基于51單片機(jī)的公交,智能收費(fèi)系統(tǒng)

1、 2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)基于51單機(jī)片的公交智能收費(fèi)系統(tǒng)院 、 部：電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生姓名：劉波波指導(dǎo)教師：黃海波職稱講師專 業(yè)：電子信息工程班 級(jí)：電子1003班完成時(shí)間：2014年5月30日摘要公交智能收費(fèi)系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)讀卡、收費(fèi)、LED顯示、時(shí)鐘電路和計(jì)算機(jī)的通訊功能，其中讀卡過程（即自動(dòng)識(shí)別用戶的過程）是整個(gè)系統(tǒng)的重要部分，本設(shè)計(jì)對(duì)讀卡器的設(shè)計(jì)作詳細(xì)介紹。采用PHILIPS公司的Mi-fare卡作IC卡，制作的IC卡讀寫器可以實(shí)現(xiàn)制卡、售卡、自動(dòng)收費(fèi)等功能，公交IC卡讀寫器以射頻識(shí)別技術(shù)為核心，讀寫器內(nèi)主要使用了1片Mi fare卡專用的讀寫處理芯片-MMM微模塊，單片機(jī)采用89C52。

2、P1口與串行器件24C64和顯示、報(bào)警電路連接；P0口與MMM微模塊相連，用作數(shù)據(jù)線；P2口用作時(shí)鐘電路連接；P3口用于讀寫控制和中斷。程序主要包括IC卡讀寫操作程序、鍵盤掃描程序、顯示程序、存儲(chǔ)器讀寫程序和通信程序。在讀寫器中，單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信主要由TC232來實(shí)現(xiàn)。讀寫器中，單片機(jī)程序可采用C語言進(jìn)行編程。C語言有功能豐富的庫(kù)函數(shù)，運(yùn)算速度快、編譯效率高、可移植性好、軟件的可讀性強(qiáng)，便于改進(jìn)和擴(kuò)充。本設(shè)計(jì)所研究的技術(shù)和方法不僅對(duì)于公交智能收費(fèi)系統(tǒng)有著重要的作用，而且在其他各領(lǐng)域如校園卡、考勤卡等也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞： 單片機(jī)；非接觸式IC卡；讀寫器；串口通信ABSTRACT

3、The intelligent charging system requirements to achieve the card, charge, LED display, clock circuit and computer communication function, wherein the card reading process (i.e., automatic recognition of user process) is an important part of the whole system, the design of card reader to read the det

4、ailed design.Using PHILIPS's Mi-fare card IC card, IC card reader can make the implementation of the business card printing, Card saling, automatic charging and other functions, the public transportation IC card reader based on radio frequency identification technology as the core, the reader is

5、 mainly used 1 pieces of Mi fare card read-write processing chip -MMM micro module, single-chip microcomputer with 89C52. The P1 port and serial device 24C64 and display, alarm circuit; P0 and MMM micro module, is used as a data line; P2 is used as the clock circuit is connected; P3 port used to rea

6、d and write control and interrupt. The program includes IC card read-write operation procedure, keyboard scanning procedures, display program, memory read and write program and communication program. In the reader, the communication between MCU and PC is mainly implemented by TC232. Reader, microcon

7、troller program can be programmed in C language. C language library function rich, fast operation, high efficiency to compile, good portability, software readable, easy to improve and expand。Technology and methods of the research of this design not only for bus intelligent charging system plays an i

8、mportant role, but also in other fields such as campus card, attendance card also has extensive application value。Key wordsmonolithic ；non-contact type ；reader-writer ；serial communication目 錄1 緒論11.1 公交智能收費(fèi)系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11.1.1 概述11.1.2 現(xiàn)狀11.1.3 發(fā)展21.2 本文的內(nèi)容32 設(shè)計(jì)方案42.1 硬件設(shè)計(jì)選擇42.2 89C52的接口介紹52.2.1 I/O口介紹62

9、.2.2 89C52的功能口介紹62.3 軟件設(shè)計(jì)選擇83 硬件設(shè)計(jì)93.1讀/寫卡程序113.2 顯示電路123.3 I2C存儲(chǔ)器24C64133.4 監(jiān)控電路概述143.5 上、下位機(jī)通信設(shè)計(jì)143.6 時(shí)鐘電路163.7 蜂鳴器模塊概述164 軟件設(shè)計(jì)184.1讀卡器流程圖讀卡184.2公交收費(fèi)系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)194.3公交管理軟件系統(tǒng)軟件19結(jié)束語23參考文獻(xiàn)24致 謝26附錄 程序清單271 緒論公交如今已成為都市重要的交通工具，收費(fèi)的時(shí)候有人為的收費(fèi)也有采用了智能的收費(fèi)系統(tǒng)。利用智能收費(fèi)先是便利，再是快捷，還有就是有利于減少現(xiàn)金流動(dòng)。公交車智能收費(fèi)系統(tǒng)在公交系統(tǒng)中極大地促進(jìn)了非接觸

