畢業(yè)設計（論文）基于單片機IC卡設計

1、 摘 要 ic卡是一個正蓬勃發(fā)展的邊緣產業(yè)，一個與我們的生活正越來越密切的產業(yè)。在普及因特網和計算機的大潮涌來時，ic卡扮演著越來越重要的角色。ic卡讀寫設備大致可分為兩大類:一類為專用讀寫設備或稱脫機讀寫器。其特點是:充分利用ic卡存儲量大，可以獨立存儲和工作, 不需要和主機相連就可完成數據讀寫的優(yōu)點,可與應用設備結合或單獨工作。例如:ic卡電表,水表,atm機, 商場收款機。另一類為通用讀寫設備,或稱聯(lián)機讀寫器,是帶有單片機和存儲器的設備,通過并行或串行口與pc機或應用系統(tǒng)網絡相連接。 在運行不同軟件時可以讀寫不同種類的ic卡,組成不同的應用系統(tǒng)。如果配備開發(fā)系統(tǒng)軟件,可對ic卡做初始規(guī)劃

2、,數據加密和初始寫入,從而構成ic卡應用開發(fā)制作環(huán)境。在本設計中, 我們討論通用開發(fā)系統(tǒng)基于atm89c51單片機的ic卡讀/寫器的設計。通過89c51單片機來實現ic卡的讀和寫，在系統(tǒng)中設計一個復位電路，接在89c51的復位管腳上。復位電路是微機應用中重要的一環(huán)，一個好的復位電路對微機抗干擾有重要作用。另外還在單片機上接了一個時鐘電路，用來設置單片機內部震蕩的時間。rs232串行接口在本設計中用于單片機與pc機之間的連接，ic卡座用于插卡，實現ic卡與讀寫器的連接。本設計中所涉及的主要是接觸式邏輯加密卡sle4442卡。另外一些外圍電路的設計使整個ic卡讀寫器顯得完美。abstractic

3、card is the edge of a booming industry, a closely our lives are more and more industries. popularity of the internet and computers in the coming tide of time, ic card playing an increasingly important role. ic card read-write device can be divided into two categories: one for the special read-write

4、device, or offline reader. its characteristics are: full use of ic card storage capacity, storage and work independently, without the data can be completed and the host connected to the advantages of literacy can be combined with the application of equipment or work alone. for example: ic card meter

5、, water meter, atm machines, shopping malls cash register. and those for the general read-write device, or on-line reader, is of a microcontroller and memory devices, through parallel or serial port and pc machines connected to the network or application system. running different software can read a

6、nd write different types of ic cards, composed of different applications. if equipped with the software development system, ic card can do the initial planning, data encryption and the initial write, so as to constitute production of ic card application development environment. in this design, we di

7、scuss the general development system - based on atm89c51 microcontroller ic card read / write device design. achieved through the 89c51 microcontroller ic card read and write, in the system design of a reset circuit connected to the reset pin on the 89c51. microprocessor reset circuit is an importan

8、t part of the application, a good anti-jamming reset circuit plays an important role on the computer. also being a single chip are connected to the clock circuit, used to set the mcu internal shocks of the time. rs232 serial interface for microcontroller in the design and the connection between the

9、pc machine, ic card connector for the card, ic card and the reader realize the connection. this design is mainly involved in contactless card sle4442 logic encryption card. other peripheral circuits are designed to make the entire ic card reader seems perfect.目 錄前言 .4第一章 概述.6一 ic卡技術 5二 ic卡應用 8第二章 系統(tǒng)

10、原理框圖 . 10一 系統(tǒng)原理框圖的繪制 10二 原理圖 13第三章 硬件部分 . 14一 at89c51單片機簡介 . 14二 rs232串行接口 16三 sle4442簡介 18四 ic卡座 18五 外圍電路 20第四章 軟件部分 . 25一 工作過程、流程圖 25二 用c51實現的讀/寫主程序 . 27 三 上位pc機通信接口軟件 . 34第五章 總結 . 36一 總結 36二 致謝 37三 參考文獻 38 前 言 ic卡是一個正蓬勃發(fā)展的邊緣產業(yè)，一個與我們的生活正越來越密切的產業(yè)。在普及因特網和計算機的大潮涌來時，ic卡扮演著越來越重要的角色。ic卡讀寫設備大致可分為兩大類:一類為專

