基于51单片机的ic卡读写系统设计

基于51单片机的ic卡读写系统设计内容摘要：

，因此，其操作协议方式也各不相同。 但许多厂家生产的 IC 卡都以 ISO7816 同步复位响应协议作为 IC 卡的数据读协议。 大多数符合ISO7816 标准的同步型 IC 卡的地址计数器是与时钟紧密相关的，当卡复位时，地址计数器置 0。 以后每向卡发一个节拍的时钟，都将使 IC 卡的地址计数器加“ 1”，这一时钟频率上限为 50kHz 或 280kHz。 复位之后的头 32 个时钟周期内，是卡的复位响应过程，该过程中，厂家的产品编码以位编码方式逐一在数据线上送出，以后的字段则根据厂家及用户所定义的含义不同而各不相同。 若某字段定义为可读的，则可将时钟运行到该字段上，然后再逐时钟读出。 数据的读出过程可分为三个 基本过程 :复位，数据字段的定位和数据读出。 11 串行通信电路 由于 PC 机的串口电压为177。 12V，而单片机的工作电压为 5V，所以需要 MAX２３２接口芯片实现 TTL 与RS232 电平转换，采用简单的 3 线制通信方式。 图 43 为串行通信电路。 图 33 串行通信电路 键盘电路 由于需要 16 个按键，采用并行接口的键盘电路至少需要 4+4=8 条 I/O 线，而串行接口的键盘电路只需要 3 条 I/O 口线，一条用作键盘行线，一条串行移位输出列扫描信号，另一条用作移位寄存器 74LS164的移位时钟脉冲信号线。 16 个按键 构成了读写系统的键盘电路部分。 图 48 为键盘与单片机的接口电路。 12 图 34 8051 与键盘接口电路 图中， 为行线，接有上拉电阻 R=5V/1 mA=5kΩ。 因而选用 ，上拉电阻保证了没有键输入时， I/O 口线上有确定的高电平输入。 由 端输出列扫描信号，通过移位寄存器 74LS164输出端 QA～ QH 接至键盘作为键盘列线。 扫描信号通过 74LS164移位，实现逐列置低电平，达到扫描各键的目的。 显示电路 应用系统中常用的显示器有 :发光二极管显示器，简 称 LED；液晶显示器，简称 LCD。 荧光显示器。 本文采用 LCD，所以只对 LCD 进行介绍。 LCD 是一种极低功耗显示器，目前，高分辨率的 LCD 点阵式显示器有显示灵活，显示图型字符美观等优点，在很多系统中应用非常广泛。 显示设计使用现有的液晶显示功能模块 SMG12232B2，该模块能提供 122*22 的分辨率，带中文字库，更重要的是它可以有并行和串行两种输入方式，接口方便，这样我们可以使用单片机的异步通讯口驱动显示模块，软硬件实现都非常简单，外围电路非常简洁。 图 49 是单片机与显示器的接口电路。 13 图 35 显示器与单片机接口电路 14 第 4 章 软件系统设计 本章主要介绍接触式 IC 卡读写器的程序设计。 本设计的所有程序用 C51 语言编写，由主程序和子程序组成。 其中子程序包括比较校验数据子程序、插卡子程序、显示中断子程序。 主程序 主程序主要完成初始化并检测系统的状态，如果是刚上电状态，则恢复掉电瞬间保存的数据。 主程序的流程图如图 51 所示。 主程序如下 : include //头文件 define uint unsigned int define uchar unsigned char define addrl 0x40 uint data consl。 //全局变量定义 uchar data cons2[2]={0， 0}； main ( ) { uchar data *p。 //指针定义 if(consl==0) //判断是否刚上电状态 { p=cons2。 Read24c02(p,addrl,2)； //从 24c02 中读出掉电时保存的数据 consl=OxOOOF。 //修改标志位 } ITO=1。 //外部中断 0 下降沿触发 EXO=1。 //外部中断 0 开中断 EA=1。 //CPU 开中断 IDL=1。 //设置节电工作方式 do{ }while(1)。 } 15 N Y N Y 图 41 主程序流程图 键盘扫描子程序 16 个按键的键盘电路分别为：数字键 0～ 9 及小数点“ .”，可以设定用户信息及余额；此外还有 5 个开始 初始化 待机 是否有卡插入 密码效验 有 无按键 执行相应功能 显示 16 功能键，分别为： （ 1） 修改 /确认键，用来控制信息的改写及确认； （ 2） 账号显示键，用来控制用户账号信息的显示； （ 3） 余额 /总数显示键，用来控制余额或总数的显示； （ 4） 计数开始 /停止键，用来控制计数系统的计数； （ 5） 备用键； （ 6） 备用键。 此读写系统中，键盘采用编程扫描方式。 所谓编程扫描就是 CPU 对键盘的扫描采取程序控制方式，一旦进入键盘扫描状态则反复地扫描键盘，等待用户从键盘上输入命令或数据。 而在执行键入命令或处理键入数据的过程中， CPU 不再响应键入要求，直到 CPU 返回重新扫描键盘为止。 键盘扫描子程序流程图如图53 所示。 