非接触式IC卡读卡器的设计

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基于RC522的非接触式IC卡读卡器设计(含程序)

基于RC522的非接触式IC卡读卡器设计(含程序)

1 绪论1.1 课题的研究背景工业3.0将世界带入信息化的时代,信息技术的发展日新月异,一个以电子商务为主要特征的经济时代成为主要潮流,智能射频卡是一种将用户数据最快捷地送入到环球信息互联网并获得信息的最有用的工具,智能IC卡成为了人们身份识别和实现电子支付的手段,影响了我们生活工作的方式。

智能IC卡与普通磁卡对比具有更高的安全性,所以,对智能IC卡的功能进行研究是非常有意义的。

智能IC卡,又是CPU卡。

顾名思义, 这种卡片上集成了存储器、通信接口及CPU,具有存储数据、对外交流和数据处理的能力,因此,又是一片卡上的单片机系统。

为了使这一系统中的硬件和软件资源充分得到利用, 卡上存放了进行数据读写和安全通信的协议,以及管理这些程序的Chip Operating system卡上操作系统。

这操作系统是按照IC卡性能特征而专门设计的操作系统,它极大地不同于计算机上常见的DOS和WINDOWS 等操作系统,IC 卡存储器的容量大小和CPU的性能的限制着Chip Operating system卡上操作系统。

主要功能是:控制IC卡与读卡器的数据交流;管理IC卡上各种存储器;在IC卡内执行读写器发来的各种操作命令。

有了CPU与COS系统,成就了智能IC卡。

所以,智能射频卡具有超强的管理性能,提供很高的数据安全性和可靠性[1]。

1.2 非接触式IC卡1.2.1 非接触式IC卡的简介非接触式IC卡又称射频卡,由IC芯片、感应天线组成,封装在一个标准的PVC卡片内,芯片及天线无外露部分[2]。

它是全球上最近发展成熟的一项技术,射频识别技术和IC卡技术被成功地结合起来,解决了无源和非接触这一难题,无源即卡中没有电源,这是电子科学领域的一大突破[2]。

卡片接近读写器天线产生电磁场的一定空间范围 (通常为50—100mm),通过电磁波的发送来完成数据的读写操作。

1.2.2 非接触式IC卡的特点(1)操作快捷卡与读卡器之间的通讯是非接触的。

门禁系统非接触式 IC 卡读卡器的设计

门禁系统非接触式 IC 卡读卡器的设计

第30卷第3期2003年北京化工大学学报JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF CHEMICAL TECHNOLO GYVol.30,No.32003门禁系统非接触式IC 卡读卡器的设计吴 刚 刘丽丽 莫德举(北京化工大学信息科学与技术学院,北京 100029)摘 要:非接触式IC 卡读卡器是非接触式IC 卡技术应用的关键之一。

文中给出了门禁系统非接触式IC 卡读卡器的设计方法,具体阐述了门禁系统非接触式IC 卡读卡器的硬件电路设计和软件开发:给出了硬件电路原理图并对其作了详细的阐述,结合实例给出了非接触式IC 卡读卡器设计的软件开发方法;简要介绍了门禁系统。

关键词:非接触;IC 卡;读卡器;微控制器;天线中图分类号:TP368.2收稿日期:2002207216第一作者:男,1976年生,硕士生E 2mail :liulili333@ 非接触式IC 卡技术是最近几年发展起来的一项新技术,具有操作快捷方便、安全性好、抗干扰能力强和一卡多用等优点,可广泛应用于各种身份识别、收费系统中。

应实际工程项目的需要,笔者独立设计完成了应用于门禁系统的非接触式IC 卡读卡器。

该读卡器具有小巧、利于二次开发等特点。

1 门禁系统[1]门禁系统主要由IC 卡接口设备、上位管理计算机和执行机构三部分组成,具体涉及到非接触式IC 卡读卡器、非接触卡、电磁锁、门磁开关、闭门器、控制器、手动按钮、计算机及系统软件等。

而这些设备中非接触式IC 卡读卡器是关键设备之一。

2 硬件电路设计2.1 MIFARE1卡片[2]M IFARE1卡的核心是Philips 公司的M I 2FARE1IC S50(201,202,203,204)系列微模块。