10、式IC卡的發(fā)展。國(guó)外已有許多知名的公司已使用這方面的技術(shù)。中國(guó)雖開始較晚，但成長(zhǎng)迅速。公交IC卡作為非接觸卡，操作方便，可靠性高，壽命長(zhǎng)，發(fā)展?jié)摿薮蟆９皇召M(fèi)系統(tǒng)的讀寫操作，只需要將卡在讀寫某一區(qū)間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換裝置附近，沒有任何接觸，使用十分方便，速度快，不易損壞。所以，除了用在公交系統(tǒng)，在門禁、學(xué)校、企業(yè)等人事管理、娛樂場(chǎng)所等領(lǐng)域有極大的應(yīng)用前景。1.1 公交智能收費(fèi)系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)公交車收費(fèi)系統(tǒng)一般采取接觸式IC卡，因?yàn)榭ㄔ谧x寫器上操作時(shí)常造成磨損引起的接觸不良，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸故障，此外卡跟讀寫器的磨擦也極大地減短了卡和讀寫器的使用年限。隨著技術(shù)的進(jìn)步，公交車收費(fèi)系統(tǒng)慢慢地被射

11、頻技術(shù)所替代，即非接觸式的IC卡。讀寫器用射頻識(shí)別技術(shù)為核心，每當(dāng)射頻卡靠近讀寫器的時(shí)候，因受讀寫器的電磁波激勵(lì)的作用，LC諧振電路就開始產(chǎn)生共振和接收電磁波能量。每當(dāng)射頻卡一收集到充足的能量時(shí)，就會(huì)把卡內(nèi)存儲(chǔ)的識(shí)別卡和其他的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線電波，讀者和接受讀者卡上的數(shù)據(jù)和進(jìn)一步的操作。在環(huán)境多變的公交車上，這種收費(fèi)系統(tǒng)一定有很大發(fā)展前景。1.1.1 概述公交智能收費(fèi)體系構(gòu)造復(fù)雜，所以，公交車IC卡的讀寫器最少包含公交車載機(jī)公交車售卡機(jī)、公交車制卡機(jī)的三個(gè)讀寫器。以下主要介紹公交車載機(jī)讀寫器的設(shè)計(jì)，主要部件是由單片機(jī)、MMM微模塊、單片機(jī)、存儲(chǔ)器、和監(jiān)控電路還有PC通信的TC232通訊接口電路等

12、部件構(gòu)成。Mi fare卡專門使用的芯片MF RC500，它是由一個(gè)微型的且最大操作間距達(dá)100mm的Mi fare讀/寫設(shè)備的核心部件，其功能包括調(diào)制、解調(diào)、安全管理和防碰撞機(jī)制等。讀寫器是收取費(fèi)用現(xiàn)場(chǎng)的， 且讀寫器編寫的時(shí)候，只會(huì)進(jìn)行讀卡片的操作，且具備自動(dòng)地收取費(fèi)用的機(jī)能。1.1.2 現(xiàn)狀當(dāng)今，雖然接觸式IC卡在交通中得以普遍的使用。但在接觸IC卡的推廣使用中，慢慢發(fā)現(xiàn)了許多缺點(diǎn)：卡在讀寫器上頻繁的拔插的操作造成的磨損使得接觸性不良，繼而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳送報(bào)錯(cuò)，另外卡與讀寫器之間的磨損也很大縮短了卡和讀寫器的使用年限；而且，此IC卡的通信效率很低，還有再個(gè)插拔卡的動(dòng)作造成的延誤，導(dǎo)致每次交易都

13、要長(zhǎng)久的等待?，F(xiàn)在更多的應(yīng)用不僅對(duì)卡的接口給予了不一樣的需求，而且對(duì)傳統(tǒng)非接觸卡應(yīng)用也提出了更多的需求。起先非接觸卡的指令很簡(jiǎn)單，功能也很少。實(shí)現(xiàn)一個(gè)高難度的操作就像建立一個(gè)普通文件一樣需要對(duì)卡的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)十分熟悉并且需要編很多指令。尤其是卡中大部分資料都是很敏感的，比如剩余金額的數(shù)目，所以在對(duì)這些資料進(jìn)行操作的時(shí)候，萬一出現(xiàn)意外使得操作突然停止，就要面臨怎樣地正確恢復(fù)資料的難題，這非常需要高軟件技巧。以上所有的這些問題都大大防礙了非接觸卡的應(yīng)用創(chuàng)新。然而公交車智能系統(tǒng)非接觸式IC卡也是應(yīng)用里最大的領(lǐng)域之一。自2O03年以來我國(guó)就有許多城市開始陸續(xù)采用非接觸式IC卡的電子車票體系。但也在很多城市

