IC卡自動加油機設(shè)計畢業(yè)論文

1、長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）I 摘摘 要要隨著人們生活水平的不斷提高，消費水平也日漸增高，而在日常生活中，現(xiàn)金交易的不易攜帶、容易丟失、流通不方便情況給人們生活帶來了很多不利，現(xiàn)代化城市開始朝著一卡通方向發(fā)展。IC 卡(Integrated Circuit Card，集成電路卡)是將一個微電子芯片嵌入符合 ISO7816 標(biāo)準(zhǔn)的卡基中的新型卡片，主要嵌有IC（E2PROM，有的還有 CPU） 。由于它保存的信息比較可靠安全、可以高達幾萬次的讀寫，所以大量應(yīng)用于公交車票 、飯票 、保健卡、收費系統(tǒng)等。本設(shè)計是一種 IC 卡自動加油機。它是基于 IC 卡技術(shù)、單片機技術(shù)和電子技術(shù)，輔以

2、各種功能的接口電路設(shè)計的具有自動計量、自動收費和統(tǒng)計功能的 IC 卡加油機。 文章中介紹了元器件和芯片的選擇，給出了硬件和軟件的實現(xiàn)，并對主要電路進行了分析。 本設(shè)計的 IC 卡加油機的硬件系統(tǒng)由AT89C51、74LS373、ADC0809、SSR600、SLE4442 等組成。由 ADC0809 完成對輸入電壓的測取與轉(zhuǎn)換，由繼電器完成對油泵的起、停的控制，由流量傳感器檢測加油量。文章還對系統(tǒng)采用的抗干擾措施作了簡單的介紹。 本設(shè)計的 IC 卡加油機的系統(tǒng)軟件包括主程序、中斷服務(wù)程序和兩個子程序。 此設(shè)計的 IC 卡自動加油機具有精度高、功能強、實用簡單等特點，使用表明操作方便、讀寫可靠效

3、果良好。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: : IC 卡 加油機 單片機長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）IIAbstractAbstractAs people living standard rise ceaselessly, consumption level is also increased, and in daily life, cash transactions not carry, easy to lose, circulation is not convenient for people to life with many adverse, modern city start toward

4、card direction. IC Card (Integrated Circuit Card, Integrated circuits, luca) is a microelectronics chip embedded with ISO 7816 standard Card of the new Card, main studded with IC (E2PROM chips was, and some still have CPU). Because it holds information more reliable safety, can be as high as tens of

5、 time, speaking, reading and writing, so a large application in bus fare, meal ticket, health card, charge system, etc.This design is a type of IC card tanker. The IC card tanker system developed by means of IC card, single-chip and electronic technology. It has auto-measuring, auto-charging and sta

6、tistics-gathering functions.In the text, introduces the chose of components and chips. The realization of hardware and software is detail given. And the main circuit is minutely dissected.The hardware system is made of AT89C51, 74LS373, ADC0809, SSR6OO, and SLE4442 and so on. The ADC0809 is use to c

7、heck and given voltage current and input voltage, relay control the oil Pump stop or run. The flow sensor examination adds the oil mass. And the system describes and adjusts the approach to anti interference.This design software system including master procedures, interrupt service procedures and se

8、veral stature procedures.This system has so mach character, such as, high precise, better 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）IIIability, advance and convenient use and to on .The tanker is easy to use and reliable to read or write, and it makes good effect.Keywords:Keywords: IC card tanker single-chip長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢

9、業(yè)設(shè)計（論文）IV目目 錄錄第第 1 1 章章 緒緒 論論.- 1 -1.1 IC 卡自動加油機概述 .- 1 -1.2 加油機發(fā)展及現(xiàn)狀.- 2 -1.3 IC 卡應(yīng)用現(xiàn)狀 .- 3 -第第 2 2 章章 ICIC 卡自動加油機方案的確定卡自動加油機方案的確定 .- 5 -2.1 IC 卡自動加油機的工作原理 .- 5 -2.2 IC 卡自動加油機的總體方案 .- 6 -2.3 IC 卡的選擇 .- 7 -2.3.1 IC 卡應(yīng)用的安全性和可靠性.- 7 -2.3.2 SLE4442 簡介.- 8 -2.4 單片機的選擇.- 12 -2.4.1 單片機應(yīng)用概況 .- 12 -2.4.2 AT

10、89C51 功能簡介.- 13 -2.5 流量計的選擇.- 15 -2.5.1 影響加油機加油量準(zhǔn)確度的因素 .- 15 -2.5.2 渦街流量計 .- 16 -2.5.3 渦街流量計型號的選用 .- 17 -第第 3 3 章章 ICIC 卡自動加油機的硬件設(shè)計卡自動加油機的硬件設(shè)計 .- 18 -3.1 硬件系統(tǒng)的設(shè)計原則.- 18 -3.2 數(shù)據(jù)采集通道的設(shè)計.- 19 -3.2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換 .- 19 -3.2.2 數(shù)據(jù)采集電路 .- 20 -長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）V3.3 AT89C51 的復(fù)位電路 .- 21 -3.4 AT89C51 單片機的系統(tǒng)擴展 .- 22

11、 -3.4.1 AT89C51 擴展的三總線.- 22 -3.4.2 片外 EPROM 的擴展 .- 23 -3.4.3 片外 RAM 的擴展 .- 25 -3.4.4 I/O 口擴展.- 27 -3.5 后向通道配置.- 29 -3.5.1 固態(tài)繼電器工作原理 .- 30 -3.5.2 后向通道電路圖 .- 30 -3.6 鍵盤接口及顯示接口電路.- 31 -3.6.1 鍵盤接口電路.- 31 -3.6.2 報警及 LED 顯示 .- 33 -3.7 IC 卡接口電路 .- 34 -3.8 提高系統(tǒng)運行的可靠性.- 35 -3.8.1 硬件的干擾要素 .- 35 -3.8.2 “看門狗” 電