11、用讀寫設備或稱脫機讀寫器。其特點是:充分利用ic卡存儲量大，可以獨立存儲和工作, 不需要和主機相連就可完成數據讀寫的優(yōu)點,可與應用設備結合或單獨工作。例如:ic卡電表,水表,atm機, 商場收款機。另一類為通用讀寫設備,或稱聯(lián)機讀寫器,是帶有單片機和存儲器的設備,通過并行或串行口與pc機或應用系統(tǒng)網絡相連接。 在運行不同軟件時可以讀寫不同種類的ic卡,組成不同的應用系統(tǒng)。如果配備開發(fā)系統(tǒng)軟件,可對ic卡做初始規(guī)劃,數據加密和初始寫入,從而構成ic卡應用開發(fā)制作環(huán)境。在本設計中, 我們討論通用開發(fā)系統(tǒng)基于atm89c51單片機的ic卡讀/寫器的設計。 ic卡讀/寫設備由ic卡卡座,單片機,數據存

12、儲器ram,程序存儲器eeprom,接口電路和外圍設備等組成。 ic卡讀/寫器各部分結構與功能簡單介紹如下:1.ic卡卡座 ic卡卡座是連接ic卡與讀寫器的。其功能包括對ic卡供電，提供讀寫信號和傳送數據。要求提供方便的插拔方式和可靠的接觸，并帶有帶電插拔，過流保護，插卡檢測等能力。ic卡和插座的結構尺寸必須符合國際標準化組織(iso)7816的標準。對觸點數目、位置、信號名稱和功能都有明確規(guī)定，以保證兼容性。2.單片機和存儲器 讀寫器中配備單片機和rom，ram存儲器，構成微機系統(tǒng)，單片機運行rom中固化的軟件，執(zhí)行與ic卡和上位pc機的通信規(guī)程。控制對ic卡的讀寫，完成ic 卡與主機間數據

13、的格式轉換。為減輕單片機負擔，提高讀寫速度，常配置有硬件密文轉換和單元。3.接口電路和外圍設備 通用讀寫器一般與pc機或網絡聯(lián)機工作, 常用標準并行或串行口與上位機連接和通訊。常用的是帶有25芯或者9芯插口的rs232- c 型串行接口, 可直接接到pc 機的com1或com2上。此時，可利用主機的顯示器作監(jiān)視器，主機鍵盤作控制和輸入，利用主機打印機輸出。此時主機與讀寫器組成了ic卡應用與開發(fā)系統(tǒng)，操作與一般微機相仿，但用戶界面將隨所配軟件而有很大不同。4.ic卡系統(tǒng)軟件本設計的系統(tǒng)軟件是通過c51編寫的。第一章 概述一、ic卡技術ic卡概述1、什么是ic卡ic卡(integrated cir

14、cuit card，集成電路卡)，有些國家和地區(qū)也稱智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微電路卡(microcircuit card)或微芯片卡等。它是將一個微電子芯片嵌入符合iso 7816標準的卡基中，做成卡片形式。ic卡讀寫器是ic卡與應用系統(tǒng)間的橋梁，在iso國際標準中稱之為接口設備ifd(interface device)。ifd內cpu通過一個接口電路與ic卡相連并進行通信。ic卡接口電路是ic卡讀寫器中至關重要的部分，根據實際應用系統(tǒng)的不同，可選擇并行通信、半雙工串行通信和i2c通信等不同的ic卡讀寫芯片。非接觸式ic卡又稱射頻卡。2、ic