14、中沒有普及開來。人們還不理解公交卡所擁有的優(yōu)勢(shì)，還有就是收費(fèi)體系做的也還不夠完善，比如受公交環(huán)境差的影響使得系統(tǒng)出錯(cuò)率高等。1.1.3 發(fā)展現(xiàn)在國(guó)際ISO擬定了主要兩個(gè)非接觸IC卡國(guó)際準(zhǔn)則，一個(gè)菲利蒲和西門子的公司的TYPE A標(biāo)準(zhǔn)，另外一個(gè)則是摩托羅拉和意法半導(dǎo)體公司的TYPE B標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。然而TYPE A標(biāo)準(zhǔn)。則是目前運(yùn)用較多的一種標(biāo)準(zhǔn)MIFARE標(biāo)準(zhǔn)。TYPE B與A的主要不同是卡跟讀寫器的調(diào)制方式的差異。而TYPE A采用的則是間斷的調(diào)制原理，信息“1”為時(shí)，即有信號(hào)傳到卡，信息顯示是“0”時(shí)，則就無信號(hào)傳到卡，并且時(shí)間的間隔非常短暫，基本不會(huì)影響到卡的正常工作

15、。用這種方式信息區(qū)別會(huì)很明顯，而且受環(huán)境影響的可能性小，很難會(huì)誤操作。然而缺點(diǎn)就是在不斷地傳輸能量到非接觸卡的時(shí)候，能量會(huì)有幾率發(fā)生波動(dòng)。公共汽車上干擾因素很多，打卡時(shí)間又極短，錯(cuò)誤信號(hào)發(fā)生的機(jī)率越小越好，因此，采用TYPE A相對(duì)來會(huì)好很多。而且，鑒于國(guó)情影響，車在較短時(shí)間里使用非接觸CPU卡的可能性小，而使用邏輯加密卡。因?yàn)槭褂梅墙佑|邏輯加密卡時(shí)，因?yàn)闆]有CPU在工作，所以對(duì)能量的持續(xù)性要求很強(qiáng)，因此TYPE A可以很好勝任這工作。我國(guó)引進(jìn)的射頻 IC卡主要有PHILIPS公司的Mi fare和ATMEL公司的Demic卡。制作的IC卡讀寫器可以實(shí)現(xiàn)制卡、售卡、自動(dòng)收費(fèi)等功能，具有安全、方

16、便、快捷、可靠性高等的特點(diǎn)，解決了城市公共交通服務(wù)行業(yè)既頻繁又瑣碎的收費(fèi)管理問題，有廣泛的利用遠(yuǎn)景。在我國(guó)最廣使用的就是Mi fareIC卡。其每一年銷售量達(dá)幾億張的IC卡，促使我國(guó)迅速成為IC卡應(yīng)用發(fā)展速度最快的國(guó)家之一。此外， 近些年售出的非接觸式卡里近一半是在公共交通中使用的。1.2 本文的內(nèi)容此設(shè)計(jì)研究的是公交智能收費(fèi)系統(tǒng)（B）標(biāo)準(zhǔn)，其重點(diǎn)進(jìn)行卡的讀寫程序設(shè)計(jì)，它是以非接觸式通信為技術(shù)基礎(chǔ)。本課題設(shè)計(jì)是以射頻技術(shù)為基礎(chǔ)，鋪以單片機(jī)編程來控制MF RC500的讀寫卡操作，然后卡里的內(nèi)容跟時(shí)鐘信息一起存放在存儲(chǔ)器里，然后顯示模塊顯示卡的扣除費(fèi)用金額等，同時(shí)蜂鳴器在操作無誤時(shí)就響一聲。而DS

17、1232為控制芯片，能解決程序跑飛的問題。然而在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的信息到頂時(shí)，就會(huì)通過TC232和上位機(jī)相接，然后把信息發(fā)給PC機(jī)。2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的基本思想：一有Mifare1射頻卡距離射頻天線100mm內(nèi)時(shí)，讀寫器就能夠獲取到卡中的數(shù)據(jù)信息。然后單片機(jī)把讀取得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，條件符合，蜂嗚器就響一聲。然后把數(shù)據(jù)跟當(dāng)時(shí)的時(shí)間同時(shí)儲(chǔ)存在單片機(jī)EEPROM內(nèi)接著在LED上顯示所讀數(shù)據(jù)。然而當(dāng)無卡在其工作范圍時(shí)，就會(huì)在LED上顯示此刻的時(shí)間。如果讀卡出錯(cuò)，則顯示出錯(cuò)的標(biāo)志。在和上位機(jī)通訊時(shí)，把單片機(jī)里EEPROM存入的信息發(fā)向上位機(jī)。 單片機(jī)的程序主要有：時(shí)鐘生成程序、讀寫卡程序、跟上位機(jī)的中斷通信程序、

18、時(shí)鐘生成程序、顯示驅(qū)動(dòng)程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序、蜂鳴器報(bào)警程序。2.1 硬件設(shè)計(jì)選擇MCU采用單片機(jī)89C52，是因?yàn)?9C52開發(fā)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定。89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器和256字節(jié)的RAM，比51多一倍。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。公交收費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)節(jié)較多，因此，公交