12、路 .- 35 -第第 4 4 章章 ICIC 卡自動加油機軟件設(shè)計卡自動加油機軟件設(shè)計 .- 37 -4.1 軟件設(shè)計思想.- 37 -4.2 主程序流程圖.- 38 -4.3 中斷服務(wù)程序和 IC 卡安全碼校驗程序流程圖.- 39 -4.4 鍵盤掃描程序流程圖.- 40 -4.5 顯示程序流程圖.- 41 -總總 結(jié)結(jié).- 42 -致致 謝謝.- 43 -參考文獻參考文獻.- 44 -附錄附錄 1 1：ICIC 卡自動加油機原理圖卡自動加油機原理圖.- 45 -附錄附錄 2 2：主程序：主程序 .- 46 -長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）VI附錄附錄 3 3：中斷服務(wù)程序清單：中

13、斷服務(wù)程序清單 .- 51 -附錄附錄 4 4：鍵盤掃描程序清單：鍵盤掃描程序清單 .- 54 -附錄附錄 5 5：顯示程序清單：顯示程序清單 .- 56 -長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 1 -第第 1 1 章章 緒緒 論論1.11.1 ICIC 卡自動加油機概述卡自動加油機概述隨著經(jīng)濟的發(fā)展，交通運輸業(yè)日益繁榮，汽車購買量也在迅速激增，使得加油行業(yè)的工作變得十分繁重。從以下兩方面都使傳統(tǒng)的加油服務(wù)業(yè)，表現(xiàn)出無從掩飾的劣勢：1.陳舊的機械計數(shù)式加油機，功能單一，整個加油過程需要人工直接干預(yù)， 這樣不僅勞動強度大，而且工作效率也相當(dāng)?shù)汀?yán)重影響了加油站的運行效率，更不能適應(yīng)高效率、

14、快節(jié)奏的現(xiàn)代化生活。 2.傳統(tǒng)的成品油交易采用現(xiàn)金或者油票進行交易，對買賣雙方及其不便，同時存在經(jīng)濟漏洞，給加油站造成很大損失，油票、現(xiàn)金交易的弊端也會給用戶帶來不必要的損失。隨著我國“金卡”工程的不斷深入實施，IC 卡取代現(xiàn)金和油票進行交易，也成了大勢所趨。IC 卡自動加油機在這種情況下應(yīng)勢而生，它不僅取代了人工計量，實現(xiàn)了加油機的加油過程自動化，增加應(yīng)用的 IC 卡技術(shù)也取代了人工結(jié)算，實現(xiàn)了加油和管理的自動化，是符合時代要求的新一代智能加油機。當(dāng)用戶插入一張有效的 IC 卡，系統(tǒng)會提示輸入密碼，用戶在鍵入正確的密碼之后，即可輸入購油量，在確認(rèn)卡上剩余金額充足的情況下，開啟自動加油機中油泵

15、電機和出油電磁閥，開始加油過程。系統(tǒng)不斷累計加油量，一旦達到用戶所購油量，便會隨即發(fā)出指令去關(guān)閉油閥，終止加油過程，并將核算過消費金額之后的余額計入用戶卡中，最后退卡。IC 卡自動加油機將實現(xiàn)以下功能：1.根據(jù)購油量，自動執(zhí)行供油。2.顯示功能。IC 卡自動加油機設(shè)有 LED 液晶顯示器，可以顯示卡中剩余金額、所加油量以及相應(yīng)金額等。3.自動報警功能。當(dāng)讀卡器遇到非法卡或者卡中余額不足時，加油機通過指示長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 2 -燈和蜂鳴器發(fā)出聲光警報。 4.安全可靠性。對 IC 卡用軟件方法進行數(shù)據(jù)加密，避免不合法的卡在加油機上使用。1.21.2 加油機發(fā)展及現(xiàn)狀加油機

16、發(fā)展及現(xiàn)狀加油機產(chǎn)業(yè)是伴隨汽車工業(yè)和交通運輸業(yè)而產(chǎn)生發(fā)展的。世界上最早的加油機始于二十世紀(jì)初，近百年來加油機產(chǎn)業(yè)有了很大發(fā)展，由最初的手搖加油機發(fā)展到了現(xiàn)代高性能、多功能的加油機。隨著相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)理論和制造技術(shù)的進步，加油機液壓部件有了很大發(fā)展和提高，計量更加準(zhǔn)確、噪聲下降、可靠性提高、環(huán)保功能得到加強；隨著電子科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代加油機采用了電腦控制、電子顯示記數(shù)、IC 卡結(jié)算、中央管理機等先進技術(shù)；貯油罐監(jiān)測技術(shù)和油氣回收技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用；相應(yīng)的報警和服務(wù)設(shè)備也發(fā)展起來了。我國加油機產(chǎn)業(yè)起步較晚，直至二十世紀(jì)六、七十年代，北京、上海、天津和青島等地才相繼開始研制、生產(chǎn)加油機，開始了我

