公交車IC卡計費系統(tǒng)硬件設(shè)計

1、鄭州科技學(xué)院鄭州科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 公交車 IC 卡計費系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名 張政權(quán) 專業(yè)班級 08 電子科學(xué)與技術(shù)一班 學(xué) 號 所 在 系 電氣工程系 指導(dǎo)教師 饒美麗 完成時間 2 012 年年 04 月月 19 摘摘 要要隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，公交 IC 卡已和人們的出行形影不離，為了更加方便人們的出行，對公交車收費系統(tǒng)要進行相應(yīng)的改進。本設(shè)計以單片機和射頻技術(shù)的結(jié)合作為核心，設(shè)計新型的公交車載機收費系統(tǒng)。設(shè)計目的是在原有的收費系統(tǒng)基礎(chǔ)上使得收費系統(tǒng)功耗更低，可操作距離更遠。論文中對收費系統(tǒng)的各個模塊及其外圍電路進行了介紹。在硬件電路設(shè)計中，以 AT89C

2、52 和 MFRC500 分別作為讀寫器的單片機模塊和射頻模塊的核心芯片，采用串口方式使讀寫器與上位機保持通信功能。首先，射頻模塊經(jīng)天線向 IC 卡發(fā)送信號同時提供能量供 IC 卡工作；然后，IC卡的存取控制模塊將存儲器中的信息調(diào)制到載波上，經(jīng)卡上天線回送給讀卡器；最后，讀卡器對接收到的信號進行解調(diào)、解調(diào)后送至 AT89C52，AT89C52 做出相應(yīng)的處理和控制，從而達到預(yù)計的功能。關(guān)鍵字：AT89C52；非接觸式 IC 卡；射頻識別；讀寫器；Abstract With the development of modern science and technology, public tran

3、sportation IC card has been inseparable, and people travel more convenient for people to travel on the bus fare collection system to be a corresponding improvement. This design is a combination of microcontroller and RF technology as the core, the design of new public transport vehicle on the toll s

4、ystem. Is designed to makes the toll system in the original charging system on the basis of lower power consumption, operational farther. Paper on each module and its peripheral circuits of the charging system was introduced.Hardware circuit design, AT89C52 and MFRC500, core chip as the microcontrol

5、ler of the reader module and RF module, serial way to make the reader with the host computer to maintain communications function. First, the RF module by the antenna to send signals to the IC card while providing energy for the IC card; Then, the IC card access control module memory information modu

6、lated onto the carrier on the back to give the reader via the antenna on the card; demodulation, the reader received signal after demodulation sent on AT89C52, AT89C52 to make appropriate treatment and control, so as to achieve the expected functionality.Key words: AT89C52；non-contact IC card；radio

7、frequency identification；reader；目目 錄錄摘摘 要要 .ABSTRACT.1 緒論緒論 .11.1 公交公交 IC 課題研究的背景和意義課題研究的背景和意義.11.2 公交公交 IC 的發(fā)展前景的發(fā)展前景.12 方案設(shè)計方案設(shè)計 .22.1 計費系統(tǒng)的主要功能計費系統(tǒng)的主要功能.22.2 計費系統(tǒng)芯片的選擇計費系統(tǒng)芯片的選擇.22.3 計費系統(tǒng)工作原理計費系統(tǒng)工作原理.33 系統(tǒng)基礎(chǔ)原理系統(tǒng)基礎(chǔ)原理 .53.1 電磁場基本理論電磁場基本理論.53.2 RFlD 系統(tǒng)的編碼與調(diào)制系統(tǒng)的編碼與調(diào)制.53.2.1 基帶編碼.63.2.2 信號的調(diào)制與解調(diào).73.3 糾

8、錯與檢錯糾錯與檢錯.84 MIFARE 卡卡.104.1 Mifare 卡的選擇卡的選擇.104.2 Mifare1 S70 卡特點卡特點.114.3 Mifare 卡工作原理卡工作原理.114.4 Mifare1 S70 認證過程認證過程.125 計費系統(tǒng)硬件設(shè)計計費系統(tǒng)硬件設(shè)計 .135.1 主控電路主控電路.135.1.1 單片機 AT89C52 簡介.145.1.2 單片機 AT89C52 及其外圍電路.145.2 MIFARE 卡接口電路卡接口電路.155.2.1 MF RC500 概述及其性能.155.2.2 MF RC500 內(nèi)部結(jié)構(gòu).165.2.3 Mifare 卡讀寫接口電路

9、.175.3 天線電路設(shè)計天線電路設(shè)計.185.3.1 低通濾波電路.195.3.2 接收電路.195.3.3 天線線圈的設(shè)計.205.3.4 環(huán)境對天線的影響.215.4 蜂鳴和蜂鳴和 LED 指示電路指示電路.215.5 通信電路通信電路.225.5.1 MAX3232 芯片簡介.225.5.2 串行通信接口電路.235.6 監(jiān)控電路監(jiān)控電路.235.7 顯示電路顯示電路.245.7.1 MC14499 介紹.255.7.2 MC14499 應(yīng)用.265.8 存儲器存儲器.275.8.1 24C64 介紹.285.8.2 24C64 應(yīng)用.295.9 硬件抗干擾設(shè)計硬件抗干擾設(shè)計.296

10、讀寫器軟件設(shè)計讀寫器軟件設(shè)計 .317 調(diào)試調(diào)試 .34總結(jié)總結(jié) .37致致 謝謝 .38參考文獻參考文獻 .39附錄附錄 1 .40附錄附錄 2 .441 緒論1.1 公交 IC 課題研究的背景和意義在世界范圍內(nèi)，由于經(jīng)濟性和方便性使的公交車 IC 卡得到了廣泛的應(yīng)用。公交車是人們出行的重要交通工具，但現(xiàn)在仍然有公交車在實行人工收費，這不但效率低、工作量大，也會導(dǎo)致乘客擁擠、延長公交車靠站時間，從而影響運行效率，也使得公交公司無法準確的了解每條公交路線的客流量。因此，對其收費系統(tǒng)進行研究改進，可以加速普及公交 IC 卡、降低制造成本，即方便群眾，也提高了經(jīng)濟效益。1.2 公交 IC 的發(fā)展前