19、非接觸IC 卡的讀寫器至少應(yīng)包括公交售卡機(jī)、公交車載機(jī)和公交制卡機(jī)三個(gè)讀寫器。除了售卡機(jī)要求有鍵盤外，其余的硬件組成大體相同。圖1為非接觸IC卡及其讀寫器硬件電路原理圖，主要由MMM微模塊、單片機(jī)、鍵盤、顯示、存儲(chǔ)器、天線和監(jiān)控電路以及與PC機(jī)通信的TC232串行通信接口電路等部分組成。 圖1 智能系統(tǒng)原理圖2.2 89C52的接口介紹圖2 89C52的引腳圖2.2.1 I/O口介紹P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，

20、P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于

21、內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL

22、）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。2.2.2 89C52的功能口介紹RST： 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作將無效。這一位置 “1”。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位（地址為8

23、EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。中斷寄存器：各中斷允許位在IE寄存器中，六個(gè)中斷源的兩個(gè)優(yōu)先級(jí)也可在IE中設(shè)置。AT89C52有6個(gè)中斷源，2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，IE寄存器控制各中斷位，IP寄存器中6個(gè)中斷源的每一個(gè)可定為2個(gè)優(yōu)先級(jí)。T2CON：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2控制寄存器串行口控制寄存器：SCON是一個(gè)可位尋址的專用寄存器，用于串行數(shù)據(jù)通信的控制。其單元地址為98H，位地址為98H-9FH。REN：接收允許控制位。由軟件置位以允許接收，又由軟件清0來禁止接收。TB8: 是要發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。在方式2或方式3中，要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要由軟件置1或清0。例如，可約定作

24、為奇偶校驗(yàn)位，或在多機(jī)通信中作為區(qū)別地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。RB8：接收到的數(shù)據(jù)的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1中，若（SM2）=0，RB8為接收到的停止位。在方式2或方式3中，RB8為接收到的第9位數(shù)據(jù)。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。在方式0中，第8位發(fā)送結(jié)束時(shí)，由硬件置位。在其它方式的發(fā)送停止位前，由硬件置位。TI置位既表示一幀信息發(fā)送結(jié)束，同時(shí)也是申請(qǐng)中斷，可根據(jù)需要，用軟件查詢的辦法獲得數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢的信息，或用中斷的方式來發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。TI必須用軟件清0。RI：接收中斷標(biāo)志位。在方式0，當(dāng)接收完第8位數(shù)據(jù)后，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中間時(shí)刻由硬件置位（例外情況見于

25、SM2的說明）。RI置位表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，可用查詢的辦法獲知或者用中斷的辦法獲知。RI也必須用軟件清0。電源控制寄存器：PCON寄存器主要是為CHMOS型單片機(jī)的電源控制而設(shè)的專用寄存器，單元地址為87H，最高位SMOD是串口波特率倍增位。當(dāng)SMOD=1時(shí)，串行口波特率加倍。系統(tǒng)復(fù)為時(shí)SMOD=0。AT89C52 有6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷（INT0 和INT1），三個(gè)定時(shí)中斷（定時(shí)器0、1、2）和一個(gè)串行中斷。每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個(gè)中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。如下表所示，IE.6位是不可

26、用的。對(duì)于AT89C52，IE.5位也是不能用的。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫1。它們?yōu)锳T89系列新產(chǎn)品預(yù)留。定時(shí)器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清0。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是TF2 或EXF2激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清0。定時(shí)器0和定時(shí)器1標(biāo)志位TF0 和TF1在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個(gè)周期被電路捕捉下來。然而，定時(shí)器2 的標(biāo)志位TF2 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S2P2被置位，在同一個(gè)周期被電路捕捉下來。2.3 軟件設(shè)計(jì)選擇讀卡器的軟件控制可采用匯編語言和C語言編程，這兩種語言各有各

27、的特點(diǎn)，匯編：效率高，對(duì)硬件的可操控性更強(qiáng)，體積小，不易維護(hù)，可移植性很差且匯編語言是低級(jí)語言，能夠直接操作硬件，并且生成機(jī)器碼的效率高。但匯編對(duì)平臺(tái)的依賴性強(qiáng)，可移植性差，開發(fā)效率低。 C語言：移植性比較好，代碼效率也比較高，可以對(duì)部分硬件直接訪問。開發(fā)效率較高。寫得好的C代碼，可移植性是很好的，很多時(shí)候都不用修改或者只做少量修改。在目前的嵌入式系統(tǒng)中，C語言是使用最廣泛的語言。所以，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用的是匯編語言的軟件設(shè)計(jì)方案。3 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序重點(diǎn)任務(wù)是能夠系統(tǒng)變量初始化，檢測(cè)并且使用IC卡，并將結(jié)果存儲(chǔ)跟顯示、然后記錄送入PC機(jī)中。讀卡器里應(yīng)用I2C存儲(chǔ)器24C64，存儲(chǔ)的內(nèi)