17、國加油機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史。改革開放以來，特別是進入二十世紀(jì)九十年代后，我國的加油機產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快。國產(chǎn)加油機的科技含量不斷提高。二十世紀(jì)八十年代中期，國內(nèi)開始研制電腦加油機。二十世紀(jì)九十年代中期，國內(nèi)電腦加油機逐步取代了機械輪記數(shù)的加油機。隨著電腦加油機的出現(xiàn)，加油機的功能有了很大擴展，實現(xiàn)了自動記價和預(yù)置加油。人類的生存和發(fā)展越來越離不開石油，加油機是石油產(chǎn)業(yè)的末端產(chǎn)品，其地位在人類社會生活中顯得更加重要。世界科學(xué)技術(shù)的進步一定會帶來加油機技術(shù)的更大進步，未來的加油機會朝著計量更加準(zhǔn)確、低能耗、高可靠性、控制功能完善、低噪聲和環(huán)保功能突出等方向發(fā)展。1.加油機功能操作自動化為了盡可能簡化加油手續(xù)

18、，方便顧客操作，保證加油量和結(jié)算準(zhǔn)確性，采用微電腦技術(shù)和自動控制技術(shù)將加油機制造成智能化機型，即在原加油機上增加控制與管理功能，以實現(xiàn)加油開關(guān)控制、加油參數(shù)運行的顯示、加油單價和總價的顯示、數(shù)據(jù)積累和單據(jù)打印、防靜電和防溢油連鎖、事故報警和判斷指示等自動長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 3 -化。2.加油機安全措施多層次，加油機的安全性是加油站和被加油車以及加油人員安全的重要保障，必須做到多層次、全方位。3.加油機顯示信息多條款。加油機可以顯示用戶關(guān)心的一切信息，如可預(yù)置加油量、顯示實際加油量、瞬時加油量、油品單價和應(yīng)付金額等等。4.加油機操作方式多媒體。加油機操作方式適應(yīng)加油管理的

19、一系列改革，更多地采用高科技，增加新的控制方式，逐步代替人工開票、人工監(jiān)視流量表、人工控制加油槍、人工控制加油量的傳統(tǒng)模式。1.31.3 ICIC 卡應(yīng)用現(xiàn)狀卡應(yīng)用現(xiàn)狀I(lǐng)C 卡，又稱集成電路卡（Integrated Card） ，也通常翻譯為智能卡、聰明卡。IC 卡是信息技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物，是繼條碼卡、磁卡之后推出的新一代識別卡，為現(xiàn)代信息處理和傳輸提東了一種全新的手段。被公認(rèn)為是世界上最小的個人計算機。IC 卡的最初設(shè)想是由日本人提出來的。1969 年 12 月，日本的有村國孝提出一種制造安全可靠的信用卡方法，并于1970 年獲得專利，那時叫 ID 卡(1dentification Card

20、)。1974 年，法國的羅蘭莫雷諾(Roland Moreno)發(fā)明了帶集成電路芯片的塑料卡 片，并取得了專利權(quán)，這就是早期的 IC 卡。1976 年法國布爾(Bull)公司研制出世界第一枚 IC 卡。1984 年，法國的 PTT(Posts，Telegraphs and Telephones)將 IC 卡用于電話 卡，由于 IC 卡具有良好的安全性和可靠性，獲得了意想不到的成功。隨后，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1SO，International Standardization Organization) 與國際電工委員會(1EC，International Electronic Commission)

21、的聯(lián)合技術(shù)委員會為之制訂了一系列的國際標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，極大地推動了 IC 卡的研究和發(fā)展。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 4 -國際上不少國家由于受到當(dāng)時歷史條件和技術(shù)發(fā)展的限制，都是先發(fā)展磁卡，其中大多數(shù)國家磁卡己發(fā)展得相當(dāng)普遍，擁有數(shù)量龐大的磁卡應(yīng)用設(shè)備，若要將其完全改造成 IC 卡讀寫設(shè)備將是相當(dāng)困難的。此外，伴隨著使用磁卡犯罪現(xiàn)象的日趨嚴(yán)重.采用 IC 卡己成為勢在必行的潮流。IC 卡可以最有效地杜絕惡性透支，便于正常用款、存款，其內(nèi)部有各種安全措施，可免除偽造，它無須計算機網(wǎng)絡(luò)的實時支持，可脫機作業(yè)，還可以實現(xiàn)一卡多用。因此普遍受到人們的贊譽和青睞，根據(jù)我國國情，我們沒有必要

22、也不應(yīng)該重復(fù)走國外的老路，而應(yīng)盡快開發(fā)適用于我國的 IC 卡。我國致力的經(jīng)濟信息化建設(shè)，其中以“金橋” 、 “金卡” 、 “金關(guān)”三金工程為代表。 “金卡”工程就是電子貨幣工程，是推進我國國民經(jīng)濟信息化的重要工程之一，它以磁卡和 IC 卡為媒介，利用郵電部、人民銀行現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源為銀行、商貿(mào)和旅游等部門服務(wù)。由于 IC 卡相對磁卡而言，不但具有防水、防潮、防磁和極高的安全、保密防偽能力，而且使用壽命長，因而是“金卡”工程的首選產(chǎn)品，廣泛因用于金融、電訊、交通、服務(wù)等多個部門。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 5 -第第 2 2 章章 ICIC 卡自動加油機方案的確定卡自動加油機方案的