15、卡的組成：ic卡包括三個部分：塑料基片、接觸面、集成電路1）、半導體廠家將大的硅片切成小塊，一個六英尺直徑的硅片可以造出一千多個芯片。2）、對小硅片進行光刻以產生必要的電路，并將她封裝在黑色的集成電路模塊中。3）、將集成電路的輸入輸出端連結到大的接觸面上，便于今后讀寫器的操作。4）、最后，把造好的模塊嵌入到卡上。廣泛用于：電信、金融、交通、工商、稅務、醫(yī)療、學校政府和企業(yè)等各行各業(yè)3、ic卡的分類按照嵌入集成電路芯片的形式和芯片類型的不同ic卡大致可分為：第一種分類方法：ic卡根據卡中所鑲嵌的集成電路芯片的不同可以分成兩大類，分別是存儲器卡和cpu卡（智能卡）。存儲器卡采用存儲器芯片作為卡芯，

16、只有“硬件”組成，包括數據存儲器和安全邏輯控制等；智能卡采用微處理器芯片作為卡芯，由硬件和軟件共同組成，屬于卡上單片機系統(tǒng)。非加密存儲器卡：卡內的集成電路芯片主要是eeprom，具有數據存儲功能，不具有數據處理功能和硬件加密功能。邏輯加密存儲器卡：在非加密存儲器卡的基礎上增加了加密邏輯電路，加密邏輯電路通過校驗密碼方式來保護卡內的數據對于外部訪問是否開放，但只是低層次的安全保護，無法防范惡意性的攻擊。cpu卡：也稱智能卡，卡內的集成電路中帶有微處理器cpu、存儲單元（包括隨機存儲器ram、程序存儲器rom（flash）、用戶數據存儲器eeprom）以及芯片操作系統(tǒng)cos。裝有cos的cpu卡相

17、當于一臺微型計算機，不僅具有數據存儲功能，同時具有命令處理和數據安全保護等功能。第二種分類方法：若按卡上數據的讀寫方法來分類，有接觸型ic卡和非接觸型ic卡兩種。當前使用廣泛的是接觸型ic卡，其表面可以看到一個方型鍍金接口，共有八個或六個鍍金觸點，用于與讀寫器接觸，通過電流信號完成讀寫。讀寫操作（稱為刷卡）時須將ic卡插入讀寫器，讀寫完畢，卡片自動彈出，或人為抽出。接觸式ic卡刷卡相對慢，但可*性高，多用于存儲信息量大，讀寫操作復雜的場合。非接觸型ic卡具有接觸式ic卡同樣的芯片技術和特性，最大的區(qū)別在于卡上設有射頻信號或紅外線收發(fā)器，在一定距離內即可收發(fā)讀寫器的信號，因而和讀寫設備之間無機械

18、接觸。在前述ic卡的電路基礎上帶有射頻收發(fā)及相關電路的非接觸ic卡被稱作“射頻卡”或“rf卡”。 這種ic卡常用于身份驗證，電子門禁等場合?？ㄉ嫌涗浶畔⒑唵?，讀寫要求不高，卡型變化也較大，可以作成徽章等形式。因此，不但可以存儲大量信息，具有極強的保密性能，并且抗干擾、無磨損、壽命長。因此在廣泛的領域中得到應用。 4、ic卡技術（1）ic卡讀/寫技術 ic卡是一種集成電路卡，它的讀寫設備是每個ic卡應用系統(tǒng)不可缺的周邊設備。該設備通過ic卡的8個觸點向ic卡提供電源與ic卡相互交換信息。雖然ic卡是從磁卡發(fā)展而來的，但他在機器讀/寫性能上卻遠優(yōu)與磁卡，無需往復的機械動作即可完成人-機-卡之間的多

19、次會話過程，使卡在應用時操作簡單，給人們帶來極大的便利。（2）ic卡的安全技術 信息安全的目的就是保證數據在確定的時間內，在確定的地點，在確定的條件下，只能被卻定的對象使用。而ic 卡正是為了解決數據是安全問題而設計的，它采用的是半導體密碼存放與軟件加密技術，能夠有效地阻止卡的非法復制與數據篡改，應用設備設備在脫離網絡的情況下，可以對ic卡進行鑒別。 ic卡的信息安全一般具有以下特征： 保密性：既防止未經授權的使用者獲取信息； 完整性：防止未經授權的信息改變（更改、刪除、增加）； 可獲取性：防止未經授權的截取信息；真實型：即通過一系列的技術措施驗證信息的真實性；持久性：即長久時間信息保存的可靠

