基于單片機的非接觸式IC卡的讀寫畢業(yè)論文

1、 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目： 基于單片機的非接觸式IC卡的讀寫 學位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 年 月 日 學位論文使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保障、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關(guān)學位論文管理部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學士學位論文評選機構(gòu)將本學位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存

2、和匯編本學位論文。本學位論文屬于1、 ，在_年解密后適用本授權(quán)書。2、 不 。（請在以上相應(yīng)方框打“”）作者簽名： 年 月 日 導師簽名： 年 月 日 摘 要非接觸式IC卡是IC卡領(lǐng)域的一項新興技術(shù)，它是射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。由于非接觸式IC卡具有操作快捷、抗干擾性強、工作距離遠、安全性高、便于“一卡多用”等特點，在自動收費、身份識別和電子錢包等領(lǐng)域具有接觸式IC卡所無法比擬的優(yōu)越性，具有廣闊的市場前景。非接觸式IC卡讀卡器是非接觸式IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。本論文介紹了非接觸式IC卡其特點、種類、國際標準、關(guān)鍵技術(shù)、典型應(yīng)用和發(fā)展趨勢，重點介紹了Philips公司的MIF

3、ARE技術(shù)，對MIFARE卡片和MIFARE非接觸式IC卡的讀寫組件MFRC500進行了全面的闡述；在此基礎(chǔ)上，論文詳細地闡述了非接觸式IC卡讀卡器的硬件和軟件設(shè)計，給出了每一部分的實際電路圖和應(yīng)用程序。讀卡器的硬件設(shè)計包括數(shù)碼管與LED狀態(tài)顯示電路、蜂鳴器驅(qū)動電路、MCU的連接、ZLG500AT讀卡模塊等幾部分的設(shè)計，軟件設(shè)計分為ZLG500AT模塊的應(yīng)用程序的設(shè)計和顯示部分。關(guān)鍵詞： IC卡、非接觸式、ZLG500AT讀卡模塊、讀卡器AbstractContactless IC Card is one kind of new technology in the field ofIC car

4、d, which is the combination of RF technology and IC card technology. Because contactless IC card has some advantages over common IC card such as its high working speed,good anti -jamming quality,long working distance,there will be a good prospect for it in many fields such as automatic pricing,ident

5、ity distinguishing,electric wallet and soon.The contactless IC card reader is one of the key devices of a contactless IC card system.At firstthispapergenerallyintroducestheICcard,includingits feature,type,international standard,key technologyand typical usage.After that the MIFARE technology develop

6、ed by PHILIPS Semiconductors is introduced in detail. Based on these, the paper discusses the design of the contactless IC card reader in detail, including the circuit design and software design. The reader's circuit is made up of power supply circuit,LED and display circuit,buzzer drivecircuit,

7、MCUinterface circuit ,ZLG500AT read-write module and so on. The software design includes programming of ZLG500AT module and programming of main program. KEYWORDS: IC Card, contactless, ZLG500AT read-write module, Card reader目 錄摘 要3Abstract4目 錄5第一章 緒論7§1.1前言7§1.2 IC卡的分類8§1.3非接觸式IC卡81.3

8、.1非接觸式IC卡的特點81.3.2非接觸式IC卡的關(guān)鍵技術(shù)9§1.4 IC卡的國際標準9第二章 MIFARE技術(shù)11§2.1 MIFARE 1非接觸式IC卡的功能組成112.1.1 RF射頻接口電路112.1.2數(shù)字電路模塊12§2.2 MIFARE 1卡片的存儲結(jié)構(gòu)13§2.3 MF RC500 讀寫芯片簡介14第三章 硬件電路設(shè)計15§3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計15§3.2單片機最小系統(tǒng)介紹153.2.1 AT89S52簡介153.2.2 單片機復(fù)位電路16§3.3 MAX7219與數(shù)碼管顯示163.3.1 MAX7219簡

9、介163.3.2 MAX7219與單片接口電路18§3.4 WBL500UG模塊193.4.1 概述193.4.2 基本參數(shù)193.4.3引腳定義193.4.4編程說明203.4.5通訊命令21§3.5蜂鳴器、工作狀態(tài)指示燈與單片機接口213.5.1蜂鳴器驅(qū)動電路213.5.2工作狀態(tài)指示燈電路22§3.6串口通信223.6.1 MAX 232芯片簡介223.6.2硬件連接圖23第四章 軟件設(shè)計24§4.1非接觸式IC卡處理子程序流程圖24§4.2顯示子程序24§4.3讀寫卡的實現(xiàn)26第五章 系統(tǒng)調(diào)試285.1 串口通信285.2硬件

10、系統(tǒng)調(diào)試285.3軟件調(diào)試29第六章 總結(jié)與展望30結(jié)束語31致 32參考文獻33附錄A 硬件電路圖34附錄B 軟件主程序35第一章 緒論§1.1 前言IC卡的概念是70年代初提出來的1，法國布爾(BULL)公司于1976年首先創(chuàng)造出IC卡產(chǎn)品，并將這項技術(shù)應(yīng)用到金融、交通、醫(yī)療、明等多個行業(yè)，它將微電子技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合在一起，提高了人們生活和工作的現(xiàn)代化程度。在此后的十幾年間，除法國的布爾公司之外，世界上先后有Motorola、TI、Thomson、Hitachi、OKI、Toshiba、Sharp、Atmel、Gemplus、Schlumberger、Philips等十幾家公