11、景RFID 作為無線通信和自動識別技術(shù)的結(jié)合被認為 2l 世紀最有前途的 IT 技術(shù)之一。我國目前在公交領(lǐng)域正在大力推展“一卡通”，公交 IC 可以提高乘客上車的效率，減少公交靠站的時間，提高公交運行效率和經(jīng)濟效益，同時顯著提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平，為公交運營提供科學(xué)準確的數(shù)字信息，獲得明顯的社會和經(jīng)濟效益。社會對“一卡多用的迫切需求使得目前非接觸式 IC 卡內(nèi) 8K16K 的存儲容量不能滿足要求，將來用戶攜帶的一張 IC 卡內(nèi)可以有多個分區(qū)，用作電子錢包、電子車票、身份證和護照等電子個人身份識別、電子醫(yī)療檔案、工作證等，這必將促使卡內(nèi)存儲器的容量向更大的方向發(fā)展，低功耗和遠距離也是必然的趨勢

12、，由此可見公交 IC 有很大的發(fā)展空間。2 方案設(shè)計在進行系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)對系統(tǒng)的功能要求及其應(yīng)用環(huán)境等確定合理的、具體的功能和技術(shù)指標,對應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性、通用性、先進性、可維護性、以及成本等進行綜合考慮,以盡量合理并符合相應(yīng)的標準。然后根據(jù)市場上各種器件的貨源情況和性能及開發(fā)工具等因素選擇合適的機型。然后根據(jù)系統(tǒng)中遇到的單片機、模擬電路、I/O 接口、存儲器和顯示器等器件和設(shè)備進行器件選擇,使之符合系統(tǒng)在精度、速度和可靠性等方面的要求。最后確定一個合理的電路圖。2.1 計費系統(tǒng)的主要功能 公交計費系統(tǒng)的核心是讀寫器，它要能實現(xiàn)以下功能： 讀寫器必須具備對射頻卡的數(shù)據(jù)處理功能，包括讀寫器對卡

13、的讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)兩部分，這里提到的數(shù)據(jù)包括各種各樣的數(shù)據(jù)，其中有電子貨幣的數(shù)據(jù)、身分代碼的數(shù)據(jù)、密碼授權(quán)的數(shù)據(jù)。 讀寫器必須具備數(shù)據(jù)記錄功能，即對于需要記錄的數(shù)據(jù)信息進行實時記錄，以達到信息中心進行數(shù)據(jù)分析的需求。 讀寫器必須具備與 PC 機的通信功能，此功能可以用于發(fā)卡中心對卡的初始化，也可以用于對射頻卡的數(shù)據(jù)直接進行記錄。 具備數(shù)據(jù)的三層保密功能。2.2 計費系統(tǒng)芯片的選擇 在硬件設(shè)計中,需要考慮系統(tǒng)總線的負載能力、系統(tǒng)擴展時的片選方式、模擬電路的速度和精度等,如需擴展存儲器則盡量用一片完成,這樣既降低了成本,又減小了線路板的面積,同時提高了系統(tǒng)的可靠性。在 MCU 上我們使用ATMEL

14、公司的 AT89CXX 系列單片機，以其功能強大、價格低廉、實用性強、使用壽命長、保密性好而聞名于工控界。我選用 AT89C52，AT89C52 是一款低功耗、高性能的 8 位 CMOS 微控制器，它帶有 8K 的可編程存儲器，應(yīng)用了 ATMEL 公司的高精密存儲器技術(shù)研制而成，指令與 MCS51 系列單片機相匹配。在串行通信接口方面我選用的芯片是 MAX3232，它是 MAX232 的改進型。MAX232 供電電壓是 5V，耗電 5mA,使用時外接 4 個 1uF 電容，而MAX3232 供電電壓是 5V 或者 3.3V，耗電 0.3mA,外接 4 個 0.1uF 電容，可見MAX3232

15、功耗更低。存儲器我用 24C 系列串行 EEPROM，在公交車車載機上，由于要保存司機、IC 卡號、密碼驗證、金額等信息，所以存儲空間要大，我選用 24C64，它可以存儲 8K 字節(jié)，體積小，二總線協(xié)議、占用 I/O 口線少、容量擴展配置極其靈活方便。在看門狗上使用 DS123L、LED 使用 MC14499、射頻模塊使用 MFRC500。2.3 計費系統(tǒng)工作原理Mifare 卡由天線和芯片模塊組成。其中芯片模塊由射頻接口、存取控制和存儲器三個模塊組成。讀卡器由發(fā)射器、接收器、解調(diào)器、天線、控制器等組成，如圖 2.1 所示?？刂破鹘獯a器解調(diào)器接收器發(fā)射器射頻接口存取控制EEPROM載波信號讀卡

16、器IC 卡載波數(shù)據(jù)時鐘復(fù)位數(shù)據(jù)圖 2.1 讀寫器工作示意圖系統(tǒng)工作過程如下： (1)讀卡器將載波信號經(jīng)天線向外發(fā)送。 (2)卡進入讀卡器的工作區(qū)域后，由卡內(nèi)天線和電容組成的諧振回路接收讀卡器發(fā)射的載波信號，射頻接口模塊將此信號轉(zhuǎn)換成電源電壓、復(fù)位信號及系統(tǒng)時鐘、使芯片“激活”。 (3)存取控制模塊將存儲器中的信息調(diào)制到載波上，經(jīng)卡上天線回送給讀卡器。 (4)讀卡器對接收到的信號進行解調(diào)、解調(diào)后送至控制器。 (5)控制器根據(jù)卡號的合法性，針對不同應(yīng)用做出相應(yīng)的處理和控制。3 系統(tǒng)基礎(chǔ)原理在公交 IC 計費系統(tǒng)中，要完成識別，還要在非接觸式 IC 卡與讀寫器之間完成相關(guān)信息的交換，而這種信號正是通