20、性。 （3）數據存儲技術在一個應用系統(tǒng)的使用中，系統(tǒng)必須對所有持卡人建立一份身份與使用的檔案。在磁卡系統(tǒng)中，這組檔案存放在中心數據庫系統(tǒng)內，沒次持卡人使用必須通過終端，以網絡形式從數據庫系統(tǒng)中提出那分與自己有關的檔案，ic 卡的數據存儲能路比磁卡要強得多，卡把持卡人有關的大量信息存放在卡中，因而使得ic卡使用的靈活性大大增強，交易的實時性也明顯改善。目前，ic卡的存儲容量可達近1mb。 4. ic卡的技術特點（1） 芯片的制造技術與工藝 目前，ic卡用芯片撲片采用較為先進的cmos，bicmos等集成電路制造工藝，具有較好的點性能及抗干擾能力，一采用cmos工藝制造的ic 卡芯片為例，起主要技

21、術指標為； 寫入/刪除次數最少可大100000次。 數據保存時間最少為10年。 工作電壓為5v。 抗靜電4000v左右。 噪音容限也較高。（2） ic 卡座的技術要求 ic卡卡座哈ic 卡應有良好的接觸點，應有盡量小的摩擦。 具有生產制造時的質量穩(wěn)定性。 具有對應用環(huán)境（溫度、濕度、震動及電磁干擾等）的適應性。 其中正確的工作順序較為重要。按有關iso/iec7816標準規(guī)定，在ic卡的觸點和讀/寫設備的觸點之前，讀/寫設備不應對磁卡施加有關點信號，以免造成不可預料的損壞。ic卡讀/寫設備作為系統(tǒng)和用戶交互的接口，必將棉隊各種各樣復雜的應用環(huán)境，如在金融系統(tǒng)應用中的atm（自動柜員機），有可能

22、放置在露天公共場合，處于高/低溫、潮濕、電磁干擾等環(huán)境；在電車、汽車自動售票系統(tǒng)應用中，處于振動、電磁干擾等環(huán)境。因此，在設計階段就應注意；ic卡讀/寫設備環(huán)境適應性問題。二. ic卡的應用ic卡的應用領域非常廣泛。它除了涵蓋傳統(tǒng)磁卡的全部功能外，還拓展到許多磁卡所不能勝任的領域。這在很大程度上歸功與ic卡的大容量數據存儲能力和強有力的安全特性。ic卡的開發(fā)、研制與應用是一項系統(tǒng)工程，涉及到計算機、通訊、網絡、軟件、卡的讀寫設備、應用機具等多種產品領域的多種技術學科。因此，全球ic卡產業(yè)在技術、市場及應用的競爭中迅速發(fā)展起來。ic卡已是當今國際電子信息產業(yè)的熱點產品之一，除了在商業(yè)、醫(yī)療、保險

23、、交通、能源、通訊、安全管理、身份識別等非金融領域得到廣泛應用外，在金融領域的應用也日益廣泛，影響十分深遠。ic卡雖然進入中國較晚，但在政府的大力支持下，發(fā)展迅速。 1995年底，國家金卡辦為統(tǒng)籌規(guī)劃全國ic卡的應用，組織擬定了 (金卡工程非銀行卡應用總體規(guī)劃)。為保證ic卡的健康發(fā)展，在國務院金卡辦的領導下，信息產業(yè)部、公安部、衛(wèi)生部、國家工商管理局等各個部委紛紛制定了ic卡在本行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃。第二章 系統(tǒng)原理圖一系統(tǒng)原理框圖的繪制1.protel99軟件的概述(1)隨著電子技術的飛速發(fā)展，新型電子器件和集成電路的永遠日趨廣泛，電子電路也變得越來越復雜，這給電路的設計工作帶來了更大的難度。因