11、司相繼投入了智能卡芯片和卡片成品的開發(fā)與生產(chǎn)，形成了一個世界性的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)。當前，用于信息處理的卡片種類繁多，而且基本上都采用了較新的技術(shù)，IC卡脫穎而出的原因在于它對于磁卡、PET卡、光卡和凸字卡等其它種類的卡具有以下突出的特點：存儲容量大安全性高。對網(wǎng)絡(luò)的要求不高。正是由于這些特點，使得IC卡從誕生至今雖然只有短短數(shù)年，但其市場卻遍布世界各地。在全球智能卡蓬勃發(fā)展之際，中國于1993年提出了“金卡工程”。金卡工程是以電子貨幣應(yīng)用為重點的各類卡基應(yīng)用系統(tǒng)工程，是為了實現(xiàn)電子貨幣大圍流通的跨部門、跨地區(qū)和跨世紀的系統(tǒng)工程。在“金卡工程”提出至今15年來，我國IC卡應(yīng)用發(fā)展迅猛，累計發(fā)卡約15

12、億，據(jù)不完全統(tǒng)計，僅2003年一年，我國發(fā)行使用各類IC卡約5.4億左右2。IC卡目前已在商貿(mào)、交通、電信、醫(yī)療、衛(wèi)生保健、社會保險、金融、稅務(wù)、工商、公安、組織機構(gòu)代碼和城市公共事業(yè)管理等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并取得了初步的社會和經(jīng)濟效益。它對提高現(xiàn)代化管理水平和人民的生活質(zhì)量，推動整個社會信息化進程具有重要作用。本課題正是在這種環(huán)境下提出的。§1.2 IC卡的分類IC卡可以按照多種方法進行分類3，根據(jù)卡中所鑲嵌的集成電路的不同可以分成以下三類：（1）存儲器卡 （2）邏輯加密卡 （3）CPU卡 嚴格意義講，只有CPU卡才是真正的智能卡4。§1.3 非接觸式IC卡1.3.1

13、 非接觸式IC卡的特點非接觸式IC卡無機械觸點，通過無線方式與讀寫設(shè)備進行通訊，與接觸式IC卡相比具有一下特點5： （1）操作快捷卡與讀卡器之間為無線通訊，使用時無需插拔卡與固定方向。（2）高抗干擾性非接觸式IC卡具有防沖突機制，在多卡片同時進入讀卡器工作圍時能夠防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，允許多卡片同時操作，相對接觸式IC卡增加了“并行”處理能力。 （3）配合具體應(yīng)用具有多種工作距離非接觸式IC卡中既有作用距離為幾米、可用于高速公路收費系統(tǒng)5中的遠距離卡，又有作用距離為幾厘米、可用于電子錢包的近距離卡，使得系統(tǒng)配置靈活多樣。 （4）高可靠性非接觸式IC卡與讀卡器之間無機械接觸，避免了由于接觸讀

14、寫而產(chǎn)生的各種故障，同時無需擔心由于觸點損壞或脫落而導致卡片失效，提高了應(yīng)用的可靠性與設(shè)備和卡的壽命。 （5）可適合于多種應(yīng)用接觸式IC卡的存儲結(jié)構(gòu)的特點使其可以一卡多用，能用于不同的系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)置不同的密碼和訪問條件6。 （6）高安全性非接觸式IC卡的序列號是唯一的，制造商在產(chǎn)品出廠前將此序列號固化于卡芯片中，不可再更改，使用時非接觸式IC卡于讀卡器要進行三次相互認證，而且通訊過程中所有的數(shù)據(jù)都加密，卡各個扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問條件。1.3.2 非接觸式IC卡的關(guān)鍵技術(shù)非接觸式IC卡的工作特點使其在設(shè)計和制造過程中存在一些技術(shù)難點，主要集中在芯片制造和卡片封裝上，這些

15、關(guān)鍵技術(shù)是： （1）射頻技術(shù)非接觸式IC卡是射頻技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，非接觸式IC卡的射頻技術(shù)有以下特殊要求：由于IC卡的尺寸限制，使大部分非接觸式IC卡的部不帶電池，需要由讀寫設(shè)備通過無線方式供電，經(jīng)過卡的穩(wěn)壓電路產(chǎn)生芯片工作所需的直流電壓。部結(jié)構(gòu)如圖11： 圖11 非接觸式IC卡部結(jié)構(gòu) （2）低功耗技術(shù)對于卡有電池和無電池的非接觸式IC卡來說降低芯片功耗以提高卡片壽命和保證一定的工作距離都非常重要?？ㄐ酒话悴扇〉蛪旱凸腃MOS工藝制造，并在電路設(shè)計中采用“休眠模式”等技術(shù)以降低功耗。 （3）封裝技術(shù)由于非接觸式IC卡中需要封裝天線、芯片和片外電容等部件，為確保卡片的大小、厚度、

16、柔韌性，需要特殊的封裝技術(shù)。 （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)這三個方面的容構(gòu)成其強大的安全技術(shù)。§1.4 IC卡的國際標準非接觸式IC卡表面無觸點，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國際標準，如表11所示：表11 非接觸式IC卡國際標準標準卡類型作用距離（約）ISO/IEC10536密耦合010MMISO/IEC 14443近耦合0100MMISO/IEC 15693疏耦合01000MM其中ISO/IEC 14443又分為T