23、確定2.12.1 ICIC 卡自動加油機的工作原理卡自動加油機的工作原理本設(shè)計的 IC 卡自動加油機，是用戶憑發(fā)放的“油量儲值 IC 卡”加油，管理人員通過“油量統(tǒng)計 IC 卡”對油量的使用情況進行管理，取代了傳統(tǒng)的人工登記、結(jié)算的管理方式，實現(xiàn)了加油與管理的自動化。加油時，渦街流量計輸出的電脈沖信號通過光電隔離、A/D 轉(zhuǎn)換后送至微處理器，微處理器發(fā)出控制信號，經(jīng)晶體管功放帶動繼電器來控制油泵電機的啟停，實現(xiàn)自動加油。微處理器連接并受控制于 IC 卡、RAM 存儲器、鍵盤、顯示器、鍵盤顯示控制器。當(dāng)用戶插入一張有效的 IC 卡，系統(tǒng)會提示輸入密碼，用戶在鍵入正確的密碼之后，即可輸入購油量，在

24、確認(rèn)卡上剩余金額充足的情況下，開啟自動加油機中油泵電機和出油電磁閥，開始加油過程。系統(tǒng)不斷累計加油量，一旦達到用戶所購油量，便會隨即發(fā)出指令去關(guān)閉油閥，終止加油過程，并將核算消費金額之后的余額計入用戶卡中，最后退卡。根據(jù)用戶需要，加油通常有兩種方式：非定量加油和定量加油。1.非定量加油是指不預(yù)先設(shè)定加油量的加油方式。采取這種方式加油時，只長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 6 -IC卡接口鍵盤顯示看門狗及低電平檢測光電隔離信號處理渦街流量計功能驅(qū)動INT1P1.0-7RXDTXDRESETP2.7 P2.6INT0P2.5油泵與電磁閥鎖存器NVSRAMT0-1P2.0-3P0.0-7需

25、將 IC 卡插入 IC 卡加油控制器中，摘下油槍后即可開始加油。當(dāng)油箱加滿或加至需要量時，可停止加油，掛槍后系統(tǒng)自動進行結(jié)算，然后退卡。2.定量加油是指預(yù)先給定加油量，然后進行加油。當(dāng)用戶使用現(xiàn)金或油票加油時，一般采用這種方式采用這種方式加油，加油員將自己的加油卡插入 IC 卡加油控制器，從鍵盤輸入需加油的數(shù)量后，用戶即可自行摘槍加油。當(dāng)油量加到預(yù)設(shè)油量時，加機自動停泵。2.22.2 ICIC 卡自動加油機的總體方案卡自動加油機的總體方案本加油機控制系統(tǒng)由單片機及存儲器、測量及控制、IC 卡接口、鍵盤及顯示、看門狗等部分所組成，其硬件原理框圖如圖 2-1 所示。整機控制系統(tǒng)的核心是一片性價比較

26、高的 AT89C51 單片機。內(nèi)含 4K 字節(jié)的 EEPROM 作為系統(tǒng)的程序存儲器，從而簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。另外擴展一片 NVSRAM DCM0064(8K 字節(jié))作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲器用以存儲用戶的加油信息。因非易失性SRAMNVSRAM(Nonvolatile SRAM)既有 EPROM 的不易失性，即斷電后數(shù)據(jù)不變，又像普通 SRAM 一樣可快速讀寫數(shù)據(jù)，讀寫次數(shù)無限制。在系統(tǒng)中它的功耗很小，而且連接方法也很簡單。加油量檢測使用精度較高的渦街流量傳感器。它輸出的電脈沖頻率和流量成線性關(guān)系，同時測量范圍寬、重復(fù)性好。而且便于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離無損測量。其電脈沖信號經(jīng)放大處理后通過光電隔離(TLP521

27、)作為單片機外部中斷 0 的輸入信號INTO，這樣結(jié)合定時器 T0 就可測頻。單片機的 P2.5，通過晶體管功放后帶動 12V低壓繼電器(SSR)，由繼電器的觸點控制油泵電機的啟停接觸器的線圈及油路通斷電磁閥的線圈，以實現(xiàn)自動加油。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 7 -圖 2-1 IC 卡自動加油機硬件原理圖2.32.3 ICIC 卡的選擇卡的選擇2.3.12.3.1 ICIC 卡應(yīng)用的安全性和可靠性卡應(yīng)用的安全性和可靠性1.IC 卡的標(biāo)準(zhǔn)接觸型 IC 卡的國際標(biāo)準(zhǔn)是最廣為人知的 ISO7816，我國一經(jīng)采用其第1、2、3 部分作為國家標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)主要定義了塑料基片的物理和尺寸特性

28、、觸點的尺寸和位置、信息交換的底層協(xié)議描述。按照國際標(biāo)準(zhǔn) ISO7816 對接觸式 IC 卡的規(guī)定，在 IC 芯片上覆蓋有 6 或者 8個觸點和外部設(shè)備進行通信。按 ISO 標(biāo)準(zhǔn)，IC 卡芯片的觸點及其定義如下。(1) C1（VCC）：IC 卡工作電源。(2) C2（RST）：復(fù)位信號（可選） 。(3) C3（CLK）：有關(guān)信號的定時與同步。(4) C5（GND）：接地。(5) C6（VPP）：存儲器編程電源（可選） 。(6) C7（I/O）：IC 卡中串行數(shù)據(jù)的輸入/輸出。剩下的兩個觸點（C4、C8）視不同情況可在有關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)中予以定義。2.IC 卡類型的選擇根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不用，IC 卡可以分