24、此通過計算機進行電子電路的互助設計成為設計電路板的一個基本手段。potel99se電子線路cad的基本含義是使用計算機來完成電子線路的設計過程，包括電原理圖的編輯、電路功能仿真、工作環(huán)境模擬、印制板設計（自動布局、自動布線）與檢測等。電子線路cad軟件還能迅速形成各種各樣的報表文件，如元件清單報表，為元器件的采購及工程預決算等提供了方便。protel99包含眾多的服務器，總提上可以分為5種組件，分別為：原理圖設計組件、pcb設計組件、布線組件、可邊成邏輯器件組件和仿真組件。由于其性能優(yōu)越，protel99已成為電路設計不可缺少的理想工具。（2）下面簡單介紹電路原理圖的設計步驟。電路原理圖的繪制

25、通常由設置圖紙屬性、放置元器件、原理圖布線、調整完善和保存打印等五個步驟完成。在啟動protel99se并進入電路原理圖設計環(huán)境后，用戶可以根據以下流程圖（圖1）來進行原理圖的設計。打開電路原理圖創(chuàng)建新原理圖文檔保存打印放置元器件原理圖布線調整完善其他操作 圖（1）設計pcb板首先要啟動protel99-pcb編輯器。啟動該編輯器的操作步驟如下： （1）打開軟件（2）新建或打開一個設計數據庫文件（*.ddb）。進入設計文件夾documents。選擇file/new命令，打開對話框。 雙擊該對話框中的即可創(chuàng)建一個新的元件庫文件，默認的文件名為pcb1。在工作窗口中該文件的圖標上單擊或在設計瀏覽器

26、中該文件名上雙擊，即可進入pcb板編輯器。然后即可在pcb編輯板上畫出所需的電路原理圖，如下頁所示：二 原理圖： 第三章 硬件部分介紹一 at89c51單片機簡介 at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機。at89c51是一種帶2k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將

27、多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，at89c51是它的一種精簡版本。at89c51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。1主要特性：·與mcs-51 兼容 ·4k字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數據保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0hz-24hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位內部ram·32可編程i/o線·兩個16位定時器/計數器·5個中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內振蕩

28、器和時鐘電路 2管腳說明： vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當fiash進行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個內部提供上拉電阻的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1后，被內部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第

29、八位地址接收。 p2口：p2口為一個內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當p2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，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。這是由于內部上拉的緣故。p2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內容。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個帶內部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當p3口

30、寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，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（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時器0外部輸入）p3.5 t1（記時器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數據存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數據存儲器讀選通）p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 rst：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平

31、時間。ale/prog：當訪問外部存儲器時，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。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。 /psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有

32、效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現。 /ea/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內部鎖定為reset；當/ea端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 xtal2：來自反向振蕩器的輸出。3振蕩器特性： xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，xtal

33、2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4芯片擦除： 整個perom陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ale管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，at89c51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時器，計數器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復

34、位為止。 二 rs232串行接口 eia-rs-232c是由美國電子工業(yè)協(xié)會eia制訂的一種串行物理接口標準。rs-232c采用負邏輯，-5 -15v為邏輯1，+5+15v為邏輯0。而ttl電平的“1”和“0”的特征電壓分別為.和.，用rs-232c總線進行串行通信需外接電路實現電平轉換。在發(fā)送端需用驅動電路將電平轉換成rs-232c電平，在接收端用接收電路將rs-232c電路轉換為ttl電平。本設計是用的ti公司的rs-232c收發(fā)器max232，可用單一+5v電源供電實現電平轉換。rs-232c在設計中主要永遠用于pc機與ic卡讀/寫器之間的通信，框圖如下rs-232c芯片的引腳結構如圖5