17、ypeA和Type B兩個標準。本課題開發(fā)的非接觸式IC卡讀寫設(shè)備即是基于ISO/IEC 14443 TypeA標準的。第二章 MIFARE技術(shù)§2.1 MIFARE 1非接觸式IC卡的功能組成如圖21所示為MIFARE 1 S50非接觸式IC智能射頻卡的功能組成圖7。圖21 MIFARE 1 S50非接觸式IC智能射頻卡的功能組成圖整個卡片包含了兩個部分，RF射頻接口電路和數(shù)字電路部分。2.1.1 RF射頻接口電路在RF射頻接口電路中，主要包括有波形轉(zhuǎn)換模塊。它可將卡片讀卡器上的13.56MHZ的無線電調(diào)制頻率接收，一方面送調(diào)制/解調(diào)模塊，另一方面進行波形轉(zhuǎn)換，將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，

18、然后對其整流濾波，由電壓調(diào)節(jié)模塊對電壓進行進一步的處理，包括穩(wěn)壓等，最終輸出供給卡片上的各電路。POR模塊主要是對卡片上的各個電路進行POWER-ON-RESET（上電復(fù)位），使各電路同步啟動工作。2.1.2 數(shù)字電路模塊 （1）ATR模塊：Answer to Request(請求之應(yīng)答)當一MIFARE 1卡片處在卡片讀卡器的天線的工作圍之時，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，將卡片Block 0中的卡片類型（TagType）號傳送給讀卡器，建立卡片與讀卡器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。（2）AntiCollision模塊：防(卡片)

19、重疊功能如果有多MIFARE 1卡片處在讀卡器的天線的工作圍之時，AntiCollision模塊的防重疊功能將被啟動工作。 （3）Select Application模塊：主要用于卡片的選擇 （4）Authentication&Access Control模塊：認證與存取控制模塊在確認了上述的三個步驟，確認已經(jīng)選擇了一卡片時，程序員對卡片進行讀寫操作之前，必須對卡片上已經(jīng)設(shè)置的密碼進行認證，如果匹配，則允許進一步的Read/Write操作。MIFARE 1卡片上有16個扇區(qū)，每個扇區(qū)都可分別設(shè)置各自的密碼，互不干涉。因此每個扇區(qū)可獨立地應(yīng)用于一個應(yīng)用場合。整個卡片可以設(shè)計成“一卡通”形

20、式來應(yīng)用。三遍認證：如圖22所示為三遍認證的令牌原理框圖。圖22三遍認證令牌原理框圖 （5）Control&Arithmetic Unit控制與算術(shù)運算單元：這一單元是整個卡片的控制中心。它主要進行對整個卡片的各個單位進行微操作控制，協(xié)調(diào)卡片的各個步驟；同時它還對各種收/發(fā)的數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算處理，遞增/遞減處理，CRC運算處理，等等，是卡片中建的MCU單元。 （6）RAM/ROM單元：RAM主要配合控制與算術(shù)運算單元，將運算的結(jié)果進行暫時存儲，如果某些數(shù)據(jù)需要存儲到EEPROM，則由控制與算術(shù)運算單元取出送到EEPROM存儲器中；如果某些數(shù)據(jù)需要傳送給讀卡器，則由控制與算術(shù)運算單元取出

21、，經(jīng)過RF射頻接口電路的處理，通過卡片上的天線傳送給卡片讀卡器。RAM中的數(shù)據(jù)在卡片失掉電源后（卡片離開讀卡器天線的有效工作圍）將被清除。同時，ROM中還固化了卡片運行所需要的必要的程序指令，由控制與算術(shù)運算單元取出去對每個單元進行微指令控制，使卡片能有條不紊地與卡片的讀卡器進行數(shù)據(jù)通信。 （7）Crypto Unit數(shù)據(jù)加密單元：該單元完成對數(shù)據(jù)的加密處理與密碼保護。加密的算法可以為DES標準算法或其他。 （8）EEPROM INTERFACE/EEPROM MEMORY EEPROM存儲器與其接口電路：該單元主要用于存儲數(shù)據(jù)。EEPROM中的數(shù)據(jù)在卡片失掉電源后（卡片離開讀卡器天線的有效工

22、作圍）仍將被保持，用戶所要存儲的數(shù)據(jù)被存放在該單元中。MIFARE 1卡片中的這一單元容量為8196bit(1 Kbyte)，分為16個扇區(qū)。§2.2 MIFARE 1卡片的存儲結(jié)構(gòu) M1卡分為16個扇區(qū)，每個扇區(qū)由4塊（塊0、塊1、塊2、塊3）組成，（我們也將16個扇區(qū)的64個塊按絕對地址編號為063，存貯結(jié)構(gòu)如下圖所示8：圖23 MIFARE 1卡片的存儲結(jié)構(gòu) 第0扇區(qū)的塊0（即絕對地址0塊），它用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化，不可更改.每個扇區(qū)的塊0、塊1、塊2可用于存貯數(shù)據(jù)。第04個字節(jié)為卡片的序列號，第5個字節(jié)為序列號的校驗碼；第6個字節(jié)為卡片的容量“SIZE”字節(jié)；第7，8個