29、為金融卡和非金融卡兩大類；從 IC 卡的讀/寫方法上來分類，有接觸型和非接觸型兩種；另外，根據(jù) IC 卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)還可以分為存儲卡、邏輯加密卡和 CPU 卡。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 8 -根據(jù)實際使用的安全性和可靠性，以及方便性和實用性，應(yīng)選接觸型 IC 卡，內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)該是邏輯加密型。3.IC 卡瞬間掉電測試IC 卡瞬間掉電是兩個原因造成的，一個是因為 IC 卡卡座質(zhì)量不好，經(jīng)過長期插卡、拔卡，使 IC 卡和卡座觸點之間接觸不良；第二個原因是人為的插卡不當(dāng)或帶電非法拔卡。若瞬間掉電發(fā)生在卡的個人化過程中，將導(dǎo)致有關(guān)信息寫入錯誤，使該卡成為廢卡。若瞬間掉電發(fā)生在對卡內(nèi)資金的修改

30、過程中，將導(dǎo)致卡內(nèi)金額錯誤。不管挑選何種 IC 卡座，在長期使用過程中，不可能絕對地避免 IC 卡的瞬間掉電。IC 卡讀寫機座加強對 IC 卡瞬間掉電的測試和處理，來減少錯誤?？梢允嵌〞r檢測，也可以是在對 IC 卡瞬間掉電應(yīng)禁止對 IC 卡操作，并在檢測到卡上電后以報警引起人工干預(yù)如重新插卡等。檢測 IC 卡瞬間掉電的手段有讀 IC 卡信息或者讀 IC 卡插入開關(guān)狀態(tài)兩種。前一種判斷 IC 卡掉電的正確率高，后一種只能判斷是否被取出，但不影響正在進行的對卡操作過程，適用于定時中斷程序?qū)?IC 卡的檢測。2.3.22.3.2 SLE4442SLE4442 簡介簡介IC 卡自動加油機控制系統(tǒng)是采用

31、 IC 卡來完成油費的支付，即在 IC 卡中預(yù)先存入一定的金額，每次加油后將應(yīng)收金額從卡中減去，當(dāng) IC 卡中無錢時，司機持卡前往指定的交費地點充值并將預(yù)購金額寫入卡中。然而，伴隨著現(xiàn)代電子高科技犯罪的出現(xiàn)，需要一種強有力的安全措施來保護機密數(shù)據(jù)不被他人竊取或篡改。因此，本設(shè)計采用了安全性較好的 SLE4442 IC 卡。1.SLE4442 IC 卡芯片簡介SLE4442 IC 卡是由德國 SIEMENS 公司設(shè)計的邏輯加密芯片。它采用 I2C 總線，支持 ISO 7816 同步傳送協(xié)議，芯片采用 NMOS 工藝技術(shù)。含有 256 字節(jié)的多存儲器結(jié)構(gòu)的用戶區(qū)，能滿足大部分應(yīng)用領(lǐng)域的要求，每個字

32、節(jié)的擦/寫編程時間至少2.5ms，存儲器具有至少 10000 次的擦寫周期，數(shù)據(jù)保持時間至少 10 年，SLE4442 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 9 -IC 卡芯片包括三個存儲器，即主存儲器、保護存儲器及加密存儲器。2.SLE4442IC 卡安全性分析雖然 SLE4442 IC 卡自身具有很強的硬件加密措施，但并不是無懈可擊的。SLE4442IC 卡存在的被攻擊途徑主要有：窮舉法、中途攔截法及終端設(shè)備分析法等。(1)窮舉法SLE4442 IC 卡在終端設(shè)備上最多只有 3 次卡密碼校驗機會，這樣 3 個字節(jié)的卡密碼總共有 1600 多萬個組合通常可采用在通用讀卡器上改寫卡密碼，

33、在終端上試用，嘗試多個組合直至找出卡密碼，這就是窮舉法。(2)中途攔截法中途攔截法是將通用讀寫器并接在應(yīng)用設(shè)備的卡頭上，或在 IC 卡上引線并接通用讀寫器，在卡校驗密碼后未下電時，通過讀卡器讀出卡密碼。(3)終端設(shè)備信息分析法從終端設(shè)備的存儲芯片內(nèi)讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析，從而破解卡密碼。防止終端設(shè)備信息分析法一般要對存儲芯片上的數(shù)據(jù)進行軟件加密，動態(tài)修改數(shù)據(jù)值。從以上分析發(fā)現(xiàn)：SLE4442 IC 卡存在 IC 的潛在性攻擊是終端設(shè)備在硬件上無法解決的，需要進一步在軟件方面進行加密和數(shù)據(jù)處理。3.對 SLE4442 采取的加密算法SLE4442 IC 卡自動加油控制系統(tǒng)由于涉及到金額、密碼等機密數(shù)

34、據(jù)，因此需要做好完善的加密工作，即要保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。所謂安全性的實質(zhì)就是如何確保當(dāng)事人以外的客體不得介入；而可靠性的實質(zhì)是如何鑒定當(dāng)事人的真?zhèn)?，以及所傳遞的信息的真?zhèn)魏屯暾浴Ｃ艽a體系安全系統(tǒng)，設(shè)計指導(dǎo)思想如下：(1) 一卡一密；(2) IC 卡的密碼與卡號有關(guān)； (3) 加密算法的密鑰需要安全保存；(4) IC 卡的密碼能系統(tǒng)性動態(tài)變更； (5) IC 卡密碼生成采用 DES 加密算法。SLE4442IC 卡自動加油機控制系統(tǒng)的安全性主要體現(xiàn)在對 SLE4442IC 卡密碼長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 10 -的操作和管理上，因此，密碼安全體系即為整個應(yīng)用系統(tǒng)安全設(shè)計