17、信領(lǐng)域的數(shù)字信號。因此，為了深入地了解與認識射頻識別的通信實質(zhì)，就要了解相關(guān)的理論知識。3.1 電磁場基本理論讀寫器和射頻卡通過各自的天線構(gòu)建兩者的非接觸信息傳輸信道。空間信息傳輸信道的性能完全由天線周圍的場區(qū)決定，這是電磁傳播的基本規(guī)律。射頻信息加載到天線上以后，在緊鄰天線的空間中，除了輻射場以外，還有一個非輻射場。該場與距離的高次冪成反比，隨著離開天線的距離迅速減小。在這個區(qū)域，由于電抗場占優(yōu)勢，因此該區(qū)域被稱為電抗近場區(qū)，它的邊界約為一個波長。超過電抗近場區(qū)，就是輻射場區(qū)。按照離開天線的遠近，有把輻射場區(qū)分為輻射近場區(qū)和輻射遠場區(qū)。近場能量主要以存儲形式存在，而輻射場能量主要以電磁波的形

18、式進行傳播。公認的輻射近場區(qū)與遠場區(qū)的分界距離 R 為： (3.1)22DR 其中，D 為天線直徑， 為天線波長，D。對于天線而言，滿足天線的最大尺寸 L 小于 時，天線周圍只存在電抗近場區(qū)與輻射遠場區(qū)，沒有輻射近場區(qū)。當 L 和波長之比小于 1 時的天線一般稱為小天線。對于射頻識別和電子標簽而言，一般情況下，由于對電子標簽尺寸以及讀寫天線應(yīng)用的尺寸限制，絕大多數(shù)情況下，采用小天線結(jié)構(gòu)模式。天線的近場區(qū)和遠場區(qū)的距離可以根據(jù)波長進行估算。在低頻(如 1356MHz)工作的 RFID 系統(tǒng)，電磁能量的傳送在感應(yīng)場區(qū)域中完成，所以稱為感應(yīng)耦合系統(tǒng)。3.2 RFlD 系統(tǒng)的編碼與調(diào)制讀寫器與卡的通信

19、過程包含了信息的發(fā)送、傳輸和接收。信息被調(diào)制到載波上，通過空間信道的傳輸媒質(zhì)；接收機則通過接收載波信息經(jīng)過解調(diào)、解碼等數(shù)字信號處理技術(shù)將信息顯示出來。讀寫器與卡之間的通信主要包括 3 個主要功能模塊，按從讀寫器到卡的數(shù)據(jù)傳輸方向，它們是讀寫器中的數(shù)字信號(基帶信號、信號編碼)和調(diào)制器、傳輸介質(zhì)(信道)及卡中的解調(diào)器和信號譯碼。圖 3.1 給出了信息從讀寫器發(fā)到非接觸式 IC 卡的全部過程。信號處理編碼調(diào)制解調(diào)信號處理解碼信道讀寫器非接觸式 IC 卡信號接收 圖 3.1 讀寫器與卡的通信信號編碼系統(tǒng)的作用是把要傳輸?shù)男畔⒈M可能最佳地與傳輸通道的性能相匹配。這樣處理給信息提供某種程序的保護，以防止

20、信息受干擾或相沖突，以及對某些信號特性的有意改變。由于數(shù)據(jù)的安全性和保密性非常重要，為了防止對系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的惡意獲取或修改，還往往需要對編碼信號進行加密處理。信號解碼的任務(wù)是從基帶編碼的接收信號中恢復(fù)原來的信息，并識別和標識出傳輸錯誤。調(diào)制是對高頻載波信號的處理，使其振幅、頻率或相位與調(diào)制的基帶信號相關(guān)。傳輸介質(zhì)把信息傳輸一段預(yù)定的距離。在射頻識別系統(tǒng)中，唯一采用的傳輸介質(zhì)是磁場(電感耦合)和電磁波(微波)。解調(diào)是一種與調(diào)制相反的過程，以再生基帶信號。3.2.1 基帶編碼數(shù)字基帶信號的編碼也就是對基帶信號進行碼型設(shè)計，使基帶信號更加適合在通信信道中的傳輸。數(shù)字基帶信號用數(shù)字信息的電脈沖表示，

21、電脈沖的形式稱為碼型。通常把數(shù)字信息的電脈沖表示過程稱為碼型編碼或碼型變換。就波形的單個形狀而言，有矩形脈沖、三角形、高斯形、升余弦形和半余弦形等，最常用的為矩形脈沖。由代碼形成的各類碼型，必須滿足系統(tǒng)所要求的基本特性，主要包括有： (1)代碼應(yīng)該沒有直流或只有很小的低頻分量，以便順利的通過電路中的儲能元件，并不會淹沒在直流電流中。 (2)代碼中應(yīng)包含有位的定時信息，以便接收機能夠從中提取定時脈沖。 (3)代碼不能受信息源中統(tǒng)計特性的影響。 (4)應(yīng)當盡量壓縮頻帶，以提高信道的頻帶利用率。數(shù)字基帶信號的碼型種類很多，我著重介紹曼徹斯特編碼及米勒編碼兩種。曼徹斯特碼101101米勒碼111100

22、0 Manchester(曼徹斯特)編碼：在半個 Bit 周期負邊沿表示二進制l，半個Bit 周期的正邊沿表示二進制0。Manchester 編碼在 RFID 系統(tǒng)中經(jīng)常用于從電子標簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸，由于在它本身包含了時鐘信息，因此，在RFID 中非常適合用于防止數(shù)據(jù)在無線信道傳輸過程中出現(xiàn)的相互干擾，但由于它在相同比特位長度的條件下，寬度范圍僅為原信號的一半，因此它所占用的頻帶寬度也增加了一倍。 Miller(米勒)編碼：在半 Bit 周期的任意邊緣表示二進制l，而經(jīng)過下一個周期中不變的l電平表示二進制0。如果連續(xù)一串0，則在0Bit 周期開始時產(chǎn)生電平交變。在我們設(shè)計的系統(tǒng)中，從讀寫器