28、容主要是：機(jī)號(hào)(1個(gè)字節(jié))、總金額(3個(gè)字節(jié))和總記錄(2個(gè)字節(jié))。每一張卡的信息應(yīng)該包括：加卡金額(1字節(jié))、卡身份號(hào)(4字節(jié))、售卡日期(2字節(jié))跟售卡人編號(hào)(1字節(jié))。每當(dāng)射頻卡距離天線一定范圍時(shí)，讀卡器就讀到卡中的信息。系統(tǒng)單片機(jī)要把所讀信息進(jìn)行分析和處理，一旦符合條件，就讀卡成功，然后指示燈亮一下，蜂鳴器鳴向一聲。然后卡片數(shù)據(jù)跟此刻時(shí)間一起存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)器24C64里 。同時(shí)LED顯示器上顯示卡所讀數(shù)據(jù)。要是無卡在讀卡器的范圍內(nèi)時(shí)，則LED上顯示此刻的時(shí)間。倘若讀卡出錯(cuò)什么的，并顯示出錯(cuò)了錯(cuò)誤標(biāo)志。則在和上位機(jī)進(jìn)行通訊的時(shí)候，把單片機(jī)里EEPROM歲存儲(chǔ)的信息發(fā)向上位機(jī)。主程序

29、流程如圖3所示：系統(tǒng)初始化裝載密碼開始有卡進(jìn)入是串口中斷卡合法Y讀寫卡操作報(bào) 警 處 理相關(guān)記錄送PC數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)計(jì)數(shù)器滿YYNN數(shù)據(jù)包有效執(zhí)行PC機(jī)命令讀時(shí)鐘及轉(zhuǎn)換顯示時(shí)鐘送LED顯示器顯示相關(guān)信息NNYYN圖3 主程序流程圖3.1讀/寫卡程序初始化退出將扣費(fèi)后的金額寫如卡IC卡防沖突顯示扣費(fèi)后的金額搜尋IC卡扣除規(guī)定金額顯示卡中扣費(fèi)前的余額讀卡中余額認(rèn)證選擇IC卡是否寫卡成功Y寫卡累計(jì)次數(shù)加1累計(jì)次數(shù) 6NNY蜂鳴器響 圖4 讀寫流程圖卡的讀寫過程是相當(dāng)復(fù)雜的一個(gè)執(zhí)行過程，要完成許多的操作指令，調(diào)用很多的函數(shù)。其中應(yīng)該包括裝載密碼，選卡，詢卡，防沖突，讀寫卡，驗(yàn)證密碼，?？ǖ牟?/p>

30、作。并且所有的這些流程都一定要按著固定的順序執(zhí)行。在無Mi fare卡在天線的有效距離里面時(shí)，就會(huì)顯示那個(gè)時(shí)候的時(shí)間，然而一旦有Mi fare卡在天線的有效范圍里的時(shí)候，并且在讀卡程序驗(yàn)證密碼和卡正確無誤后，把讀卡時(shí)間和卡號(hào)以及相關(guān)數(shù)據(jù)信息當(dāng)作一條記錄存儲(chǔ)在E2PROM里，同時(shí)在顯示器上顯示當(dāng)前的金額數(shù)目4。如圖4所示：讀寫器針對(duì)IC卡的操作流程圖。3.2 顯示電路顯示部分采用數(shù)碼顯示，使用串行輸入BCD碼-十進(jìn)制譯碼驅(qū)動(dòng)顯示器件MC14499來完成和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示接口，以顯示輸入的數(shù)據(jù)、讀寫器工作狀態(tài)或讀出卡中剩下和出錯(cuò)的信息等。此器件主要有1個(gè)多路輸出器、1個(gè)鎖存器和1個(gè)20位移位寄存器

31、。當(dāng)輸出器輸出的BCD碼經(jīng)譯碼后，變成小數(shù)點(diǎn)DP和七段碼(abcdefg)輸送到段驅(qū)動(dòng)器輸出。在顯示電路中，用P1口3根I/O口線(P1.0、P1.1、P1.2)分別提供時(shí)鐘信號(hào)(CLK)、串行數(shù)據(jù)(DA)和使能信號(hào)(EN)。MC14499一次可接收20位串行輸入數(shù)據(jù)，前面4位可以用于控制數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)顯示，而后16位則是4個(gè)數(shù)碼管的BCD碼輸入數(shù)據(jù)。而在每幀數(shù)據(jù)傳送之前，必須把EN置0；然后傳送20位數(shù)，數(shù)據(jù)傳送完后，再將EN置1。圖5 顯示流程圖3.3 I2C存儲(chǔ)器24C64讀寫器中設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器選用24CXX系列的串行E2PROM。在車載機(jī)中主要存放乘客IC卡號(hào)、司機(jī)號(hào)和刷卡總數(shù)等