35、的核心。本系統(tǒng)加密算法采用國際上普遍流行的公開加密算法一 DES(Data Encryption Standard)加密算法。DES 把傳統(tǒng)的代替法和換位法進行多次組合，利用分散和錯亂的相互作用得出了密碼強度很高的密文。DES 算法的入口參數(shù)有三個：Key,Data,Mode。其中 Key 為 8 個字節(jié)共 64 位，是 DES 算法的工作密鑰；Data 也為 8 個字節(jié) 64 位，是要被加密或被解密的SLE4442IC 卡數(shù)據(jù)；Mode 為 DES 的工作方式，有兩種：加密或解密。如 Mode 為加密，則用 Key 去把數(shù)據(jù) Data 進行加密，生成 Data 的密碼形式(64 位)作為 D

36、ES 的輸出結(jié)果；如 Mode 為解密，則用 Key 去把密碼形式的數(shù)據(jù)Data 解密，還原為 Data 的明碼形式(64 位)作為 DES 的輸出結(jié)果。在通信網(wǎng)絡(luò)的兩端，雙方約定一致的 Key，在通信的源點用 Key 對核心數(shù)據(jù)進行 DES 加密，然后以密碼形式通過密鑰卡傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的終點，數(shù)據(jù)到達目的地后，用同樣的 Key 對密碼數(shù)據(jù)進行解密，便再現(xiàn)了明碼形式的核心數(shù)據(jù)。這樣，便保證了核心數(shù)據(jù)在自動加油機控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。通過定期在通信網(wǎng)絡(luò)源端和目的端同時改用新的 Key，便能更進一步提高數(shù)據(jù)的保密性。DES 算法把 64 位的明文輸入塊變?yōu)?64 位的密文輸出塊，它所使用的密鑰

37、也是 64 位，整個算法的主流程如下：第一步：輸入 64 個二進制位明碼數(shù)據(jù)區(qū)組，T=tlt2t64按初始換位 IP(見表 1)進行換位，得到區(qū)組 B(0)=b1(0)b2(0)b64(0)=t58t50t7表表 1 1 初始換位表初始換位表 IPIP 58 50 12 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 361 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31

38、 23 15 7第二步：設(shè) B(ii)=b1(i)b2(i)b64(i)是第 i+1 次迭代的 64 個二進制位長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 11 -輸入?yún)^(qū)組，將 B(i)分為左右兩個大小相等的部分，每部分為一個 32 位二進制的數(shù)據(jù)塊 L(i)=l1(i)l2(i)132(i)=bl(i)b2(i)b32(i) R(i)=r1(i)r2(i)r32(i)=b33(i)b34(i)b64(i) 把 R(i)視為由 8 個 4 位二進制的塊組成r1(i)r2(i)r3(i)r4(i)r5(i)r6(i)r7(i)r8(i)r29(i)r30(i)r31(i)r32(i)通過循環(huán)抄錄

39、相鄰塊的相鄰塊，把它們再擴充為 8 個 6 位二進制的塊r32(i)rl(i)r2(i)r3(i)r4(i)r5(i)r4(i)r5(i)r6(i)r7(i)r8(i)r9(i)r28(i)r29(i)r30(i)r31(i)r32(i)rl(i)用 E(R(i)表示這個變換，稱為擴充函數(shù)。第三步：在第 i+1 次迭代中，用 48 位二進制 K(i+l)=kl(i+l)k2(i+l)其中 k48(i+l)與 E(R(i)按位相加(邏輯異或)，得r32(i)+kl(i+l)rl(i)+k2(i+l)r5(i)+k6(i+l)r4(i)+k7(L+l)r5(L)+k8(i+l)9(i)+kl2(i

40、+l)r28(i)+k48(i+l)r29(i)+k44(i+l).rl(i)+k48(i+l)第四步：將以上第 j 個(1J6)位二進制的塊(記為 Z=zj1 zj2 zjJzj4 zj5 zj6)輸入第 j 個替代函數(shù)習(xí)。各替代函數(shù)習(xí)的功能是把 6 位數(shù)變換成 4 位數(shù)，做法是以 zjl,zj6 為行號，zj2,zj3,zj4,zj5 為列號，查找副，行列交叉處即是要輸出的 4 位數(shù)。第五步：八個替代函數(shù) SJ(1J8)的輸出拼接為 32 位二進制數(shù)據(jù)區(qū)組yl(i)y2(i)y32(i)把它作為換位函數(shù) P 的輸人，得到輸出X(i)=xl(i)x2(i)x32(i)長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院

41、畢業(yè)設(shè)計（論文）- 12 - =yl6(i)y17(i)y25(i) 第六步：把 L(i)與 X(i)按位相加，形成 R(i+1)，且令 R(i)為 l，(i1)，即得到經(jīng)第 i+1 次迭代加密后的輸出 L(i+1)R(i+1)，其中L(i+l)=R(i)R(i+l)=L(i)+f(R(i),K(i+l) (i=0, 1,2,. . , 15) 第七步：對 R(16)L(16)作逆初始換位 IP，得到密碼文。IC 卡明文由 8 字節(jié) 16 進制數(shù)據(jù)組成。IC 卡明文二 2 字節(jié)客戶卡號+2 字節(jié)客戶卡號反碼+1 字節(jié)卡使用序號十 3 字節(jié)的本次設(shè)置密碼。表 2 為 IC 卡密碼生成規(guī)則例表。其