23、到電子標簽的數(shù)據(jù)傳輸編碼采用的是變形的 Miller 編碼。就是在 Miller 編碼中的每個邊緣都為一“負脈沖來取代。這樣在從讀寫器到電子標簽的數(shù)據(jù)傳輸中，由于很短的脈沖持續(xù)時間，故可以在數(shù)據(jù)傳輸過程中保證從讀寫器的高頻場中連續(xù)供給應(yīng)答器內(nèi)芯片以能量。3.2.2 信號的調(diào)制與解調(diào)調(diào)制過程將基帶信號搬移到高頻段的過程，是用基帶信號去控制高頻振蕩信號的某一參數(shù)，使載波的這些參量隨基帶信號(指經(jīng)過編碼的信號)的變化而變化的一種處理過程。通常基帶信號又稱為調(diào)制信號，而未經(jīng)調(diào)制的高頻振蕩信號稱為載波信號，經(jīng)過調(diào)制后的高頻振蕩信號稱為已調(diào)信號。調(diào)制過程在信號的發(fā)送端。解調(diào)過程式調(diào)制的反過程，即把基帶信號

24、從高頻載波上搬移下來的過程。解調(diào)過程在信號接收端。調(diào)制的方法一般分為兩大類：連續(xù)波調(diào)制與數(shù)字調(diào)制。在模擬調(diào)制中，調(diào)制信號的取值是連續(xù)的，而數(shù)字信號的取值是離散的。傳統(tǒng)的無線電技術(shù)中，主要是眾所周知的模擬調(diào)制方法。而在 RFID 系統(tǒng)中使用的是振幅鍵控(ASK)。 在 RFID 系統(tǒng)中，信息從讀寫器發(fā)送到非接觸式 IC 卡或從卡片發(fā)送到讀寫器，依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的原理不同，RFID 系統(tǒng)所使用的調(diào)制技術(shù)也不同。讀寫器必須為卡提供一種能量遠大于噪聲的信號，同時卡片必須體積小、造價低，因此卡片上的電路必須盡量簡單化。而振幅鍵控信號是最簡單的一種調(diào)制技術(shù)，因而在 RFID 系統(tǒng)中被廣泛使用。在 ASK 中，

25、載波幅度隨著調(diào)制信號 1 和 0的取值變化在兩個狀態(tài)之間變化。二進制幅度鍵控中最簡單的形式稱為通一斷鍵控(OnOffKeying，OOK)，即載波在數(shù)字信號 1 或 0 的控制下實現(xiàn)通或斷。假定載波信號的兩個幅度分別為和，則可定義調(diào)幅波的鍵控度 m 為： (3.2)maxminmaxminAAmAA3.3 糾錯與檢錯隨著電子標簽的應(yīng)用越來越廣泛，電子標簽的安全性和保密性越來越受到了人們的關(guān)注。使用 RFID 技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)時，很容易受到外界干擾，使傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生改變而導(dǎo)致錯誤。RFID 系統(tǒng)通常使用的數(shù)據(jù)校驗方法有奇偶校驗、循環(huán)冗余校驗。1奇偶校驗奇偶校驗是一種很簡單而且廣泛應(yīng)用的校驗方法。這種方

26、法是把一個奇偶校驗位組合到每一個字節(jié)中，并被傳輸，即每字節(jié)發(fā)送 9 位?？梢圆捎闷嫘ｒ灮蚺夹ｒ?。在接收端對接收到的數(shù)據(jù)進行與發(fā)送端相同的校驗方法如果校驗位不符，則可識別傳輸錯誤。然而，這種方法的缺點是識別錯誤的能力低。如果錯誤改變的位數(shù)是奇數(shù)，那么錯誤是可以被檢測出來，但如果改變位數(shù)是偶數(shù)時，則無法識別傳輸錯誤。因此，奇偶校驗法檢測能力低。2循環(huán)冗余校驗相比奇偶校驗，循環(huán)冗余校驗(CRC)能夠以很大的可靠性識別傳輸錯誤。CRC 校驗由于實現(xiàn)簡單，檢錯能力強，被廣泛使用在各種數(shù)據(jù)校驗應(yīng)用中。占用系統(tǒng)資源少，用軟硬件均能實現(xiàn)，是進行數(shù)據(jù)傳輸檢測地一種很好手段。CRC 碼是由兩部分組成，前部分是信息

27、碼，就是需要校驗的信息，后部分是校驗碼，如果 CRC 碼共長 n 個 bit，信息碼長 m 個 bit，就稱為(n，m)碼。CRC 校驗的編碼方法是待發(fā)送的二進制數(shù)據(jù) t（x）除以生成多項式 g(x)，將最后的余數(shù)作為 CRC 校驗碼。CRC 校驗對要傳送的一個數(shù)據(jù)塊附加一些校驗位(典型值為 4 位、8 位、12 位、16 位、32 位)，這些校驗位由該數(shù)據(jù)塊算出，并隨同數(shù)據(jù)塊并傳送。在接收端，對收到的數(shù)據(jù)塊重新按規(guī)定的算法計算 CRC 校驗，從而判定傳輸過程是否出錯。 4 Mifare 卡IC 卡又稱集成電路卡，它是在大小和普通信用卡相同的塑料卡片上嵌置一個或多個集成電路構(gòu)成的。PHILIP

28、S 公司的 Mifare IC 卡，以射頻技術(shù)為核心。Mifare 卡，又稱“無觸點 IC 卡”或“射頻卡”。它的芯片全部封于卡基內(nèi)，無暴露部分，不但如此，在卡體內(nèi)還嵌有一個微型天線，是為了嵌入的芯片與讀卡器之間的相互通信，它通過無線電波或電磁場的感應(yīng)來交換信息。它成功地將射頻識別技術(shù)和 IC 技術(shù)結(jié)合起來，解決了無源和免接觸這兩大難題，是電子器件領(lǐng)域的一大突破。4.1 Mifare 卡的選擇目前，以 Philips 公司為首的基于 TypeA 標準的陣營占領(lǐng)了非接觸 IC 卡市的 80以上，因此我主要從 Philips 公司的 Mifare 系列卡中選擇一款合適的 IC卡片。通常寫入 IC

29、卡中的數(shù)據(jù)也稱模板，不同的算法得到的模板大小也不盡相同，但是一般不會超過 1K 字節(jié)大小。同時考慮到需要寫入用戶的一些基本信息，如姓名、性別等，甚至有可能將卡用于其它的應(yīng)用(郎實現(xiàn)多功能卡)。所以 IC 卡的存儲容量最好在 lK 字節(jié)以上。Philips 公司的 Mifare 系列產(chǎn)品有三犬類：Mifare Standard，Mifare Light和 MifarePRO。MifareLight 卡容量只有幾百字節(jié)，所以不予考慮。MifareStandard 卡現(xiàn)在主要有兩種型號：Mifarel s50 和 Mifare l S70。其中 s50型容量為 lK 字節(jié)，s70 型容量為 4K 字