32、信息。正常工作后，每隔一段時(shí)間要把讀寫器拿到公交管理中心將讀寫器儲(chǔ)存的信息回放到PC機(jī)中保存處理。讀寫器中存儲(chǔ)器可采用24C64，其存儲(chǔ)量為8KB，因此最大能存儲(chǔ)1023張售卡記錄。如有需要也可用容量更大的存儲(chǔ)器如24C128或24C256等。24C64為I2C總線的E2PROM。SCL為400kHz時(shí)鐘線，SDA為雙向數(shù)據(jù)線，A2、A1、A0三位為片選地址，即I2C總線上最多可并聯(lián)8個(gè)串行E2PROM芯片。對(duì)E2PROM的操作方式由讀寫控制命令字決定，如下圖所示。其中"1010"為4位讀寫控制碼，R/W為讀寫控制位："0"為寫操作，"1&qu

33、ot;為讀操作。所以結(jié)合電路圖可知A2H為寫控制命令字，A3H為讀控制命令字。對(duì)存儲(chǔ)器寫操作，首先，單片機(jī)向24C64發(fā)一個(gè)START命令，產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)；然后，發(fā)寫命令控制字(如A2H)。當(dāng)24C64應(yīng)答后，進(jìn)入一個(gè)寫周期，再由單片機(jī)發(fā)送寫數(shù)據(jù)地址，即確定數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器的哪個(gè)地址；當(dāng)有應(yīng)答，單片機(jī)將要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送入到SDA數(shù)據(jù)線上；寫周期結(jié)束時(shí)，單片機(jī)再發(fā)一停止位(STOP)。對(duì)存儲(chǔ)器讀操作，首先，單片機(jī)向24C64發(fā)一個(gè)START命令，產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)；然后由單片機(jī)給出讀數(shù)據(jù)地址；發(fā)送成功后，單片機(jī)又向24C64發(fā)一個(gè)START命令，產(chǎn)生開始條件，然后發(fā)讀命令控制字(A3H)；當(dāng)24C64應(yīng)答

34、后，進(jìn)入一個(gè)讀周期，單片機(jī)從SDA數(shù)據(jù)線上讀出指定存儲(chǔ)地址中的數(shù)據(jù)。讀周期結(jié)束時(shí)，單片機(jī)再發(fā)一停止位(STOP)。值得注意的是，對(duì)存儲(chǔ)器操作時(shí)，每讀寫一個(gè)字節(jié)，單片機(jī)必須送一個(gè)應(yīng)答位(ACK)，釋放一下SDA數(shù)據(jù)線，以便存儲(chǔ)器能繼續(xù)接收數(shù)據(jù)圖6 24C64讀寫流程圖3.4 監(jiān)控電路概述監(jiān)控電路為DS1232L芯片又稱看門狗定時(shí)器，功能是：斷電和上電時(shí)向89C52產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)；看門狗進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控，以防范死機(jī)的出現(xiàn)。該定時(shí)器的ST信號(hào)能夠在微處理器的數(shù)據(jù)信號(hào)、控制信號(hào)或地址信號(hào)里獲得，但是不管哪一種信號(hào)都必須能周期性的訪問DS1232。在DS1232計(jì)數(shù)沒有溢出時(shí)單片機(jī)發(fā)一信號(hào)就能使DS1232再

35、進(jìn)行重新計(jì)數(shù)，若一定時(shí)間內(nèi)DS1232計(jì)數(shù)清零未完車，則DS1232就會(huì)發(fā)復(fù)位信號(hào)來促使單片機(jī)復(fù)位。所以編程的時(shí)候，必須在一定時(shí)間內(nèi)給ST腳發(fā)送一個(gè)信號(hào)。3.5上、下位機(jī)通信設(shè)計(jì)通過232 TTL電平實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信（05V）和RS232電平（+ 1010V）轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)讓全部車輛機(jī)器救卡的銷售記錄。本設(shè)計(jì)采用中斷方式，在此基礎(chǔ)上，若用方式1、2，則當(dāng)1幀的數(shù)據(jù)接收或發(fā)送完后，TI/RI就會(huì)自動(dòng)置為1，然后請(qǐng)求串行中斷，但若是CPU中斷，就進(jìn)行串行中斷，使得TI/RI清0而再次中斷。方式1是10位異步通信方式，其包括1個(gè)停止位，8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)起始位。而波特率是由串口控制寄存器SMOD

36、的狀態(tài)和定時(shí)器T1的溢出率決定，在CPU晶振是11.0592MHz時(shí)，波特率就為9600b/s。SBUF執(zhí)行寫操作就可以啟動(dòng)發(fā)送，當(dāng)在發(fā)送移位時(shí)鐘的同時(shí)，就從TXD先送出起始位，然后是8位數(shù)據(jù)位，最后是停止位，這樣來完成1幀數(shù)據(jù)的發(fā)送，中斷標(biāo)志TI置位。在允許接收的條件下(REN1)，當(dāng)接收來自負(fù)跳變?yōu)?至0，即被當(dāng)成1幀數(shù)據(jù)的起始位，啟動(dòng)1次接收過程。當(dāng)8位數(shù)據(jù)接收完，并檢測(cè)到高電平停止位后，就把收到的8位數(shù)據(jù)裝入SBUF，置位RI，1幀數(shù)據(jù)的接收過程完成。發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)從TXD引腳輸出，當(dāng)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF時(shí)，就啟動(dòng)發(fā)送。發(fā)送一幀數(shù)據(jù)后，有硬件將TI置1，并申請(qǐng)中斷，通知CPU可以發(fā)