卡片上内建8K (bit )EEPROM 存储容量并划分为16个扇区,每个扇区划分为4个数据存储块,每个扇区可由多种方式的密码管理。

卡片上还内建有增值/减值的专项的数学运算电路,非常适合于各种收费场合。

基于单片机的非接触式IC卡读卡器设计

基于单片机的非接触式IC卡读卡器设计

单片机与读模块的通信过程为 : 首先AT 8 9 C 5 2 发送命令和数据 给读写模 块 , 读写模块根据信号执行命令 , 执行完毕后再将命令执 行的状态和响应数据发送给AT 8 9 C 5 2 。 在单片机与读模块开始通信 之前 , 收发信号双 方必须都处 于空 闲状 态 。 读写模块 的RS T口接 AT 8 9 C 5 2 的P 1 . 2 口, 一旦读写模块出现异常时就可以由AT 8 9 C 5 2 来 控制复位 。 AT 8 9 C 5 2 的片选s s 发出的信号在下降沿时等待读写模块 在S D AT A线上的响应。 如果在5 0 ms 内没有检 测到该响应, 则退 出 本次传输 , 同时将错误代码 返回给主程序 , 由主程序进行错误处理。 如果读写模块能够进行 正确的响应, 那么AT 8 9 C 5 2 就可以将命令和 数据 发送 出去 , 然后A T8 9 C 5 2 等 待读 写模块发 回的状态和 响应数 据 。即等待片选S S 线上的下降沿的产生 , 如果在5 0 0 ms 内没有 检测 到此信号 , 则退出本次传输 , 而且 向主程序报告错误。 如果正确检测 到S S 信号 , 则可 以接 收状 态和数据 信号 。
2 . 6 时钟 和 存 储 模 块
时钟模块采用芯片D S 1 3 0 2 。 该芯片是 由美 国DA L L A S 公司推出 的一种芯片, 它具有高性能、 低功耗的特点。 并带有R AM的实时时钟 芯片 , 可以实现对 年、 月、 日、 周 日、 时、 分、 秒 的计时, 且具有闰年补偿 功能 , 工作 电压 范围可达2 . 5 ~5 . 5 V。 D S1 3 0 2 采用了三 线接 口与 C P U进行同步通信 , 并可以采用突发方式进行一次传送多个字节的 时钟 信号或RAM数据 。 D S 1 3 0 2 的内部有一个3 1 x 8 的RA M寄存器 , 该寄存器可 以用于临 时性 存放 数据 。 在本系统 中, D S1 3 0 2 的时钟 S C L K接单片机 的P 1 . 5 口, F O口接单片机的P1 . 6 口, RS T口接单片 机的P 1 . 7 口。 I / 0 n连接一个4 . 7 k f l 的 电阻。 本读 卡器 的存储模块 电 路采用 了I I C 接 口的E E P R OM芯片2 4 C 2 5 6 。 2 . 7人 机 交 互 模 块

非接触式IC卡读卡器设计2

非接触式IC卡读卡器设计2

摘要非接触式IC卡是IC卡领域的一项新兴技术,它是射频识别技术和IC卡技术相结合的产物。

由于非接触式IC卡具有操作快捷、抗干扰性强、工作距离远、安全性高、便于“一卡多用”等特点,在自动收费、身份识别和电子钱包等领域具有接触式IC卡所无法比拟的优越性具有广阔的市场前景。

非接触式IC卡读卡器是非接触式IC卡应用系统的关键设备之一。

本论文开发了一种读写距离为25MM 的非接触式IC卡读卡器。

本文首先对非接触式IC卡进行了概述,介绍了其特点、种类、国际标准、关键技术、典型应用和发展趋势;随后介绍了非接触式IC卡技术的基础:射频识别(RFID)技术,并对目前国际上具有代表性的两大非接触式IC卡技术:LEGIC技术和MIFARE技术进行了对比;紧接着重点介绍了Philips公司的MIFARE技术,对MIFARE卡片和MIFARE非接触式IC卡的读写组件MFRC500进行了全面的阐述;在此基础上,论文详细地阐述了非接触式IC卡读卡器的硬件和软件设计,给出了每一部分的实际电路图和应用程序。

读卡器的硬件设计包括电源供应电路、蜂鸣器驱动电路、RS232通信电路、MCU的连接、MFRC500接口电路和读卡器天线这几部分的设计,MFRC500接口电路的设计分为MFRC500与MCU接口电路设计、与电源接口电路设计和与天线射频接口电路设计三个部分。

