AT89C51的IC卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 AT89C51的IC卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 摘 要： 介紹了以單片機(jī)AT89C51為的IC卡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了單片機(jī)控制IC卡數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的軟/硬件、LCD顯示以及與PC機(jī)之間的串口通信。 IC卡（Integrated Circuit Card）又稱集成電路卡，它是在大小和普通信用卡相同的塑料卡片上嵌置一個(gè)或多個(gè)集成電路構(gòu)成的。集成電路芯片可以是存儲(chǔ)器或向處理器。帶有存儲(chǔ)器的IC卡又稱為記憶卡或存儲(chǔ)卡，帶有微處理器的IC卡又稱為智能卡或智慧卡。記憶卡可以存儲(chǔ)大量信息；智能卡則不僅具有記憶能力，而且還具有處理信息的功能。IC卡是1974年一名法國(guó)新聞?dòng)浾甙l(fā)明的。由于便于攜帶

2、，存儲(chǔ)量大，它日益受到人們的青睞。IC卡可以十分方便地存汽車費(fèi)、電話費(fèi)、地鐵乘車費(fèi)、食堂就餐費(fèi)、公路付費(fèi)以及購(gòu)物旅游、貿(mào)易服務(wù)等。 1 AT24C08卡 存儲(chǔ)卡是IC卡的一種，它是一種用可電擦寫(xiě)的可編程內(nèi)存（E2PROM）為的IC卡，能夠多次重復(fù)使用。AT24C08是ATMEL公司出品的I2C接口、高集成度串行E2PROM內(nèi)存IC卡。AT24C08具有以下特點(diǎn)：與400 kHz I2C總線兼容、低功耗CMOS技術(shù)、1 000 000次編程/擦除周期及可保存數(shù)據(jù)100年以上。 AT24C08芯片的觸點(diǎn)位置與功能符合ISO7816-2標(biāo)準(zhǔn)，觸點(diǎn)位置如圖1所示，觸點(diǎn)功能如下表1所示。 2 電路設(shè)計(jì)與

3、讀寫(xiě)控制 2.1 接口電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)是AT89C51。AT24C08卡座與AT89C51的電路連接如圖2所示。SLC為串行時(shí)鐘，在時(shí)鐘的上升沿，數(shù)據(jù)寫(xiě)入E2PROM；在時(shí)鐘的下降沿，數(shù)據(jù)從E2PROM被讀出。SDA為雙向數(shù)據(jù)端口，是一個(gè)漏極開(kāi)路的引腳，滿足“線與”的條件，在使用過(guò)程中需要加上拉電阻。SW1、SW2為IC卡卡座的1對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)，SW1與Vcc連接，SW2與AT89C51的引腳P1.0連接，平時(shí)P1.0通過(guò)1個(gè)電阻連接到地，當(dāng)有卡插入時(shí)，SW1和SW2短接，Vcc將P1.0上拉到高電平，通過(guò)對(duì)P1.0上的電平查詢就可以知道是否有卡插入。 2.2 AT24C08內(nèi)存讀寫(xiě)

4、操作 AT24C08的數(shù)據(jù)接口完全符合I2C的標(biāo)準(zhǔn)。I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。I2C總線協(xié)議規(guī)定：只有在總線空閑時(shí)才允許啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送。在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，當(dāng)時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許有跳變；且數(shù)據(jù)線的任何電平變化都將被看作總線的啟動(dòng)或停止信號(hào)。I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過(guò)程中共有以下3種類型信號(hào)： （1）起始信號(hào)：當(dāng)SCL處于高電平時(shí)，SDA從高到低地跳變作為I2C總線的啟動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)狀態(tài)應(yīng)該在操作命令（讀/寫(xiě)）之前開(kāi)展建立。 （2）停止信號(hào)：當(dāng)SCL處于高電平時(shí)，SDA從低到高的跳變作為I2C總線的停止信號(hào)，表示一種操作的結(jié)束，馬

5、上即將結(jié)束所有的相關(guān)通信。 （3）應(yīng)答信號(hào)：AT24C08在接收到8 bit數(shù)據(jù)后，在第9個(gè)脈沖向AT89C51發(fā)出1個(gè)低電平，表示已收到數(shù)據(jù)。如圖3（a）所示。 通過(guò)時(shí)序圖可看出，要寫(xiě)卡必須由起始信號(hào)啟動(dòng)，緊接著送入器件地址，使卡開(kāi)展讀/寫(xiě)操作。對(duì)AT24C08卡，器件地址高4位一定為1010，位作為讀寫(xiě)控制位，“0”表示對(duì)IC卡開(kāi)展寫(xiě)操作，“1”表示對(duì)IC卡開(kāi)展讀操作。信息高位先送出，如圖3（b）所示。 由圖2的接口電路可以看出，AT24C08的時(shí)鐘、上/下電及讀寫(xiě)操作均由單片機(jī)控制，因此單片機(jī)編程時(shí)應(yīng)符合AT24C08的傳輸協(xié)議和操作命令。本設(shè)計(jì)首先按照要求編寫(xiě)對(duì)AT24C08開(kāi)展操作的