35、所示： 圖5 圖5中的c1、c2、c3、c4及v+、v是電源變換電路部分。在實際應用中，器件對電源噪音很敏感。因此，vcc必須要對地加去耦電容，其值為0.1f 。電容c1、c2、c3及c4取同樣的數值的鉭電解電容，用以提高抗干擾能力，在連接時必須盡量靠近器件。 max232的13、14管腳為串行異步通信發(fā)送及接受引腳。三 sle4442卡簡介 sle4442卡內部有一個256 8bit eeprom，不可逆的4個寫保護字節(jié)，具備密碼保護功能，可以隨時讀取主存儲器內容；在校驗成功后，可讀保護存儲器、讀寫安全存儲器和寫主存儲器。 sle4442有一個密碼邏輯，用以控制對存儲器的讀寫。為此，sle4

36、442包含一個4字節(jié)加密存儲區(qū)，該存儲區(qū)有一個錯誤計數器ec（0-2位）和三個字節(jié)的參考數據，這三個字節(jié)作為一個整體，稱為可編程密碼（psv）。整個數據區(qū)除了參考數據，其它的數據都能被讀取，在校驗數據與內部參考數據比較正確后才能進行讀寫操作，連續(xù)三次比較錯誤后，錯位計數器將阻止任何比較嘗試，從而也消除了任何擦寫操作。四 ic卡座 ic卡座引腳如圖6所示，其中引腳sw1、sw2為微動開關在無ic卡狀態(tài)時，處與斷開狀態(tài)；有卡插入時，ic卡卡座上的微動開關閉合。因此，此開關往往是用來判斷是否插ic卡的傳感器件。其引腳vcc：工作電壓；scl（clk）：串行時鐘；gnd：接地；sda（i/o）：串行數

37、據（輸入/輸出）；sw1、sw2：微動開關本設計中與邏輯有關的引出端先只有2條：scl和sda。所有的地址、數據及讀/寫控制命令等信號均從sda端輸入/輸出。為了區(qū)分線上的數據、地址、操作命令以及各種狀態(tài)的“開始”與“結束”，卡片內設計就多個邏輯控制單元。其中，啟動與停止邏輯單元產生控制讀/寫操作的“開始”與“停止”標志信號。“開始”狀態(tài)：當scl處于高電平時，sda從高電平轉向低電平，即產生“開始”標志信號。“停止”狀態(tài)：當scl處于高電平時，sda從低電平轉向高電平，即產生一個“停止”標志信號，如圖6所示： 圖6 讀/寫的啟動與停止時序sda和scl通常各自通過一個電阻拉到高電平，當scl

38、為高電平時，對應的sda上的數據有宵；而當scl為低電平時，允許sda上的數據變化。 數據輸入/輸出應答邏輯單元產生數據輸入/輸出操作應答信號。操作時所有的地址和數據字均一8位碼串行輸入/輸出于卡片?？ㄆ瑳]收到一個8位碼長的地址或數據后都以置sda線為低電平方式“確認”應答信號，其波形如圖7所示 圖7五 外圍電路（1）狀態(tài)燈ic卡的上電一般是可知的，即對ic卡讀/寫時，須給ic卡上電（送電源），因此，ic卡的上電控制比較簡單。由于ic卡讀/寫電流很小，一般為幾個a，因此其實現可按照圖8所示。由單片機89c51的p14信號通過小功率三極管9012控制系統(tǒng)的+5v電源切入ic卡座。當ic卡上電后，

39、發(fā)光二極管l2被點亮，起讀/寫指示作用。每次對ic卡讀/寫完成后。即及時先電，以減少插拔時帶電的可能性，要保證ic卡能任意插拔（有可能處于帶電狀態(tài)），不致ic卡損壞，必須使ic卡拔電過程處于斷電的狀態(tài)。要做到這點，必須保證ic卡的下電迅速及時圖8（2）蜂鳴器一般所指的蜂鳴器是以壓電陶瓷為主要元件的。壓電陶瓷是一類有將壓力與電流相互轉換能力的特殊陶瓷。這種能力緣于其特殊的晶體結構。當壓電陶瓷在一定方向上受到一個壓力使其晶體結構發(fā)生形變時，它就會在內部產生一個電流，并且電流的變化與壓力的變化密切相關。反之亦然。所以利用這一特性，在壓電陶瓷上通過一定頻率的電流，就會引起壓電陶瓷微小形變，這一形變帶動