23、字節(jié)為卡片的類型號字節(jié)，即Tagtype字節(jié)；其他字節(jié)由廠商另加定義。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。另一種用法是用作數(shù)值塊，可以進行初始化值、加值、減值、讀值的運算。系統(tǒng)配用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的功能。§2.3 MF RC500 讀寫芯片簡介（1）概述MF RC500是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系列中的一員9。該讀卡IC系列利用了先進的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。（2）特性u 高集成度模擬電路用于卡應(yīng)答的解調(diào)和解碼；u 緩沖輸出驅(qū)動器使用最少數(shù)目的外部元件連接到天線；u 近距離

24、操作（可達100mm）；u 用于連接13.56MHz石英晶體的快速部振蕩器緩沖區(qū)；u 時鐘頻率監(jiān)視；u 帶低功耗的硬件復(fù)位；u 軟件實現(xiàn)掉電模式；u 并行微處理器接口帶有部地址鎖存和IRQ線；u 自動檢測微處理器并行接口類型；u 易用的發(fā)送和接收FIFO緩沖區(qū)；u 支持防沖突過程；u 唯一的序列號；u 片時鐘電路；u 支持MIFARE PRO和ISO14443A（透明模式且T=“CL”）；u 支持MIFARE Clasic；u Crypto1以與可靠的部非易失性密匙存儲器；u 支持MIRFARE有源天線；u 適合于高安全性的終端。第三章 硬件電路設(shè)計§3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計非接觸式IC

25、卡讀寫器系統(tǒng)的硬件由單片機、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(見圖31)。PC機RS232CPU控制器 IC卡狀態(tài)顯示燈 天線模塊數(shù)碼管顯示模塊RC500模塊圖31 非接觸式IC卡讀寫器系統(tǒng)的硬件框圖§3.2 單片機最小系統(tǒng)介紹3.2.1 AT89S52簡介AT89C52單片機具有如下特點10：u 與MCS51產(chǎn)品兼容u 具有8K可改寫的Flashu 全靜態(tài)操作：0Hz24MHzu 三級程序存儲器加密u 256字節(jié)部RAMu 32根可編程的I/O線u 3個16位定時器/計數(shù)器u 8個中斷源u 可編程接口 u 低功耗空閑和調(diào)電模式 3.2.2 單

26、片機復(fù)位電路單片機的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的RST引腳上出現(xiàn)24個時鐘振蕩脈沖(2個機器周期)以上的高電平，單片機便可以實現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠的復(fù)位，在設(shè)計復(fù)位電路時，通常使RST引腳保持10ms以上的高電平。只要RST保持高電平，則AT89S52就可以復(fù)位；當RST從高電平變?yōu)榈碗娖揭院螅瑔纹瑱C從主程序開始執(zhí)行程序。§3.3 MAX7219與數(shù)碼管顯示3.3.1 MAX7219簡介MAX7219是雙列直插式芯片11，如圖3-3所示，其中SEGASEGF是7段驅(qū)動輸出端，直接驅(qū)動LED對應(yīng)的7個段(SEG DP為小數(shù)點驅(qū)動輸出端)。

27、DIG7DIG0分別接8個共陰顯示器的陰極。參考MAX7219工作時序圖（如圖32)：DIN是待顯示信息的數(shù)據(jù)輸入端，以串行方式移入部的16位寄存器中寄存。CLK是時鐘脈沖輸入端(最大頻率10MHz)，在每個CLK脈沖上升沿的作用下，DIN端的1位數(shù)據(jù)被移入部寄存器。LOAD端是裝載數(shù)據(jù)輸入端，在DIN端輸入數(shù)據(jù)時，它應(yīng)保持高電平。當一組數(shù)據(jù)(16bit)被移入部寄存器后，由LOAD脈沖的上升沿鎖定16位數(shù)據(jù)，最高位(D15)位首先被移入，然后按順序移入，直至D0位被移入。圖32輸入一組數(shù)據(jù)的工作時序圖 圖33MAX7219 引腳圖MAX7219的所有功能與多樣化操作模式都是通過部寄存器的設(shè)定

28、來實現(xiàn)的，其部14個可尋址寄存器的功能與地址如表31所示12：表31 MAX7219部寄存器與地址功能地 址16 進制編碼D15 - D12D11D10D9D8空操作X0000X0Dig0X0001X1Dig1X0010X2Dig2X0011X3Dig3X0100X4Dig4X0101X5Dig5X0110X6Dig6X0111X7Dig7X1000X8譯碼模式X1001X9顯示亮度X1010XA掃描界限X1011XB停機X1100XC顯示測試X1111XF各部寄存器含義如下：（1）空操作寄存器(地址X0H)。用于多片MAX7219級聯(lián)，在不改變顯示或不影響任意功能寄存器的條件下，它允許數(shù)據(jù)從