6、子程序，再編寫(xiě)主程序組成完整的IC卡讀寫(xiě)系統(tǒng)。幾個(gè)主要子程序和IC卡讀卡器對(duì)AT24C08的操作流程圖如圖4所示。 3 LCD顯示 液晶顯示器是一種采用液晶為材料的顯示器。液晶是介于固態(tài)和液態(tài)間的有機(jī)化合物。將其加熱會(huì)變成透明液態(tài)，冷卻后會(huì)變成結(jié)晶的混濁固態(tài)。在電場(chǎng)作用下，液晶分子會(huì)發(fā)生排列上的變化，從而影響通過(guò)其的光線變化，這種光線的變化通過(guò)偏光片的作用可以表現(xiàn)為明暗的變化。就這樣，人們通過(guò)對(duì)電場(chǎng)的控制終控制了光線的明暗變化，從而到達(dá)顯示圖像的目的。 字符型液晶顯示模塊是一種專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用161、202、402行等模塊。本文用1602字符型液晶顯示器顯示

7、讀卡器讀出的信息。1602的引腳說(shuō)明如下表2所示、與單片機(jī)AT89C51的接口電路如圖5所示。 單片機(jī)讀出IC卡的數(shù)據(jù)通過(guò)P0口送到液晶顯示器顯示，可分2行共顯示32個(gè)字符，也就是16個(gè)字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，通過(guò)上位機(jī)控制讀數(shù)據(jù)起始地址可移動(dòng)顯示數(shù)據(jù)。1602可直接顯示字符型數(shù)據(jù)，IC卡讀出的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)需轉(zhuǎn)換成字符型數(shù)據(jù)再送到液晶屏顯示。 4 單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的串口通信 4.1 單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的硬件接口 PC機(jī)串口通常采用RS-232電平，而單片機(jī)串口是TTL電平，二者不兼容。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。在此，采用MAXIM公司的MAX232芯片開(kāi)展電平轉(zhuǎn)換。AT89C51單片機(jī)TXD端連接到

8、MAX232的T1IN端，用于發(fā)送數(shù)據(jù)；PC機(jī)的RD端連接到MAX232的T1OUT端，用于接收數(shù)據(jù)；AT89C51單片機(jī)RXD端連接到MAX232的R1OUT端，用于接收數(shù)據(jù)；PC機(jī)的TD端連接到MAX232的R1IN端，用于發(fā)送數(shù)據(jù)。 4.2 用MSComm控件實(shí)現(xiàn)串口通信 MSComm通信控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通信命令的接口，它允許建立串口連接，可以連接到其他通信設(shè)備（如Modem）。還可以發(fā)送命令、開(kāi)展數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應(yīng)在通信過(guò)程中可能發(fā)生的各種錯(cuò)誤和事件，從而可以用它創(chuàng)立全雙工 、事件驅(qū)動(dòng)的、高效實(shí)用的通信程序。但在實(shí)際通信軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，MSComm控件并非像想像中那樣完美和容易

9、控制。特別是在中文Wln 9598下通信時(shí)更會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。下面就從根底開(kāi)始介紹，然后逐步討淪MSComm控件在編程中出現(xiàn)的問(wèn)題以及編程技巧。MSComm控件也可用于創(chuàng)立電話撥號(hào)程序、串行口通信程序和功能完備的終端程序。MSComm控件提供了事件驅(qū)動(dòng)法和查詢法2種處理通信的方式。在使用事件驅(qū)動(dòng)法設(shè)計(jì)程序時(shí)，每當(dāng)有新字符到達(dá)、端口狀態(tài)改變或發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，MSComm控件都將觸發(fā)事件，應(yīng)用程序在捕獲該事件后通過(guò)檢查MSComm控件的CommEvent屬性可獲知所發(fā)生的事件或錯(cuò)誤，從而采取相應(yīng)的操作。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序響應(yīng)及時(shí)，可靠性高。雖然查詢方式實(shí)質(zhì)上還是屬于事件驅(qū)動(dòng)，但在有些情況下這種方式顯得更為便捷。它適合于較小的應(yīng)用程序，每當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行完某一串行口操作后，將不斷檢查M