37、送下一個(gè)數(shù)據(jù)，單片機(jī)即從存儲(chǔ)器中將歷史記錄數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī)。圖7為下位機(jī)發(fā)送流程圖：關(guān)中斷去數(shù)據(jù)首址去記錄個(gè)數(shù)讀24C64打開TC232發(fā)送數(shù)據(jù)關(guān)閉TC232發(fā)送完NY圖7 下位機(jī)發(fā)送流程圖3.6 時(shí)鐘電路下圖為DS1302的實(shí)時(shí)時(shí)間流程。單片機(jī)對(duì)DS1302的讀寫控制主要包括讀取DS1302的時(shí)間和日期和DS1302的初始化，初始化過程即給DS1302賦予初始日期和時(shí)間，當(dāng)時(shí)鐘芯片啟動(dòng)后，在新的初始化指令沒有接收到的情況下，就會(huì)一直不停地運(yùn)行其內(nèi)部的時(shí)鐘，以保證時(shí)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性；單片機(jī)在任何時(shí)候都可以通過讀取DS1302內(nèi)部時(shí)間和日期復(fù)位端產(chǎn)生一個(gè)高電平寫1302地址延時(shí)一段時(shí)間將該地址的

38、數(shù)據(jù)讀出地址增加顯示數(shù)據(jù)地址增加向該地址寫數(shù)據(jù)使DS1302不具有寫保護(hù)復(fù)位產(chǎn)生一個(gè)高電平寫1302地址變量初始化延時(shí)一段時(shí)間開始數(shù)據(jù)寫完了嗎？N數(shù)據(jù)讀完了嗎YYN。 圖8 DS1302實(shí)時(shí)時(shí)間流程3.7 蜂鳴器模塊概述蜂鳴器程序：本程序通過在P1.7送出的音頻范圍的方波，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出響聲，其中延時(shí)子程序的作用是使輸出在人耳朵聽覺能力之內(nèi)的20KHZ以下的方波頻率，要是沒有延時(shí)程序的話，輸出頻率將會(huì)大大地超出人耳朵的聽覺能力范圍，我們就不能聽到發(fā)出聲音。只要更改延時(shí)常數(shù)，就可以改變輸出頻率，也就可以調(diào)整音調(diào)。所以我們可以更改#228為其他值，以改變蜂鳴器音調(diào)來達(dá)到我們的目的。蜂鳴器連接圖如圖

39、9所示：圖9 蜂鳴器連接圖4 軟件設(shè)計(jì)4.1讀卡器流程圖讀卡器軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖10所示：首先單片機(jī)接通電源開始初始化等待ibutton接觸，當(dāng)有ibutton接觸的時(shí)候讀取其中的數(shù)值并對(duì)其進(jìn)行減法操作所得數(shù)值返回ibutton，然后送數(shù)碼管顯示，最后把減去的金額送到I2C存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，完成一次交易后單片機(jī)將又繼續(xù)等待ibutton接觸。圖10 讀卡器軟件設(shè)計(jì)流程圖4.2公交收費(fèi)系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)公交收費(fèi)軟件應(yīng)能實(shí)現(xiàn)如下圖11所示的基本功能，IC卡收費(fèi)PC機(jī)程序用卡管理車輛人員管理數(shù)據(jù)回收與查詢?nèi)粘?bào)表處理系統(tǒng)管理日/月營(yíng)業(yè)報(bào)表充值報(bào)表用戶權(quán)限管理數(shù)據(jù)維護(hù)圖11公交收費(fèi)軟件功能框圖4.3公交管理軟

40、件系統(tǒng)軟件本設(shè)計(jì)的公交管理軟件系統(tǒng)軟件采用成熟的公交收費(fèi)管理軟件。該軟件是由深圳市卡聯(lián)科技有限公司開發(fā)，具體的功能界面截圖如下。圖12系統(tǒng)登錄界面圖13 開卡明細(xì)界面圖14 退卡明細(xì)界面圖15 注銷卡明細(xì)報(bào)表界面圖16用戶余額明細(xì)報(bào)表界面圖18個(gè)人消費(fèi)記錄報(bào)表界面圖18個(gè)人消費(fèi)匯總報(bào)表界面圖19 司機(jī)出勤報(bào)表界面圖 20 終端匯總報(bào)表界面結(jié)束語該課題研究的公交智能收費(fèi)系統(tǒng)在許多城市的公交交通中有著極為廣泛運(yùn)用，它使用射頻技術(shù)為前提，課題設(shè)計(jì)的Mifare系列射頻卡讀寫器可以進(jìn)行多種Mi fare系列射頻卡讀寫操作,從而能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行通信。讀寫器在大約010CM范圍內(nèi)可以對(duì)卡片進(jìn)行非接觸通