30、節(jié)。MifarePRO 屬于雙界面卡，內(nèi)有8051 核心的微處理器，是典型的 CPU 卡，既可用作接觸式 IC 卡，又可用作非接觸式 IC 卡，且容量達到 8K 字節(jié)。從存儲容量、性價比以及系統(tǒng)的功能要求等方面綜合考慮，我最終選擇了 Mifare1 S70 卡作為數(shù)據(jù)的載體。4.2 Mifare1 S70 卡特點Mifare1 S70 卡采用了先進的芯片制造工藝制作。卡片上除了 IC 微晶片及一副高效率天線外，無任何其他元件?？ㄆ蠠o源，工作時的電源能量由讀卡器天線發(fā)送無線電載波信號藕合到卡片上的天線從而產(chǎn)生電能，一般可達 2v以上，供卡片內(nèi)部芯片工作?？ㄆ蟽?nèi)建 4K 字節(jié)的 EEPROM

31、存儲容量。讀卡器工作頻率為 13.56MHZ，操作距離可達 100mm，與讀卡囂的通信速率高達106Kbits。Mifare1 S70 卡上具有先進的數(shù)據(jù)通信加密和雙向驗證密碼系統(tǒng)，其加密性能好、安全；且具有防沖突功能：能同時處理在讀卡器天線有效工作范圍內(nèi)的多張卡片；由于讀寫之間無機械接觸，使操作快捷便利；卡表面無裸露的觸點，避免了因接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障，因而不易受外界環(huán)境變化如水、塵埃的影響，其可用壽命長，可達 10 年。每張卡片在制造時具有唯一的卡片序列等，因此沒有兩張相同的 Mifare 卡?？ㄆ系臄?shù)據(jù)讀寫可超過 10 萬次以上，且卡片抗靜電保護能力達 2KV 以上。4.3 Mif

32、are 卡工作原理讀寫器工作時，不斷地向外發(fā)出一組固定頻率的電磁波(1356MHz)，讀寫器發(fā)出的信號由兩部分疊加組成：一部分是電源信號，另一部分則是指令和數(shù)據(jù)信號。當有卡靠近時，卡片內(nèi)有一個 LG 串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器的發(fā)射頻率相同，這樣在電磁波的激勵下，LG 諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容充電有了電荷。在這個電容另一端，接有一個單向?qū)щ姷碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)存儲。當電容器充電達到 2V 時，此電容就作為電源為卡片上的其他電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收讀寫器發(fā)出的數(shù)據(jù)。4.4 Mifare1 S70 認證過程非接觸式卡片讀寫器（E）MIFARE1 卡片 (

33、C)（A） RB(B)TOKEN AB(D)TOKEN BA圖 4.1 三輪認證過程 認證過程如圖 4.1： (A) 由 Mifare1 卡片向讀卡器發(fā)送一個隨機數(shù)據(jù) RB； (B)環(huán)：由讀卡器收到 RB 后向 Mifare1 卡片發(fā)送一個令牌數(shù)據(jù) TOKEN AB，其中包含了讀卡器發(fā)出的一個隨機數(shù)據(jù) RA； (C)環(huán)：Mifare1 卡片收到 TOKEN AB 后，對 TOKEN AB 的加密的部分進行解密，并校驗第一次由(A)環(huán)中 Mifare1 卡片發(fā)出去的隨機數(shù) RB 是否與(B)環(huán)中接收到的 TOKENAB 中的 RB 相一致； (D)環(huán)：如果(c)環(huán)校驗是正確的，則 Mifare1

34、 卡片向讀卡器發(fā)送令牌TOKENBA 給讀卡器； (E)環(huán)：讀卡器收到令牌 TOKEN BA 后，讀卡器將對令牌 TOKEN BA 中的RB(隨機數(shù))進行解密；并校驗第一次由(B)環(huán)中讀卡器發(fā)出去的隨機數(shù) RA 是否與(D)環(huán)中接收到的 TOKENBA 中的 RA 相一致；如果上述的每一個環(huán)都為“真”，都能正確通過驗證，則整個的認證過程將成功。讀卡器可以對剛剛認證通過的卡片上的這個扇區(qū)進行下一步的操作(ReadWrite 等操作)。5 計費系統(tǒng)硬件設(shè)計 讀卡器是用戶交易的中介。讀卡器的基本任務(wù)就是啟動數(shù)據(jù)載體(應(yīng)答器)，并與這個數(shù)據(jù)載體建立通信，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。非接觸式射頻通信的所有具體細節(jié)

35、，如建立通信、防止碰撞或身份驗證，均由讀卡器處理。 讀卡器的構(gòu)成框圖如圖 5.1 所示。讀卡器通過射頻模塊及其輔助天線與卡片通信，實現(xiàn)與卡片的交易。 圖 5.1 讀卡器結(jié)構(gòu)框圖5.1 主控電路 讀卡器主控模塊由單片機及其外圍電路組成選擇單片機時應(yīng)考慮以下幾個問題：系統(tǒng)時鐘頻率、計算速度、處理能力、兼容性、系統(tǒng)整體設(shè)計等。就本系統(tǒng)而言，還要考慮到系統(tǒng)的通信速度和通信方法(包括與 PC 機通信以及與射頻模塊通信)，存儲器空間的大小。主控制模塊采用 8 位單片機即可以達到要求根據(jù)市場上單片機的性能、價格、應(yīng)用領(lǐng)域的不同，加之綜合考慮諸如單片機程序存儲器的容量、外部中斷及定時中斷功能、開發(fā)工具的費用等

36、因素，從市場上眾多的 8 位微處理器中選取了 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52?？撮T狗PC 機主控模塊射頻模塊天線模塊存儲模塊IC 卡5.1.1 單片機 AT89C52 簡介AT89C52 如圖 5.2 所示：有 40 個引腳，32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口，3 個 16 位可編程定時計數(shù)器,2 個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線，AT89C52 可以按照常規(guī)方法進行編程,但不可以在線編程(S 系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。其主要性能參數(shù)：兼容 M