29、DIN傳送到DOUT。（2）譯碼模式寄存器(地址X9H)。該寄存器的8位二進制數(shù)的各位分別控制8個LED顯示器的譯碼模式。當高電平時，選擇硬件譯碼模式(BCD-B碼譯碼)，當?shù)碗娖綍r選擇軟件譯碼模式(即送來數(shù)據(jù)為字型碼)。 (3)顯示亮度寄存器(地址XAH)。顯示亮度可以用硬件和軟件2種方法調(diào)節(jié)。通過對亮度寄存器中D3D0位寫入不同的數(shù)值可實現(xiàn)LED顯示亮度的控制，從X0H到XFH共16級可調(diào)。 (4)掃描界限寄存器(地址XBH)。用于設(shè)置LED顯示器的實際掃描個數(shù),由該寄存器的D2D0位設(shè)定,當設(shè)定值為000B111B時，表示顯示器動態(tài)掃描個數(shù)為18。 (5)停機寄存器(地址XCH)。當D0

30、=0時,MAX7219處于停機狀態(tài)，所有顯示器消隱，寄存器數(shù)據(jù)保持不變，當D0=1時，處于正常工作狀態(tài)。 (6)顯示測試寄存器(地址XFH)。當D0=0時，正常工作；當D0=1時，處于測試狀態(tài)，在該狀態(tài)下不管MAX7219處于什么模式，全部LED將按最大亮度顯示。部RAM地址X1HX8H分別對應(yīng)于DIG0DIG7。3.3.2 MAX7219與單片接口電路MAX7219在驅(qū)動8位以下LED顯示器時，它的DIN、CLK、LOAD端分別接單片機P0P3口中的任意三條口線，注意在三條線上對地應(yīng)接幾十至幾百pF電容。在P0口作為DIN、CLK、LOAD信號線時還應(yīng)接10kÙ左右的上拉電阻。在顯

31、示器與微處理器連接線較長時還應(yīng)考慮干擾的影響。MAX7219和單片機的連接如圖3-4所示。圖3-4 MAX219與單片機連接圖§3.4 WBL500UG模塊3.4.1 概述射頻讀寫模塊是采用MIFARE技術(shù)的微型嵌入式非接觸式IC卡讀寫模塊13。嵌ISO14443 TYPE A協(xié)議解釋器，并具有射頻驅(qū)動和接收功能?？梢院唵螌崿F(xiàn)對MIFARE卡的讀寫操作，讀寫距離可達100mm。 只要通過PC機發(fā)送相應(yīng)的通訊指令就可以實現(xiàn)對應(yīng)的操作，對應(yīng)的操作指令見3.4.5。3.4.2 基本參數(shù)u 工作電壓：5v DCu 工作電流：<100mAu 通訊接口：rs232接口 TTL電平 u 適用

32、卡型：MIFARE ONEu 數(shù)據(jù)通訊：106K BPSu 射頻頻率：13.56MHzu 操作距離：<100mmu 工作溫度：-20-65度3.4.3 引腳定義該模塊尺寸為標準DIP32封裝，天線配合模塊一起使用，如圖3-5所示： 天線模塊：圖3-5 WBL500模塊引腳圖3.4.4 編程說明在一次卡片的操作流程一定要按一下順序執(zhí)行：尋卡、密碼校驗、讀或?qū)懣ā㈥P(guān)閉卡片，如果任何一個操作出現(xiàn)錯誤，就應(yīng)該立即關(guān)閉卡片。 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，卡片必須離開感應(yīng)區(qū)再進入感應(yīng)區(qū)才能尋卡成功，如果01模式，那么在執(zhí)行了停機指令之后，即時卡片未離開感應(yīng)區(qū)也能感應(yīng)

33、成功： 對卡片控制區(qū)的讀寫與數(shù)據(jù)讀寫一樣，只是控制方式不同，同時要注意一定不要寫錯或者記住所寫容，否則有可能無法再對該區(qū)進行操作： 在每一個命令執(zhí)行后在執(zhí)行下一個命令前應(yīng)該有15ms的延時； 在剛開始編程時，為了不寫錯卡片造成不能讀寫的環(huán)區(qū)，在對卡片密碼區(qū)進行讀寫之前要將密碼區(qū)的16個字節(jié)先寫入一個數(shù)據(jù)塊，再讀出，如果寫入正確，說明寫入操作正確，就可以對密碼區(qū)進行寫操作了； 命令延時最好10ms至20ms。3.4.5 通訊命令（1）通訊測試： 下傳命令：3C 04 00 60 00 00 BCC 0D(BCC為58) 成功返回：3C 01 01 BCC 0D(BCC為3C) 錯誤返回：3C 0

34、1 00 BCC 0D (2) 尋卡 下傳命令：3C 04 01 70 00(尋卡模式00或者01) 00 BCC OD 成功返回：3C 05 四字節(jié)卡號 00 BCC 0D 錯誤返回：3C 01 FF BCC 0D（3）密碼驗證 下傳命令：3C 0E 01 6C 六字節(jié)密碼 認證模式 絕對塊號 四字節(jié)卡號 校驗位 0D 成功返回：3C 02 00 00 BCC 0D 錯誤返回：3C 01 FF C2 0D (4) 讀卡：3C 04 01 66 00 00 BCC OD 成功返回：3C 11 00 DATA0-DATA15 BCC 0D 錯誤返回：3C 01 FF BCC 0D (5) 寫卡：