论文介绍了电路的详细设计过程。

软件设计分为对MFRC500的应用程序的设计、对读卡器其他电路的应用程序设计和主程序设计三个部分,每一部分都给出了具体程序并对程序进行了详细的说明。

关键词:IC卡、非接触、射频识别、读卡器ABSTRACTContactless IC Card is one kind of new technology in the field of IC card,which is the combination of RF technology and IC card Technology.Because contactless IC card has some advantages over common IC card such as its high working speed、good anticollsion quality、long,working distance,there will be a good prospect for it in many fields such as automatic pricing、identity distinguishing、electric wallet,and so on.The contactless IC card reader is one of the key devices of a contactless IC card system.We developed one kind of contactless IC card reader,which is one part of a project and has about 25mm working distance.At first this paper generally introduces the contactless IC card,including its feature、type、international standard、key technology、typical usage and developing trendency.Then it introduces the RFID technology,from which the contactless IC card technology derived,andgives the compare of LEGIC technology and MIFARE technology,which are the representative technologies of contactless IC card technology at present.After that the MIFARE technology developed by PHILIPS Semiconductors is introduced in detail.The paper give emphasis to the introduction of MIFARE contactless IC card and the reader component,MFRC500.Based on these,the paper discusses the design of the contactless IC card reader in detail,inlcuding the circuit design and software design.The reader’s circuit is made up of power supply circuit、buzzer drive circuit、RS232 communication circuit、MFRC500 interface circuit and antenna,all.The paper gives the whole process of circuit design in detail.The software design includesprograming of MFRC500、programing of other circuit and programing of main program.All these programs are presented and remarked.KEY WORDS:IC Card, Contactless, RFID,IC Card reader目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (I)第一章绪论 (1)1.1 前言 (1)1.2 IC卡的分类 (2)1.3 非接触式IC卡 (2)1.3.1 非接触式IC卡的特点 (2)1.3.2 非接触式IC卡的种类 (3)1.3.3 非接触式IC卡的关键技术 (4)1.3.4 非接触式IC卡的发展趋势 (5)1.4 IC卡的国际标准 (6)1.4.1 接触式IC卡的国际标准 (6)1.4.2 非接触式IC卡的国际标准 (6)1.4.3 IC卡的测试标准 (6)1.5 本论文的任务 (7)第二章非接触式IC卡技术 (8)2.1 射频识别技术 (8)2.1.1 系统管理层 (8)2.1.2 接口层 (8)2.1.3 从动应答子系统(应答器) (9)2.2 非接触式IC卡技术 (9)第三章 MIFARE技术 (11)3.1 MIFARE 1非接触式IC卡 (11)3.1.1 MIFARE 1非接触式IC卡特点 (11)3.1.2 MIFARE 1非接触式IC卡的功能组成 (12)3.1.3 RF射频接口电路 (12)3.1.4 数字电路模块 (12)3.1.5 MIFARE 1卡片的存储结构 (15)3.2 MIFARE读卡器组件 (16)3.2.1 MFRC500特性 (17)3.2.2 MFRC500模块引脚说明 (18)第四章非接触式IC卡读卡器硬件电路设计 (24)4.1 引言 (24)4.2 非接触式IC卡读卡器结构框图 (24)4.3 各主要芯片的选取及其设计 (25)4.3.1 CPU的选取 (25)4.3.2 非接触式Ic卡读卡器通信模块设计 (27)4.3.3 电源供应电路设计 (27)4.4 非接触式IC卡读卡器天线设计 (29)第五章非接触式IC卡读卡器硬件设计 (32)5.1 编程思想及编程语言的选择 (32)5.2 对MFRC500的应用程序设计 (32)5.2.1 发送询问指令 (34)5.2.2 防冲突 (34)5.2.3 选择卡片 (35)5.2.4 认证 (35)5.2.5 读取卡片 (35)5.2.6卡挂起 (35)5.3蜂鸣器驱动程序设计 (35)5.4 RS232通信程序设计 (36)5.4.1 通信协议设计 (36)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (41)附录 (42)第一章绪论1.1 前言智能卡的名称来源于英文名词“Smart card”,又称集成电路卡,即IC卡(Integrated Circuit Card)。