37、CS51 指令系統(tǒng)、8k 可反復(fù)擦寫(1000 次）Flash ROM、32 個雙向 I/O 口、256x8bit 內(nèi)部RAM、時鐘頻率 0-24MHz、3 個 16 位可編程定時/計數(shù)器中斷、低功耗空閑和掉電模式等。圖 5.2 AT89C52 引腳圖5.1.2 單片機 AT89C52 及其外圍電路AT89C52 主要用于控制。如圖 5.3：單片機的 P1.3 和 RESET 端口與看門XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0

38、.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52狗連接，當單片機工作異常時，對單片機復(fù)位；XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，使系統(tǒng)工作頻率為 13.56MHz；P1.7端口

39、與 PNP 相連以驅(qū)動蜂鳴器與 LED 指示電路；RXD 和 TXD 于 MAX3232連接，使讀寫器存儲的信息傳送至 PC 機；P1.5 和 P1.6 與存儲器相連，將信息保存在存儲器中。AT89C52P1.3RESET123567DS123LC7C8RXDTXDX2P1.6P1.5RDTDRDTDC+C+C-C+C-C-X1MAX3232P1.7VCCPNPSPEAKERVCCVCCA0SCLSDAWPA1A2VSS24C64VCCR1R2R3R4C1C2C3C4圖 5.3 單片機與其外圍電路5.2 Mifare 卡接口電路5.2.1 MF RC500 概述及其性能Philips 公司的

40、MFRC500 是應(yīng)用于 1356MHz 非接觸式通信中高集成讀卡 IC 系列中的一員。該讀卡 IC 系列利用了先進的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在 13 .56MHz 下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。MFRC500 支持IS014443A 所有的層。內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動近操作距離的天線，讀卡距離可達 100mm。接收器部分提供一個堅固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于 IS014443A 兼容的應(yīng)答器信號。數(shù)字部分處理12345678OSCINIRQMFINMFOUTTX1TVDDTX2TVSS9NCSNWR10NRD11DVSS1213D0D114D215D31

41、6OSCOUT32RSTPD31VMDD30RX29AVSS28AUX27AVDD26DVDD25A2A1A0242322ALE21D7D6D5D420191817MFRC500IS014443A 幀和錯誤檢測(奇偶cRc)。此外，它還支持快速 CRYPT01 加密算法用于驗證 Mifare 系列產(chǎn)品。方便的并行接口可直接連接到任何微控制器，這樣給讀卡器，終端的設(shè)計提供了極大的靈活性。MFRC500 如圖 5.4 所示是 32 腳 SO 封裝高集成度 TYPE A 讀寫器芯片，其主要性能如下:載波頻率為 13.56MHz、集成了編碼調(diào)制和解調(diào)解碼的收發(fā)電路、天線驅(qū)動電路僅需很少的外圍元件,有效

42、距離可達 10cm、數(shù)字,模擬,發(fā)送電路都有各自獨立的供電電源、集成有 64 字節(jié)的收發(fā) FIFO 緩存器等.基于以上特點,用 MF RC500 極易設(shè)計 TYPE A 型卡的讀寫器,可用于非接觸式手持終端領(lǐng)域。圖 5.4 MFRC500 引腳圖5.2.2 MF RC500 內(nèi)部結(jié)構(gòu)MF RC500 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 5.5 所示。并行微控制器接口自動檢測連接的8 位并行接口的類型。它包含一個易用的雙向 FIFO 緩沖區(qū)和一個可配置的中斷輸出。這樣就為連接各種微控制器提供了很大的靈活性。即使使用非常低成本的器件也能滿足高速非接觸式通信的要求。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的并行一串行轉(zhuǎn)換。它支持的幀包括

43、CRC 和奇偶校驗。它以完全透明的模式進行操作，因而支持 IS014443A 的所有層。狀態(tài)和控制部分允許對器件進行配置以適應(yīng)環(huán)境的影響，并使性能調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。當與 MifareStandard 和其它 Mifare 產(chǎn)品通信時，使用高速 Crypt01 流密碼單元和一個可靠的非易失性密匙存儲器。模擬電路包含了一個具有非常低阻抗橋驅(qū)動器輸出的發(fā)送部分。這使得最大Cryptol 加密與密鑰存儲器模擬電路狀態(tài)和控制數(shù)據(jù)處理單元并行微控制器接口（帶有 FIFO 緩沖器）MIFARE 1數(shù)據(jù)線地址線控制線 圖 5.5 MFRC500 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖操作距離可達 100mm。接收器可以檢測到并解碼非常弱

44、的應(yīng)答信號。現(xiàn)在擁有非常先進的技術(shù)，接收器不是限制操作距離的主要因素了。5.2.3 Mifare 卡讀寫接口電路非接觸式 IC 卡讀寫接口電路如圖 5.6 所示。MFRC500 是與非接觸式 IC卡實現(xiàn)無線通信的核心模塊，也是控制器控制讀寫 IC 卡的關(guān)鍵接口芯片。它根據(jù)寄存器的設(shè)定對發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進行調(diào)制得到發(fā)送的信號，并通過TXl，TX2 腳驅(qū)動天線以電磁波的形式發(fā)出去。 工作方式主要是由 AT89C52 對 MF- RC500 進行控制于通信, MF- RC500驅(qū)動外圍電路對 Mifare 1 卡進行讀寫操作。具體說來是 AT89C52 通過串行口接收 PC 機的指令, 完成對卡的

45、操作和整個讀寫器的管理; MF- RC500 負責信號的編碼、解碼, 信號的調(diào)制、解調(diào); 外圍電路建立讀寫器同射頻卡之間的聯(lián)系, 此部分的設(shè)計直接影響到射頻功率的大小以及系統(tǒng)的抗干擾能力; Mifare 1 卡是系統(tǒng)的應(yīng)用終端, 接收讀寫器的指令并返回指令執(zhí)行結(jié)果。 MFRC500 的 TXl，TX2 腳輸出端分別接有低通濾波器用于防止干擾。電路在布局時，需要注意的是濾波器要盡量靠近發(fā)射端?？ǖ捻憫?yīng)信號由天線拾取，并經(jīng)過天線匹配電路送到 RX 腳。MFRC500 使用內(nèi)部生成的 VMID 電壓作為 RX 的輸入?yún)⒖茧妷?。工作時，MFRC500 內(nèi)部接收緩沖器對接收信號進行檢測和解調(diào)并根據(jù)寄存器