41、訊操作，操作的時(shí)候沒有方向的要求，銀耳使用起來非常的方便、快捷。對(duì)于其可靠性：因?yàn)楹妥x寫器之間沒有機(jī)械性接觸，所以能夠避免因?yàn)榻佑|讀寫的磨損而造成的物理損傷引起的故障，如接觸不良、芯片脫落、粗暴插卡、彎曲損壞等。 此外非接觸卡中還有快速防沖突機(jī)制，該機(jī)制能防止卡片與卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾混淆的功能，因此可以進(jìn)行“同時(shí)”對(duì)多張卡的并行處理優(yōu)點(diǎn)，從而提高系統(tǒng)工作效率與速度。 當(dāng)然接觸式卡的序列號(hào)是不能更改的，由于制造廠家固化的原因而是不可以更改的?？ㄖ懈魃葏^(qū)都有各自獨(dú)立的訪問條件和操作密碼，讀寫器跟卡之間使用雙向驗(yàn)證的機(jī)制，運(yùn)行過程里全部數(shù)據(jù)都是加密的。乘車刷卡的時(shí)候，只要把卡的卡面靠近刷卡區(qū)并且停

42、留大約0.3秒的樣子,就可以完成乘車?yán)U費(fèi)的流程，同時(shí)顯示屏上會(huì)顯示卡內(nèi)余額跟本次乘車的消費(fèi)金額。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)公交卡的系統(tǒng)已經(jīng)有了多年的研究，但是非接觸式射頻系統(tǒng)如公交智能收費(fèi)系統(tǒng)（B）研究過程也才幾年的時(shí)間。此射頻卡讀寫器系統(tǒng)讀寫非接觸式IC卡片方便、迅速、可靠、安全，這種卡優(yōu)點(diǎn)足以取代目前仍在使用的接觸式IC卡讀寫器和磁卡，它的出現(xiàn)代表了科學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向，以及其擁有的巨大發(fā)展和應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)1 楊振野. IC卡技術(shù)及其應(yīng)用 .北京：科學(xué)出版社, 2006 .7Yang Zhenye. The IC card technology and its application M.Beijin

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48、,2004.5Zhao Jiong. Serial data transmission protocol (M) analysis. Computer Engineering, 2004.513Gofton.P.W（美）. 精通串行通信. 電子工業(yè)出版社, 1995.2Gofton.P.W (USA).Proficient in serial communication (M). Publishing House of electronics industry, 1995.214Carl.J.Wiseman. RF與無線技術(shù)精要（英文版）. 電子工業(yè)出版社, 2003.6Essentials

49、of Carl.J.Wiseman. RF and wireless technology (English version) (M). Publishing House of electronics industry, 2003.615Jon B.Hagen. 射頻電子學(xué)（英文）.機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.4Jon B.Hagen. RF electronics (English) (M).Mechanical Industry Press, 2005.4致謝首先我要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師,本文是在他的精心指導(dǎo)下才得以完成的，從論文的選題到最后的審稿、定稿無不傾注了指導(dǎo)老師辛勤的汗水。在課

50、題設(shè)計(jì)期間，得到了許多同學(xué)的幫助和支持。設(shè)計(jì)初期，在黃老師的指導(dǎo)下通過上網(wǎng)查大量的資料、翻閱相關(guān)的書籍，使我們手頭掌握了大量的課題資料，對(duì)設(shè)計(jì)課題的內(nèi)容有了充分的了解，設(shè)計(jì)的思路也逐步變的清晰，經(jīng)過一個(gè)多月的辛勤努力，還有老師的幫助下終于如期完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于時(shí)間倉(cāng)促，設(shè)計(jì)中難免會(huì)存在一些不足。最后，再次向在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我關(guān)懷和幫助的所有的老師和同學(xué)們表示深深的感謝！附錄程序清單Request （請(qǐng)求應(yīng)答）程序：NOP NOP MOV A，#0CH ；設(shè)置STACON MOV R0，#01H MOVX R0，A MOV A，#0EH ；設(shè)置BAUDRATE MOV R0，#05H MOVX

51、 R0，A MOV A，#0C0H ；設(shè)置ENABLE MOV R0，#02H MOVX R0，A MOV A，#0C6H ；設(shè)置MODE MOV R0，#07H MOVX R0，A MOV A，#0CH ；再次設(shè)置STACON MOV R0，#01H MOVX R0，A MOV A，#02H ；設(shè)置RCODE MOV R0，#0EH MOVX R0，A MOV A，#07H ；設(shè)置BCNTS=7bits MOV R0，#03H MOVX R0，A MOV A，#10H ；設(shè)置BCNTR=2Bytes MOV R0，#04H MOVX R0，AJUDGE_COMMAND：；選擇REQ STD還是REQ ALL MOV A，R2 XRL A，#01H JNZ RQT_STDRQT_ALL： MOV A，#52H SJMP RQT_NEXTRQT_STD： MOV A，#26HRQT_NEXT： MOV R0，#00H；發(fā)送命令碼 MOVX R0，A NOP MOV A，#0AH ；設(shè)置TO