42、中，IC 卡明文為 0001FFFE01645645U，由客戶卡號、客戶卡號反碼、卡使用序號及本次設(shè)置密碼組成：密鑰為 4616168484648151H，由 8 字節(jié) 16 進制數(shù)組成，IC 卡額度密鑰需要妥善保存，是整個加密系統(tǒng)安全機制的核心?？艽a由明文經(jīng)DES 算法加密后生成 8 字節(jié)密文：60F7B2E65D93B512H，取密文前 3 個字節(jié)作為卡密碼。取密文第 8 字節(jié) 12H 寫人 IC 卡中，用于校驗密碼前判斷密碼是否正確。表表 2 2 ICIC 卡密碼生成規(guī)則例表卡密碼生成規(guī)則例表2.42.4 單片機的選擇單片機的選擇2.4.12.4.1 單片機應(yīng)用概況單片機應(yīng)用概況目前微

43、處理器有很多種，在我國，MCS-51 系列的單片機用的比較廣泛，這種客戶卡號客戶卡號反碼卡使用序號本次設(shè)置密碼明文00H01HFFHFEH01H64H56H45H密匙64H16H16H84H84H64H81H51H密文60HF7HB2HE6H5DH93HB5H12H卡密碼60HF7HB2H長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 13 -單片機性能可靠，價格便宜，廣泛應(yīng)用在工業(yè)上的各個領(lǐng)域。以最開始的 8031 為代表，但是 8031 單片機沒有內(nèi)部 RAM 和 ROM，程序和數(shù)據(jù)的存儲很不方便，所以本設(shè)計采用了 803l 的改進型 89C51，89C51 內(nèi)部自帶了 4KB 的 EPROM

44、，和 128B 的內(nèi)部 RAM?？梢苑奖銓懭? /擦除程序。 單片機應(yīng)用的主要領(lǐng)域有智能產(chǎn)品、智能儀表、測試系統(tǒng)、數(shù)控控制機、智能接口。目前用戶在構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)時有三種方式可供選擇：1.專用系統(tǒng)：這種系統(tǒng)的擴展與配置完全是按照應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求設(shè)計的。2.模塊化系統(tǒng)：這種系統(tǒng)，將典型配置做成用戶系統(tǒng)，以供用戶選擇使用。3.單片單板機系統(tǒng)：受通用 CPU 單板機的影響硬件按照典型應(yīng)用系統(tǒng)配置并配有監(jiān)控程序具有自開發(fā)能力。2.4.22.4.2 AT89C51AT89C51 功能簡介功能簡介 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含有 4K 字節(jié)的

45、可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(EPROM)和 128 字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器(CPU)和 Flash 存儲單元，功能強大 AT89C51 單片機可提供許多高性價的應(yīng)用場合。可靈活應(yīng)用于各種領(lǐng)域。1.其主要特性：(1) 與 MCS-5l 兼容(2) 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器(3) 壽命：1000 寫/擦循環(huán)(4) 數(shù)據(jù)保留時間：10 年(5) 全靜態(tài)工作：0Hz24MHz (6) 三級程序存儲器鎖定(7) 128*8 位內(nèi)部 RAM 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（

46、論文）- 14 -123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:12-May-2012Sheet of File:C:UserslenovoDesktop臨臨臨臨臨臨臨.ddbDrawn By:P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.2/RXD13P1.3/TXD14P1.4/INT25P1.5/INT36P1.6/INT47EA31P3.0/RXD010P3.1/TXD011P3.2INT012P3.3INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16GND20RST9ALE30PSEN29VCC40P0.0/AD039P

47、0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.6/AD732P2.0/A821P2.2/A1023P2.1/A922P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528X119X218P1.7/INT58P3.7/RD17AT89C51(8) 32 可編程 I/O 線(9) 兩個 16 位定時器/計數(shù)器(10) 5 個中斷源(11) 可編程串行通道(12) 低功耗的閑置和掉電模式(13) 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2.AT89C51 管腳排列及說明：如圖 2-2。圖 2-2

48、AT89C5l 雙列直插封裝管腳排列長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 15 -VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口：P0 口為一個 8 位漏極開路雙向 I/O 口，每管腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻抗輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/ /地址的第八位。在 FLASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須接上拉電阻。P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 l 后，

49、被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時，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，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口

50、輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口：P3 口管腳是 8 個帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“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，P3 口將輸出電流(1LL)這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/ /PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈

51、沖信號，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目的。/ /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期兩次/ /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/ /PSEN 信號長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 16 -將不出現(xiàn)。 / /EA/ /VPP：當(dāng)/ /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器(0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時,/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/ /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電

52、源(VPP)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.52.5 流量計的選擇流量計的選擇2.5.12.5.1 影響加油機加油量準(zhǔn)確度的因素影響加油機加油量準(zhǔn)確度的因素為確保加油機能在規(guī)定的工作條件下正確使用、準(zhǔn)確計量，有必要對加油機在使用中可能造成誤差的因素進行分析。1漏流量加油機在小流量檢測時，誤差值急劇地向負(fù)方向傾斜，隨著流量增大，誤差值逐漸由負(fù)方向向正方向移動，并穩(wěn)定在某一定值上。流量繼續(xù)增加，誤差又將向負(fù)方向偏移。呈現(xiàn)這種變化趨勢，是因為加油機流量計存在漏流現(xiàn)象。所謂漏流量，就是一部分未經(jīng)“計量器”計量，而通過測量元件與殼體之間的

53、間隙直接從入口流向出口的流體量。 2軟管的內(nèi)容積變化 加油機軟管的內(nèi)容積變化也會影響加油機計量準(zhǔn)確度。當(dāng)加油機工作時，軟管中全部注滿油液，并且有一定的壓力。但停泵時，軟管內(nèi)雖然仍充滿油液，但壓力降至大氣壓，軟管從大氣壓到加油機工作時的內(nèi)容積變化直接影響到加油機的計量準(zhǔn)確度。軟管的內(nèi)容積變化與材質(zhì)、性能、油壓和使用長度有關(guān)，必須嚴(yán)格限制。綜上所述，加油機在工作中影響準(zhǔn)確度的因素主要有漏流量、氣體、過沖量及輸油軟管的內(nèi)容積變化。只要合理地選擇使用流量和壓力，選用符合規(guī)程要求的組成部件，并能經(jīng)常檢查維護，就能提高加油機的準(zhǔn)確度。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 17 -2.5.22.5.2