46、的設(shè)定進行處理，然后數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接口由微控制器進行讀取。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2

47、/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C5212345678OSCINIRQMFINMFOUTTX1TVDDTX2TVSS9NCSNWR10NRD11DVSS1213D0D114D215D316OSCOUT32RSTPD31VMDD30RX29AVSS28AUX27AVDD26DVDD25A2A1A0242322ALE21D7D6D5D420191817MFRC500 圖 5.6 Mifare 卡讀寫接口電路5.3 天線電路設(shè)計 射頻讀卡器天線利用電感耦合產(chǎn)生磁通，磁通用來向 IC 卡提供電源，并且在兩者間傳輸數(shù)據(jù)。因此對讀卡器

48、天線的基本要求： 使天線線圈的電流最大，用于產(chǎn)生最大的磁通量；功率匹配，以最大程度利用產(chǎn)生的磁通的可用能量；足夠帶寬，無失真?zhèn)魉洼d有數(shù)據(jù)的調(diào)制信號； 根據(jù) MFRC500 的應(yīng)用，天線部分包括低通濾波電路、接收電路、天線匹配電路和天線線圈四個部分。如圖 5.7 所示：MFRC500RXVMIDAVSSTX1TVSSTX2R1R2L0L0C0C0GNDC3C4接接受受電電路路發(fā)發(fā)射射電電路路Z700 Ohm 圖 5.7 天線部分原理圖5.3.1 低通濾波電路 閱讀器的工作頻率由一個 1356MHz 的石英晶體產(chǎn)生，在產(chǎn)生驅(qū)動RC500 以及驅(qū)動天線的能量載波的基頻同時石英晶體也產(chǎn)生高次諧波。由國

49、際EMC 規(guī)定可知，為了抑制住 1356MHz 中的三次、五次和高次諧波，設(shè)計電路時在射頻模塊發(fā)送端口即 TXl 腳，TX2 腳和地 TVSS 腳之間引入一個低通濾波器電路。該低通濾波器電路如同 12 所示，其中電感 Lo 為 22uH，電容 Co為 47pF。5.3.2 接收電路RC500 的內(nèi)部接受電路是利用非接觸式 IC 卡的返回應(yīng)答信號在副載波的雙邊帶上都有調(diào)制這一概念來工作的。根據(jù) RC500 的芯片手冊，由 RC500 芯片內(nèi)部所產(chǎn)生的 VMID 作為接收信號引腳 RX 的輸入偏置。為了減少干擾，提供一個穩(wěn)定的參考電壓，在 VMID 和地 TVSS 之間連接了一個 0.1uF 電容

50、C4，同時在 RX 和 VMID 引腳間連接了一個 820 的電阻 R2 作為分壓器；Rl為 2.7K，C3 為 15pF。RcoilRcoilLaLb5.3.3 天線線圈的設(shè)計天線線圈的等效電路如圖 5.8 所示：圖 5.8 天線線圈等效電路其中，為線圈總電感，為線圈總電阻。abLLL2coilRR1線圈電感的估算： 天線線圈的電感可由阻抗分析儀測量得到。若沒有分析儀，可采用公式估算的方法得到近似的電感值。天線電感的估算公式如下： 1.80.2lna bHlLlNDm （5.1） 其中，為線圈電感， 為線圈一圈的長度，D 為導(dǎo)線寬度，a babLLLLlN 為線圈匝數(shù)，為形狀系數(shù)：圓形線圈=

51、107，矩形線圈=154。2線圈電阻的估算： 系統(tǒng)的工作頻率是 1356MHz，在這個頻率范圍內(nèi)不能用 DC 電阻來DCR描述天線線圈的電阻。集膚效應(yīng)(skin effect)不能忽略。在沒有阻抗分析儀的情況下，首次天線調(diào)諧的估算可以用下面的公式： 5ANTDCRR（5.2） 從公式 51 和 52 可知，增加線圈的匝數(shù) N 可增大線圈的磁通量密度B，延長線圈的有效工作距離，而天線線圈電感 L 與線圈匝數(shù) N 的 18 次方成正比，增加匝數(shù) N 會使線圈的電感 L 增大，如前所述，大的線圈電感不僅不利于 C 的匹配，而且會在高頻范圍內(nèi)產(chǎn)生負面效應(yīng)，如大的反射功率等。所以必須在線圈能提供足夠大的

52、磁通量密度情況下保證線圈匝數(shù) N 盡可能的小。綜合以上考慮，天線線圈 La、Lb 匝數(shù)均設(shè)計為 2 圈。 為了制作出電感較小的天線線圈，采用在 PCB 板上用導(dǎo)線繞制成矩形線圈的方式制作天線線圈。環(huán)繞的導(dǎo)線線寬為 1mm,矩形長寬分別為67mmX53.5mm。根據(jù)公式估算得：1.7a bLH5.3.4 環(huán)境對天線的影響 1. 金屬的天線環(huán)境 任何變化磁場都會在靠近讀寫器天線的金屬元件上感應(yīng)出電壓，這個感應(yīng)電壓會在金屬平面上產(chǎn)生渦流，而渦流會導(dǎo)致天線失調(diào)并減弱磁場。這些效應(yīng)的結(jié)果是減少工作距離以及可能產(chǎn)生傳輸出錯。所以天線和大量金屬元件的距離至少是工作距離，要避免金屬環(huán)境的消極作用就要使用鐵屏蔽

