對于 51 系統(tǒng) 其要注意電源管理寄存器中 的設(shè)置。以 2400 波特率為例，當(dāng) 時(shí)，波特率參數(shù)為 0際波特率為 2232，此時(shí)波特率相對誤差是 7；而當(dāng) 時(shí)， 波特率參數(shù)為 0 際波特率為 2401，此時(shí)波特率相對誤差是 滿足正常通信所規(guī)定的 波特率相對誤差小于 5的要求。 二 用 現(xiàn)的讀 /寫主程序 # / * 信號(hào)輸入 /輸出 */ 17; 16; / *I/O 口定義 */ 27 32； 33； 34； 35； 14； /*波特率選擇 */ 12； /*2424 /寫驅(qū)動(dòng)程序 */ *讀 /寫數(shù)據(jù)緩 沖區(qū)， 24多為 128B * 6; * 標(biāo)志定義 * / ST= ; ; ); ; ); ; ; ); ; ); ; ; ; 28 ); ; ); ; ; / * 讀字節(jié)函數(shù)，無應(yīng)答信號(hào) * / ; ;a7=; ;a6=; ;a5=; ;a4=; ;a3=; ;a2=; ;a1=; ;a0=; ;o; / * 寫字節(jié)函數(shù) * / a7; a6; a5; a4; a3; a2; a1; a0; ; 1); ; / * 隨機(jī)地址地字節(jié)函數(shù)， * x; ; ; 29 X=; ; x); / * 從指定地址開始順序讀塊地址數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存入全局緩沖區(qū)中 n 為數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) * / n) a,y; y=0; 上位 通信接口軟件 在 x 的串行通信實(shí)現(xiàn)一般有 3 種方式： （ 1） 利用 x 的 口函數(shù)。 （ 2） 對于 發(fā)系統(tǒng)（如 可利用 行通信控件。 （ 3） 利用 態(tài)鏈接庫，直接操作串行端口。 上述 3 種方式各有特點(diǎn)。這里 討論采用第 3 種方式實(shí)現(xiàn)的串行通信接口，具有應(yīng)用靈活的特點(diǎn)。 下面給出基于 串行通信 序： =$ 3 =$2全局變量 X,L,X, X,L,X, 34 X,N X L 串行口初始化， 選，波特率 2400， 4800 可選 f 2400 $30; $00; $18; $00; ,$80); , ,$03); 發(fā)送一字節(jié) ); 20)=$20); 35 ); 01)=$01); 以下用 出輸出過程或函數(shù) 36 第五章 總結(jié) 一 總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我選擇的方向是單片機(jī)，在老師的耐心指導(dǎo)下，經(jīng)過堅(jiān)持不懈的努力，我熟悉了單片機(jī)，并重新學(xué)了兩門課程 和 ,使我更清楚的認(rèn)識(shí)了單片機(jī)。為我以后的從事單片機(jī)工作奠下了 基礎(chǔ)，從這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的情況，雖然中間我復(fù)習(xí)課程對學(xué)習(xí)單片機(jī)有了點(diǎn)影響， 業(yè)設(shè)計(jì)使我清楚的認(rèn)識(shí)到團(tuán)結(jié) 能很好的