54、 渦街流量計渦街流量計渦街流量計，簡稱 VSF，是在流體中安放一根(或多根)非流線型阻流體(bluffbody)，流體在阻流體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則的旋渦，在一定的流量范圍內(nèi)旋渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速，通過采用各種形式的檢測元件測出旋渦頻率就可以推算出流體的流量。在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體(阻流體)，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為 f，被測介質(zhì)來流的平均速度為 U，旋渦發(fā)生體迎面寬度為 d，表體通徑為 D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式：f=SrU1/d=SrU/md 式中：U1旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流

55、速，m/s； Sr斯特勞哈爾數(shù)； m旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比。2.5.32.5.3 渦街流量計型號的選用渦街流量計型號的選用本設(shè)計所選用的是，SSK600 應(yīng)力式渦街流量計。其工作原理是當(dāng)流體流經(jīng)測量管內(nèi)梯形檔體時，在它的兩側(cè)面交替形成渦街并分離出來，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，渦街的頻率與平均流速成正比，因而也與流量程正比。由渦街分離引起的交替壓力變化，通過位于擋板后面彈簧片內(nèi)的壓電傳感器檢測出來，并轉(zhuǎn)換與之稱正比的交換電壓信號，隨后由電子線路進行處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流和脈沖信號。 其主要性能特點： 1.量程寬，適用范圍廣； 2.無可動部件； 3.耐高溫，最高可達 350；長春工

56、業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 18 - 4.可測液體、汽油和蒸汽；5.結(jié)構(gòu)簡單易安裝； 6.輸出 1-5V 脈沖信號，并與流量成正比； 7.防爆型；8.電氣連接簡單，功耗低于 0.5W； 9.精度：液體1； 10.電源 14-30V DC：11.自動補償濾波器：在工作狀態(tài)時自動對脈動流體產(chǎn)生的干擾信號進行過濾。選用的這種渦街流量是公稱直徑為 15 的流量計，其測量范圍為： (0.6m3/h，5 m3/h)，因其流量與輸出脈沖信號或線性關(guān)系可得出公式（2-5）：1.1Q=U (式 2-5) 第第 3 3 章章 ICIC 卡自動加油機的硬件設(shè)計卡自動加油機的硬件設(shè)計3.13.1 硬件系統(tǒng)的

57、設(shè)計原則硬件系統(tǒng)的設(shè)計原則 一般來說一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包括兩部分內(nèi)容： 一是系統(tǒng)配置，是按照系統(tǒng)功能來配置外圍電路，如鍵盤、顯示器、打印機、A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器等，要按實際情況設(shè)計合理的電路。 二是系統(tǒng)的擴展，是當(dāng)單片機的內(nèi)部功能單元，如：RAM、ROM、I/0、定時器長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 19 -等不能滿足系統(tǒng)要求時，必須在片外進行擴展，選擇適合的芯片設(shè)計相應(yīng)得的電路。 系統(tǒng)的擴展和設(shè)計因該遵循以下原則： 1盡可能選擇典型電路，并符合單片機的常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好基礎(chǔ)。 2系統(tǒng)的擴展與外圍設(shè)備配置的水平充分滿足系統(tǒng)的功能要求，并留有

58、適當(dāng)?shù)挠嗟?，以便進行二次的開發(fā)。 3硬件應(yīng)該結(jié)合應(yīng)用開發(fā)軟件方案并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是：軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件實現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時間比硬件實現(xiàn)長，且占用 CPU時間。 4整個系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能匹配。如選用 CMOS 芯片單片機構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。 5可靠性及抗干擾設(shè)計是硬件系統(tǒng)不可缺少的一部分。6單片機外接電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠，可通過增設(shè)線驅(qū)動器增強驅(qū)動能力或減少芯片功耗來降低總線負(fù)載。3.23.2 數(shù)據(jù)采集通道的設(shè)計

59、數(shù)據(jù)采集通道的設(shè)計3.2.13.2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換因為渦街流量計輸出量是模擬信號，因此在進入 CPU 之前需要對其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。本設(shè)計采用的是 ADC0809，它是一種 8 位逐次必進式 A/D 轉(zhuǎn)換器。主要性能如下：1.分辨率為 8 位2.精度：ADC0809 小于1LSB長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 20 -123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:12-May-2012Sheet of File:C:UserslenovoDesktop臨臨臨臨ADC08.ddbDrawn By:IN026IN127IN228IN

60、31IN42IN53IN64IN75ref(-)16ref(+)12msb2-1212-2202-3192-4182-582-6152-714kb2-817EOC7B24A25C23ALE22ENABLE9START6CLOCK103.單+5V 供電，模擬輸入電壓范圍為 0+5V4.具有鎖存控制的 8 路輸入模擬開關(guān)5.可鎖存三態(tài)輸出，輸出與 TTL 電平兼容6.功耗為 15mW7.不必進行零點和滿度調(diào)整轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時鐘頻率。時鐘頻率范圍：101280kHz。典型值為時鐘頻率 640kHz，轉(zhuǎn)換時間約為 100us。管腳圖如 3-1。 圖 3-1 ADC0809 管腳說明3.2.2