53、。 2.多個天線的影響 天線是有高品質(zhì)因子并調(diào)諧到工作頻率的振蕩電路。根據(jù)互易律，好的發(fā)送天線也是好的接收天線，反之亦然。這就是說：天線放置得很靠近使用的讀卡器天線并調(diào)諧到相同的頻率，就會消耗磁場的能量。此時產(chǎn)生天線失調(diào)并減少工作距離。如果一個 MIFARE 系統(tǒng)有兩個有效的天線而且放置的距離很近，卡的通訊就會受到干擾。 3.溫度的影響 天線本身和匹配電路電子參數(shù)的溫度漂移也可能會產(chǎn)生失調(diào)，結(jié)果會減少天線的發(fā)送功率，減少工作距離。5.4 蜂鳴和 LED 指示電路 蜂鳴器對每次操作的結(jié)果發(fā)出指示音，如驗證成功或出錯、權(quán)限不夠、操作出錯等。由于 AT89C52 的 IO 口驅(qū)動能力有限，一般不能直

54、接驅(qū)動壓電式蜂鳴器，因此選用一 PNP 型晶體管組成晶體管驅(qū)動電路，微控制器的 IO 口輸出經(jīng)驅(qū)動電路放大后即可驅(qū)動蜂鳴器。此外還使用兩個獨立的發(fā)光二極管，分別顯示兩個不同的狀態(tài)：驗證成功(綠色)和出現(xiàn)錯誤(紅色)。電路如圖 5.9 所示。圖 5.9 蜂鳴和 LED 指示電路5.5 通信電路 利用單片機的串行接口與 PC 機的串行口 COM1 或 COM2 進行串行通信，將所需的數(shù)據(jù)傳到 PC 機中，由 PC 機的高級語言對數(shù)據(jù)進行存儲、統(tǒng)計等。 在實現(xiàn) PC 機和下位機的串行通信時，通常采用標準的通信接口。這樣就很方便的將兩者有機地連接起來進行串行通信。RS232C 是美國電氣工業(yè)協(xié)會(EI

55、A)正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標準總線。它包括了按位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C械方面的規(guī)定，適合于短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通信場合。 本系統(tǒng)采用串行接口芯片 MAX3232 實現(xiàn)單片機與 PC 機的 RS232C 標準接口通信電路。Q1PNPBUZ1BUZZERD1LED-GREEND2LED-REDR1470R2470R31kVCCC1+C2+C1104nFC2-V-C2104nFC3104nFC4104nFC5104nFT1OUTR1INT2OUTR2INT1INR1OUTT2INR2OUTC1-V+GNDTXRXMAX3232123456789164561413781321511121

56、095.5.1 MAX3232 芯片簡介 MAX3232 芯片是 MAXIM 公司的一種 RS-232 接口芯片，使用單一電源電壓 VCC，電壓值從+30+55V 都能正常工作，額定電流為 300u A，它完成 TTL 與 RS232 兩種電平之間的轉(zhuǎn)換。MAX3232 內(nèi)部有一對調(diào)整充電泵，電源電壓在 3O55V 之間，由增壓充電泵產(chǎn)生+55V、反向充電泵產(chǎn)生一 55V 的輸出電壓，充電泵以間斷方式工作，如輸出電壓低于 55V，則充電泵工作，如輸出電壓超過 55V，則充電泵停止工作。5.5.2 串行通信接口電路 在電路中，兩個充電泵分別需要 C1，C2 作為浮動電容產(chǎn)生 v+、v，C3，C4

57、 則作為 V+、V 一的存儲電容。由于器件對電源噪聲很敏感，因此電源端 VCC 必須在與地之間加去耦電容 C5。在 MAX3232 芯片中，兩路發(fā)送與接收任選一路作為接口。其發(fā)送、接收的引腳要對應(yīng)。如圖 5.10 所示：選T2IN 接單片機的發(fā)送端 TX，則 PC 機的 RS 一 232 的接收端一定要對應(yīng)接T2OUT 引腳。同時，R2OUT 接單片機的接收端 RX 引腳，則 PC 機的 RS 一232 的發(fā)送端一定要對應(yīng)接 R2IN 引腳。 圖 5.10 串行通信接口電路5.6 監(jiān)控電路 在由單片機構(gòu)成的微型計算機系統(tǒng)中，由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，而陷入

58、死循環(huán)，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對單片機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，我們使用看門狗。本方案使用 DS1232L 芯片，它是個看門狗定時器，其功能是:上電和掉電時給 AT89C52 產(chǎn)生 RESET 信號;看門狗對系統(tǒng)進行監(jiān)控，防止死機。看門狗電路工作原理是:看門狗芯片和單片機的一個 I/O 引腳相連，該 I/O引腳通過程序控制它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平（或低電平），這一程序語句是分散地放在單片機其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段 進入死循環(huán)狀態(tài)時，寫看門狗引腳的

59、程序便不能被執(zhí)行，這個時候，看門狗電路就會由于得不到單片機送來的信號，便在它和單片機復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號，使單片機發(fā)生復(fù)位，即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行，這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復(fù)位?？撮T狗有兩種方式： 硬件看門狗和軟件看門狗。 硬件看門狗是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程序的運行，也就是說在主程序的運行過程中，我們要在定時時間到之前對定時器進行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說 PC 指針不能回來，那么定時時間到后就會使單片機復(fù)位。 軟件看門狗技術(shù)是用軟件的方法實現(xiàn)，在單片機中有兩個定時器，就是用這兩個定時器來對主程序的運行進行監(jiān)控。對 T0 設(shè)定一定的定時時間，當產(chǎn)生定時中斷的

60、時候?qū)σ粋€變量進行賦值，而這個變量在主程序運行的開始已經(jīng)有了一個初值，在這里我們要設(shè)定的定時值要小于主程序的運行時間，這樣在主程序的尾部對變量的值進行判斷，如果值發(fā)生了預(yù)期的變化，就說明 T0中斷正常，如果沒有發(fā)生變化則使程序復(fù)位。用 T1 來監(jiān)控主程序的運行，給T1 設(shè)定一定的定時時間，在主程序中對其進行復(fù)位，如果不能在一定的時間里對其進行復(fù)位，T1 的定時中斷就會使單片機復(fù)位。在這里 T1 的定時時間要設(shè)的大于主程序的運行時間，給主程序留有一定的的余量。而 T1 的中斷正常與否由 T0 定時中斷子程序來監(jiān)視。這樣就夠成了一個循環(huán)，T0 監(jiān)視 T1，T1監(jiān)視主程序，主程序又來監(jiān)視 T0，從而