35、3C 13 01 67 00 DATA0-DATA15 BCC 0D 成功返回：3C 02 00 00 BCC 0D 錯誤返回：3C 01 FF BCC 0D（6）發(fā)光管亮一次：3C 03 01 6D 55 BCC 0D（7）蜂鳴器響一聲：3C 03 01 6B 55 BCC 0D (8) 關(guān)閉卡片：3C 04 01 68 00 00 51 0D 正確返回：3C 02 00 3E 0D 錯誤無返回。§3.5 蜂鳴器、工作狀態(tài)指示燈與單片機接口3.5.1 蜂鳴器驅(qū)動電路由于單片機的I/O口驅(qū)動能力有限，一般不能直接驅(qū)動壓電式蜂鳴器，因此選用NPN型晶體管組成晶體管驅(qū)動電路。蜂鳴器驅(qū)動電

36、路如圖36所示：圖36 蜂鳴器驅(qū)動電路3.5.2 工作狀態(tài)指示燈電路要是指示燈亮只需要送低電平。指示燈電路如圖37所示 圖37 蜂鳴器驅(qū)動電路§3.6 串口通信3.6.1 MAX 232芯片簡介 該產(chǎn)品是由儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片14。主要特點15：u 單5V電源工作u LinBiCMOSTM工藝技術(shù)u 兩個驅(qū)動器與兩個接收器u ±30V輸入電平u 低電源電流：典型值是8mAu 符合甚至優(yōu)于ANSI標準EIA/TIA-232-E與ITU推薦標準V.28u ESD保護大于MIL-STD-883（方法3015）標準的2000V 圖3-8 max232引

37、腳圖3.6.2 硬件連接圖 圖3-9 硬件連接圖第4章 軟件設(shè)計開 始§4.1 非接觸式IC卡處理子程序流程圖模塊初始化尋 卡密碼驗證N通 過關(guān)閉卡片Y讀卡或?qū)懣?關(guān)閉卡片圖4-1 IC卡處理子程序流程圖結(jié) 束§4.2 顯示子程序#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/定義Max7219端口sbit Max7219_pinCLK = P12;sbit Max7219_pinCS = P11;sbit Max7219_pinDIN = P10;void Delay

38、_xms(uint x) uint i,j; for(i=0;i<x;i+) for(j=0;j<112;j+);/-/功能：向MAX7219(U3)寫入字節(jié)/入口參數(shù)：DATA /出口參數(shù)：無/說明：void Write_Max7219_byte(uchar DATA) uchar i; Max7219_pinCS=0; for(i=8;i>=1;i-) Max7219_pinCLK=0; Max7219_pinDIN=DATA&0x80; DATA=DATA<<1; Max7219_pinCLK=1; /-/功能：向MAX7219寫入數(shù)據(jù)/入口參數(shù)：a

39、ddress、dat/出口參數(shù)：無/說明：void Write_Max7219(uchar address,uchar dat) Max7219_pinCS=0; Write_Max7219_byte(address); /寫入地址，即數(shù)碼管編號 Write_Max7219_byte(dat); /寫入數(shù)據(jù)，即數(shù)碼管顯示數(shù)字 Max7219_pinCS=1; void Init_MAX7219(void) Write_Max7219(0x09, 0xff); /譯碼方式：BCD碼 Write_Max7219(0x0a, 0x03); /亮度 Write_Max7219(0x0b, 0x07);

40、 /掃描界限；4個數(shù)碼管顯示 Write_Max7219(0x0c, 0x01); /掉電模式：0，普通模式：1 Write_Max7219(0x0f, 0x01); /顯示測試：1；測試結(jié)束，正常顯示：0void main(void) Delay_xms(50); Init_MAX7219(); Delay_xms(2000); Write_Max7219(0x0f, 0x00); /顯示測試：1；測試結(jié)束，正常顯示：0 Write_Max7219(1,8); Write_Max7219(2,7); Write_Max7219(3,6); Write_Max7219(4,5); Write_

41、Max7219(5,4); Write_Max7219(6,3); Write_Max7219(7,2); Write_Max7219(8,1); while(1);§4.3 讀寫卡的實現(xiàn) 完成所有的宏定義之后，初始化所有模塊，讓數(shù)碼管顯示均為0，之后經(jīng)過延時，將8個數(shù)碼管均顯示為9。再經(jīng)過延時，將數(shù)碼管置0，此時調(diào)用Commu_test()函數(shù)，定義尋卡模式為01，如果成功返回，第一個數(shù)碼管顯示為1，否則顯示為0。經(jīng)過短延時，調(diào)用Search_Card(CardNo)進行尋卡，如果成功返回，第二個數(shù)碼管顯示為1，否則顯示為0。再繼續(xù)下達通訊命令進行密碼驗證，調(diào)用函數(shù)PSD_Veri

42、fy(CardKey,CardNo)，如果測試通過，得到正確的返回命令，將第三個數(shù)碼管顯示為1，否則顯示為0。如果密碼驗證通過，進行讀卡操作，讀出卡片部DATA0-DATA15的16個數(shù)據(jù)（IC卡的特點見1.3.2），利用第4、5、6個數(shù)碼管顯示3位數(shù)據(jù)（最大數(shù)據(jù)只能為256，否則會產(chǎn)生溢出），讀卡成功，第四個數(shù)碼管顯示為1，否則顯示為0。讀卡完畢之后進行寫卡操作（利用程序自定義的數(shù)組修改，修改數(shù)組部數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)寫卡），寫卡成功，第五個數(shù)碼管顯示為1，否則顯示為0。如果寫卡完畢，此時關(guān)閉卡片，關(guān)閉成功，第六個數(shù)碼管顯示為1，否則顯示為0。調(diào)用Turnon_BELL(0X55)、Turnon_L