40、空氣發(fā)生振動，如果頻率適當，就可以被人耳所聽見，也就是產生了蜂鳴聲。本設計當中蜂鳴起的做用是ic卡與單片機是否連接。將ic卡插進卡座時，ic卡座與單片機之間的連接無誤是蜂鳴器會響。在取出ic卡，即ic卡與單片機斷開連接，蜂鳴器也要響。具體連接圖如圖9所示： 圖9（3） 電源電路u1=220v，u2=8v，uc1=1.2u2=9.6v，uo =5v 功率穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，如圖10所示 + 電 源 + 整 流 + 濾 波 + 穩(wěn) 壓 + u1 u2 u3 ui u0 _ 變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _ 電 路 _ u1 u2 u3 ui u0 0

41、t 0 t 0 t 0 t 0 t 圖10穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過程（）電源變壓器 電源變壓器的作用是將來自電網的220v交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。（）整流和濾波電路在穩(wěn)壓電源中一般用四個二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓u2變換成脈動的直流電壓u3。濾波電路一般由電容組成，其作用是把脈動直流電壓u3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓ui。ui與交流電壓u2的有效值u2的關系為： 在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為： 流過每只二極管的平均電流為： 其中：r為整

42、流濾波電路的負載電阻，它為電容c提供放電通路，放電時間常數rc應滿足：其中：t = 20ms是50hz交流電壓的周期。 （）穩(wěn)壓電路由于輸入電壓u1發(fā)生波動、負載和溫度發(fā)生變化時，濾波電路輸出的直流電壓ui會隨著變化。因此，為了維持輸出電壓ui穩(wěn)定不變，還需加一級穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當外界因素（電網電壓、負載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件所組成。采用集成穩(wěn)壓器設計的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結構簡單等優(yōu)點。集成穩(wěn)壓器的類型很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。按輸出電壓類型可分為固定式和可調式，此外又可

43、分為正電壓輸出或負電壓輸出兩種類型。（） 固定電壓輸出穩(wěn)壓器常見的有cw78（lm78）系列三端固定式正電壓輸出集成穩(wěn)壓器；cw79（lm79）系列三端固定式負電壓輸出集成穩(wěn)壓器。三端是指穩(wěn)壓電路只有輸入、輸出和接地三個接地端子。型號中最后兩位數字表示輸出電壓的穩(wěn)定值，有5v、6v、9v、15v、18v和24v。穩(wěn)壓器使用時，要求輸入電壓ui與輸出電壓uo的電壓差ui uo 2v。穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流io = 8ma。當uo = 5 18v時，ui的最大值uimax= 35v；當uo=18 24v時，ui的最大值uimax = 40v。第四章 軟件部分 一.工作過程 軟件結構設計及其分析（） 讀/

44、寫器軟件結構 讀/寫器的讀/寫操作由上位pc機進行控制，通過串行通信的命令字節(jié)來實現。集體規(guī)定我誒：如握手信號為0aah，則讀卡；如握手信號為0bbh，則寫卡。讀/寫器的主程序框圖如圖11所示。其中，在讀/寫卡開始時，設置讀寫卡標志；在通信開始時，設置通信標志。避免數據不全或錯誤數據讀入或寫入。另外，所以的ic卡數據是先存放在ic卡的讀緩沖區(qū)和寫緩沖區(qū)的。“有卡插入否”是用過判斷p33引腳的高低電平來實現的。為了保證讀卡的可靠性，必須進行軟件“去抖”處理。一旦有卡插入，則設置讀/寫卡標志（有卡）；在通信時，設置正在通信標志。目的是我為了避免帶電插卡。本系統(tǒng)中關鍵的軟復位是通過在外中斷int0服