图中可见，键盘扫描子程序要完成以下的功能： 1） 判断键盘上有无键按下。 其方法为 口连续 16 次全输出为“ 0”电平时，读 口行线电平状态，若行电平全为“ 1”电平，则键盘无键按下，若不为“ 1”电平，则有键按下。 2） 取出键抖动及重键的影响。 在键盘电路中，按键按下闭合后，将产生一个一个负的矩形脉冲。 但由于在按动按键时总有一些抖动，因此在负脉冲的开始和末尾部位总要出现一些毛齿波，毛齿 波的长短与开关的机械特性有关，一般为 5～ 10ms。 除了抖动之外还有重键，即一个键按下后紧接着由按下另一键，或者两个键同时按下。 这些需要采取一定的措施加以消除。 本系统采用软件延时的方法来解决。 通过延时来等待信号稳定，在信号稳定后查询键码。 其过程是在查询到有按键按下后延时一段时间，一般为 10ms。 再查询一次看是否有键按下。 若这次查询不到，则说明前一次查询结果为干扰或抖动，若这次查询到有键按下，则说明信号已经稳定，然后判断闭合按键的键码。 当闭合按键地键码确定之后，再去查询按键是否释放，待按键释放后再进行处理，这样 既可消除释放抖动的干扰。 对于重键则以后一次查询为最后结果。 3） 扫描键盘，得到按下的键的键值。 方法是 口连续 16 次输出“ 1”电平，然后输出一次“ 0”电平，同时进行计数为 00H，若 口仍为“ 1”电平，则继续连续输出“ 1”电平进行移位，并同时计数，直到 口输入的电平为“ 0”电平，表明此时的键即为按下的键，对应的计数值即为键值，然后调用对应的键处理子程序。 键值与键号的对应关系如表 51 所示。 4） 表 41 键值与键号对应表 键值 00H 01H 02H 03H 04H 05H 键号 0 1 2 3 4 5 键值 06H 07H 08H 09H 0AH 键号 6 7 8 9 . 键值 0BH 0CH 0DH 键号 修改 /确认 账号显示 余额 /总数 键值 0EH 0FH 10H 键号 开始 /停止 备用 备用 17 图 42 键盘扫描流程图 显示子程序 读卡器在运行过程中，对用户的信息进行不断改变，并写入 EEPROM 中。 当用户需要查询 IC 卡的运行状态时 ，只需按动显示按钮，即可显示用户的帐号信息、帐号余额、计数值等信息。 流程图如图 54 所示。 开始 调用键盘程序 判断 是否 按键 功能 数字 返回 18 图 43 显示子程序流程图 开始 LCD 初始化 清屏 从 缓冲区中显示 用户信息 显示用户信息 返回 19 总结 在了解研究 8051 单片机的结构特点及其相关的设计实例后，本次设计充分利用其相关的功能，开发设计了 IC 卡读写器。 另外，在软件设计过程中，主要程序代码使用 C 编写，大大加快了开发进程与后期的可维护性提升。 设计主要完成了以下工作： 8051 单片机的性 能特点、开发工具和应用领域 2. 使用 PROTEL 软件绘制完成了系统完整的电路图，实现了基于 51 单片机的 IC 卡读写器的设计。 C 语言为主，完成了相应的软件设计，达到了预期的效果。 51 单片机的 IC 卡读写器的设计：以 51 单片机为核心，结合 AT24C02 作为外部存储器，存放关键信息，液晶 SMG12232B2 作为显示系统。 实现了 IC 卡与单片机的通信，有 51 单片机控制数据传输过程，实现读卡和写卡操作。 20 参考文献 [1]于 宏军，赵东艳 .智能卡技术全书 .北京 :电子工业出版社， 1996 [2]王爱英 .智能卡技术 .北京 :清华大学出版社， 2020 [3]彭为，黄科，雷道仲 .单片机典型系统设计实例精讲 . 北京 :电子工业出版社， [4]段丽斌 .智能卡技术应用北京 .电子工业出版社， 1995 [5]陆永宁 .IC 卡应用系统 .南京 :东南大学出版社， 2020 [6]沈红卫 .单片机应用系统设计实例与分析 .北京 :北京航空航天大学出版社， [7]王卓人，邓晋钧，刘宗祥 .IC 卡的技术与应用 .北京 :电子工业出版社， 1999 [8]何 立民 .单片机高级教程 .北京 :北京航空航天大学出版社， [9]李华 .MCS51 系列单片机实用接口技术北京 :北京航空航天大学出版社， [10]吴金戌，沈庆阳，郭庭吉 .8051 单片机实践与应用 .北京：清华大学出版社， [11]李光飞，楼然苗，胡佳文，谢象佐 .单片机课程设计实例指导 . 北京 :北京航空航天大学出版社， 2020 [11]姜志海，刘连鑫 .单片微型计算机原理及应用 .北京：机械工业出版社， [12]张洪润，刘秀英，张亚凡 .单片机应用设计 200 例 . 北京 :北京航 空航天大学出版社 21 总程序图 22 附录 主程序： include include include include define uchar unsigned char define uint unsigned int define _read 0x91 //读卡 define _add 0x92 //充值 define _dec 0x93 //扣钱 define change_psw 0x95 //修改密码。