43、ED(0X55)函數(shù)控制蜂鳴器和LED的狀態(tài)，操作成功對應(yīng)第七個第八個數(shù)碼管顯示為1否則顯示為0。至此對IC卡的一輪操作結(jié)束，進入下一步循環(huán)。第5章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 串口通信由于條件所限，本次調(diào)試時，沒有使用仿真器，而是采用直接將程序燒錄進單片機部之后調(diào)試，每次編譯之后必須通過串口下載程序，所以，串口通信是必不可少的一個環(huán)節(jié)。在制作串口通信的時候遇到了很多問題，比如在開始的時候由于接觸的不多，對串口模塊的原理圖不是很了解，自己想當然的焊接原件，結(jié)果導致串口無法使用，后來通過查找資料，發(fā)現(xiàn)原來是電容的正負極焊接錯誤，經(jīng)過重新焊接，在配合使用燒錄軟件的時候，發(fā)現(xiàn)還是無法使用，經(jīng)過仔細檢查覺得硬件電

44、路不會存在問題，后來查找資料才知道是軟件中的串口選擇有問題，經(jīng)過設(shè)置，軟件能正常下載程序了，串口通信模塊調(diào)試成功。在這個模塊的調(diào)試過程中我學到了做任何事情要有充分的準備，不能通過自己的臆想去盲目判斷，這樣可能是事倍功半，磨刀不誤砍柴工，做好準備工作也許我們就成功了一半！5.2 硬件系統(tǒng)調(diào)試 在各個模塊都組裝完畢，串口模塊調(diào)試成功之后，就開始了硬件調(diào)試。硬件調(diào)試分幾個模塊進行，首先調(diào)試的是八段數(shù)碼管顯示模塊，由于這個模塊和我們平常使用的不同，不是直接對IO口進行賦值操作，它只有5個接口，一個VCC，一個GND，一個DIN,一個CS，一個CLK，在接上電源之后發(fā)現(xiàn)沒有任何反應(yīng)，通過以前的方法編程燒

45、錄進單片機，把它的DINCSCLK分別連接在單片機的P2.0P2.1P2.2接口，發(fā)現(xiàn)也沒用任何反應(yīng)，后來仔細看模塊的說明書，了解到其操作流程，經(jīng)過仔細修改程序，發(fā)現(xiàn)能正常顯示了，調(diào)試通過。接下來的就是WBL500模塊，由于是無線發(fā)射和接收的模塊，在將它與單片機相連接，然后再與天線連接完畢之后，用IC卡去感應(yīng)，通過測量輸出端的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓始終沒變化，也就意味著始終沒有感應(yīng)到IC卡的存在，經(jīng)過檢查，硬件的連接應(yīng)該不會有問題，后來仔細查找資料，看說明書，原來，對一個IC卡的操作必須先給模塊發(fā)送通訊命令，讓其開始尋卡才能搜索卡而不是直接就自動搜索是否存在IC卡。后來通過給WBL500模塊發(fā)送通訊指

46、令，通過八段數(shù)碼管顯示狀態(tài)，當有卡進入的時候有感應(yīng)，調(diào)試通過。接下的就是蜂鳴器和LED的調(diào)試，這個比較簡單，調(diào)試沒有問題，調(diào)試通過。通過硬件的調(diào)試，我認識到了做任何事情的時候要細心、耐心。不能急躁冒進，慢工出細活，對于學術(shù)性的東西，急著做完的態(tài)度是認可的，但是我們在真正投入其中做學問的時候一定要一絲不茍，這種鉆研的精神是我學到的寶貴的財富，將使我獲益終生。5.3 軟件調(diào)試其實很多軟件調(diào)試在制作硬件的時候，調(diào)試硬件的時候已經(jīng)調(diào)試過了，比如八段數(shù)碼管的顯示，還有IC卡的感應(yīng)基本功能已經(jīng)能實現(xiàn)了，只有是對IC卡的讀寫操作還不能進行，不能通過數(shù)碼管顯示IC卡中的數(shù)據(jù)，通過仔細看說明，對IC卡的操作流程

47、基本都是一樣，要通過單片機給WBL500模塊發(fā)送對應(yīng)的通訊指令，所以，在程序上只要將通訊的指令修改，然后將應(yīng)該顯示的容對應(yīng)到數(shù)碼管上進行顯示就可以，通過反復(fù)的編譯調(diào)試，基本實現(xiàn)了能對IC卡進行讀寫，然后在數(shù)碼管上進行顯示，調(diào)試完畢，畢業(yè)設(shè)計基本進入尾聲。通過幾天的軟件調(diào)試，我學到了很多東西，不僅僅是專業(yè)知識，更多的是當我們在遇到一個自己可能并不了解的難題的時候克難奮進，勇于探索的精神，也許這也是我們地大人應(yīng)該具備的大無畏的探索精神，這也會讓我終生受用。第六章 總結(jié)與展望回顧非接觸IC卡應(yīng)用歷程與其技術(shù)特點，展望未來，作者認為IC卡的發(fā)展有以下趨勢：(1)建立合理的應(yīng)用規(guī)是非接觸IC卡應(yīng)用發(fā)展的