45、務函數中設置軟復位標志、在主函數中強制跳轉到函數首實現的。 圖11 主程序流程圖拔卡處理是通過設置成高優(yōu)先級的下降沿觸發(fā)的int0中斷來實現的。其程序如圖12所示： 圖12 拔卡處理中斷子程序串行通信才用3線制軟握手方式（2）軟件系統(tǒng)分析 為保證ic卡讀/寫過程準確可靠，除要保證讀/寫函數嚴格按照ic卡的讀/寫時序外，還須采用“重讀”和“復讀”措施。即讀ic卡是，采用讀2次的方式，如2次相符，則數據有效，否則再進行第3次讀，寫ic卡時，先將數據寫入，再回讀比較，否則重寫一次，以免偶然的寫失導致得出ic卡失效的錯誤結論。如何使上、下位機均不死機或能簡單恢復正常工作呢？對于作為下位機的ic卡讀/寫

46、器，利用ic卡能隨意插拔，再結合ic卡的拔卡處理是一個高級中斷的特點，將ic卡的拔卡中斷程序設計成2個分支：（1）非ic卡讀/寫且非與上位機通信狀態(tài)；（2）在與上位機通信或正在對ic卡讀/寫狀態(tài)。第1種情況下，中斷子程序是簡單的鞍鼻卡beep告警后，直接中斷返回；第2種情況，則會引起系統(tǒng)工作時常甚至死機，在恢復中斷環(huán)境后，用強制跳轉指令強制從主程序開始執(zhí)行，達到復位的效果。程序框圖如圖 12所示。為確保串行通信的可靠性，應著重從上、下位機通信軟件的以下問題入手合理選擇通信波特率。由于上、下位機通信的數據量很小（最多為ic卡的容量），因此通信波特率可選低一些，如2400；但要高度重視下位機（即i

47、c卡讀/寫器）的波特率參數整頂問題。對于51系統(tǒng)cpu，尤其要注意電源管理寄存器中smod位的設置。以2400波特率為例，當smod=0時，波特率參數為0f9h，實際波特率為2232，此時波特率相對誤差是7；而當smod=1時，波特率參數為0f3h，實際波特率為2401，此時波特率相對誤差是0.16，滿足正常通信所規(guī)定的波特率相對誤差小于5的要求。二 用c51實現的讀/寫主程序 #include <reg51.h>#include <absacc.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int / * ic卡

48、信號輸入/輸出*/sbit scl=p17;sbit sda=p16; / *i/o口定義*/sbit icout=p32； sbit icin=p33；sbit comm=p34；sbit bell=p35；sbit pwr=p14；/*波特率選擇*/sbit bacd=p12；/*24c0124c16讀/寫驅動程序*/sbit a0=acc-0；sbit a1=acc-1；sbit a2=acc-2;sbit a3=acc-3;sbit a4=acc-4;sbit a5=acc-5;sbit a6=acc-6;sbit a7=acc-7;/ *讀/寫數據緩沖區(qū)，24c01最多為128b *

49、uchar buf16;uchar flag;/ * 標志定義* /sbit ic_wr=flag-0;sbit oncomm=flag-1;sbit rst=flag-2;void start_ic(void) sda=1; scl=1; delay(2); sda=0; delay(6); void stop_ic(void) sda=0; scl=1; delay(6);sda=1;delay(6);scl=0;sda=0;void ack_ic(void)sda=0;delay(3);scl=1;delay(3); scl=0; sda=1; / * 讀字節(jié)函數，無應答信號 * / u

50、nsigned char rd24(void) sda=1; scl=1;a7=sda;scl=0; scl=1;a6=sda;scl=0; scl=1;a5=sda;scl=0; scl=1;a4=sda;scl=0; scl=1;a3=sda;scl=0; scl=1;a2=sda;scl=0; scl=1;a1=sda;scl=0;scl=1;a0=sda;scl=0; sda=1;scl=1;scl=o; return(acc); / * 寫字節(jié)函數 * / void wd24(unsigned char dd) acc=dd; sda=a7;scl=1;scl=0; sda=a6;sc