48、有利保障 為了持續(xù)有序的發(fā)展IC卡的應(yīng)用技術(shù)，并且有效利用已有資源，避免重復(fù)浪費，提高應(yīng)用的可靠性，通用性，降低成本，使應(yīng)用發(fā)展井然有序，離不開規(guī)的支持。目前不同行業(yè)也制定了或正在制定行業(yè)應(yīng)用規(guī)，這對本行業(yè)的IC卡應(yīng)用有著功不可沒的作用。但是，不同行業(yè)、領(lǐng)域之間的IC卡如何通用，這是一個亟待解決的問題。(2)非接觸IC卡應(yīng)用技術(shù)模塊化是一發(fā)展趨勢 模塊化設(shè)計為應(yīng)用提供了便利，如非接觸IC卡讀寫模塊，將射頻技術(shù)封裝起來，作為商品出售，不但優(yōu)化了設(shè)計，而且減少了外圍電路，提高了可靠性和抗干擾性，為用戶提供了方便的接口。(3)操作簡便，價格低廉，應(yīng)用靈活，安全、可靠性高是對非接觸卡應(yīng)用的需求趨勢。

49、(4)大容量、高、支持多應(yīng)用是非接觸IC卡適應(yīng)市場的必然趨勢 隨著非接觸IC卡應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，對IC卡的容量、性和多應(yīng)用的需求日益強烈。目前容量幾十兆字節(jié)的IC卡已問世，隨著電子工藝的不斷提高，更大容量的IC卡也完全有可能成為明天的現(xiàn)實。非接觸CPU卡等高安全性的卡片將會大大降低成本應(yīng)用于我們的日常生活。 這次畢業(yè)設(shè)計是個漫長的過程，其中遇到了很多大大小小的各種各樣的問題，我慢慢積累和查閱資料以與和老師同學探討，從最基本的單片機最小系統(tǒng)開始，慢慢接觸比較陌生的WBL500模塊，最后經(jīng)過幾個月的奮戰(zhàn)，終于完成了畢業(yè)設(shè)計，這個過程中，我學到了很多東西，我也覺得自己成熟了很多，也許這也是我們這次

50、做畢業(yè)設(shè)計的另一個目的，不僅僅是要求我們要必須進一步鞏固專業(yè)知識，更是要求我們通過這次畢業(yè)設(shè)計讓我們養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和克難奮進的工作精神，這次畢業(yè)設(shè)計我將會終生難忘，我從中學到的這些也會讓我受益一生！結(jié)束語 非接觸式IC卡技術(shù)先進，具有接觸式IC卡、磁卡等其他卡類不可比擬的優(yōu)勢，應(yīng)用圍廣泛，能夠在大多數(shù)場合代替接觸式IC卡的使用。針對不同的應(yīng)用場合，非接觸式IC卡可以使用同一種IC卡，但是讀卡器必須針對不同的應(yīng)用場合單獨設(shè)計。 本課題開發(fā)成功了一種基于Philips公司MIFARE技術(shù)的非接觸式IC卡讀寫器，它能夠讀寫距離在20100MM圍的符合IEC/ISO14443 TypeA標準的非接

51、觸式IC卡，作者獨立完成了該讀卡器的硬件和軟件設(shè)計。該讀卡器采用外接電源供電，LED狀態(tài)顯示，能夠滿足實際應(yīng)用的需求。致四年的大學生活轉(zhuǎn)眼間就要過去，在我學生生涯即將結(jié)束時，我要向那些幫助過我的老師和同學表示深深的意。在畢業(yè)設(shè)計過程中，我遇到了很多困難，首先要感我的指導老師王新梅老師，她在百忙之中還時刻關(guān)注我們的畢業(yè)設(shè)計的動態(tài)，遇到困難的時候也細心的幫助我們耐心的解決，對硬件電路和軟件的設(shè)計、修正以與論文的修改都提出了許多寶貴的意見，她時刻以認真嚴謹?shù)目蒲凶黠L和執(zhí)著的追求精神影響和鼓勵著我，我不僅進一步學到了扎實的專業(yè)知識，而且還學到一種勤奮嚴謹?shù)闹螌W精神和不怕困難、克難奮進的艱苦奮斗精神。此

52、外，我還要感我的同學和朋友對我的無私的幫助，在他們的幫助，我的課題得以順利地完成。 路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索，雖然我們即將畢業(yè)了，踏上自己的人生路，但學無止境，在這次畢業(yè)設(shè)計中我學到的東西將會使我受用終生，是我一生中最珍貴的財富，非常感我的母校，非常感我的老師們，非常感我的同學們，愿我們的明天會越來越輝煌！參考文獻1 王卓人，鄧晉軍，宗祥，IC卡的技術(shù)與應(yīng)用，：電子工業(yè)，1999。2 肇敏，忠會，初論非接觸IC卡技術(shù)，計算機工程與應(yīng)用，1999年第12期。3 王愛英，智能卡技術(shù)，：清華大學，2000。4 周航慈，單片機應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù)，：航空航天大學，2002。5 Philips Semiconductors，Collection of Currently Available M