非接触式智能IC卡读写器的设计

非接触式智能IC卡读写器的设计

非接触式 智能 I 卡读 写器 的设计 C
邱丽芳
( 南省 工业 职业技 术学院 ,长 沙 4 0 0 ) 湖 1 2 8
摘 要 :本文 介绍非 接触 式智 能 l C卡 读 写器 的设 计方 法 。硬 件 主要采 用 8 C5 9 2单 片机及 R 0 C5 0读写专用集成芯片设计,软件采用 MC ・ 1 S 5 单片机 汇编语言编程.并介绍了 l c卡读写器实现非接触式读 写的工作原理。
【】赵亮等 , 1 单片机 C语言编程与实例 , 北京:人 民邮电出 版社, 2 0 . 03 【】 2 胡伟等 , 单片机C程序设计及应用实例 , 北京: 人民邮电出版社,2 0 . 03 【】许浩等 ,V s a B s 3 i l ai u c串口通信工程开发实例导航 、 北京:人 民邮
电 出版 社 , 20 . 0 4
【】张立科 .V sa B s 6 4 i l ai . u c 0数据库开 发技 术与工程实践 . 北京 :人
民邮 电 出 版 社 , 2 0 . 0 4
【 5 】王韧 . 加油站 I C卡收费系统的设计 . 中国仪器仪表. 2 0 . ) 32 . 0 4( : ・6 12 作者 简介:郝 旺春 ( 9 7) 男,硕士 ,河北省深州市。天津新技术产业 因区 17 一, 金 雏网络技 术有限公司,主要研 究方 向为网络通信 ,智 能仪 器开发 与设 计, 电源产品开发。
Ab t t Th p p r ito u e h d sg sr : ac e a e n r d c s t e e in me h d f r n ・o c ig to o ot u hn i t l c C a d r a ・ i n n tu n .T e sn l i c coc mp n e l t I c r e d wr ig is r me t h i g e p e e mi r o e t u e C8 51 0 a d r a ・ i n s e i l h p RC5 0 s t r 0 20 n e d wr ig F t p c a c i 0 i ma ny il a ope f r a d r d sg d t d o h r wa e e in,T e h MCS・ iglc i l n u e s 51 s n e h p a g ag i a o t d o t e o t r pr g a , a d h r a ・ i ig d p e f r h s f wa e o rm n t e e d wr n wo k n t ig r

基于RC522的非接触式IC卡读卡器设计

基于RC522的非接触式IC卡读卡器设计

基于RC522的非接触式IC卡读卡器设计一、引言非接触式IC卡技术是一种新兴的智能卡技术,其具有快速、方便、安全等特点,在许多领域得到了广泛应用。

本文基于RC522模块,设计了一种非接触式IC卡读卡器,能够实现IC卡的读取、验证和数据传输功能。

二、硬件设计1.RC522模块RC522模块是一种非接触式IC卡读卡器模块,内置了射频信号的硬件电路和通信协议。

通过与主控芯片的串口通信,可以实现与IC卡的交互操作。

2. Arduino UNO控制器Arduino UNO控制器是一种开源的硬件平台,具有易学易用、开发快速等特点。

通过编写Arduino语言的程序,可以控制各种外设的工作。

3.电源电路为了保证系统的正常工作,需要提供稳定的电源电压和电流。

可以通过将主控芯片的VCC引脚连接到稳定电源上,来实现电源电路的设计。

三、软件设计1.初始化RC522模块首先,需要在Arduino程序中引入MFRC522库并初始化RC522模块。

初始化包括设置模块的SPI引脚和读取器模式等参数。

2.读取UID通过调用MFRC522库中的函数,可以实现读取IC卡的UID(唯一标识符)。

UID可以用于后续的卡片验证和数据传输。

3.卡片验证IC卡的验证过程包括选择卡片、验证密码等步骤。

在Arduino程序中,可以通过调用MFRC522库中的函数来实现。

4.数据传输一旦IC卡验证成功,就可以实现数据的传输。

可以通过读取或写入IC卡的扇区、块来实现对数据的读取或修改。

四、程序流程1.初始化RC522模块和串口通信2.循环读取IC卡3.读取IC卡的UID4.验证IC卡密码5.读取或写入IC卡的数据6.返回步骤2,继续读取下一张IC卡五、总结通过RC522模块与Arduino控制器的组合,可以实现非接触式IC卡的读取、验证和数据传输功能。

本设计具有简单、易实现的特点,可以作为非接触式IC卡读卡器在实际应用中的参考。

以上就是基于RC522的非接触式IC卡读卡器的设计思路和程序介绍,对于感兴趣的人员来说是一个很好的学习和实践项目,可以通过进一步的研究和开发,改进和完善这个设计。

非接触式IC读卡器的设计

非接触式IC读卡器的设计
能好等特 点 , 因此被广泛应用于各个领域 。
智能卡读 写芯片 。该芯 片运用 了许多先进 的射频 和 I c卡技术 ,功能
更加 强大 , 操作更加 简单 、快捷 , 主要有如下特性 : 非接触通信模 式最高支持 到 4 2 4 K H z 。
引脚可 同时兼容 MF RC 5 3 0 、MF R C 5 0 0 和S L R C 4 0 。 可以完美兼容 MI F AR E C l a s s i c 协议 。
操作 。 3 . 3 天 线
本设 计 通过 芯 片 MF R C 5 3 1 的调 制功 能 ,将 已有 的数 据 命 令调
制 成 要 发送 的 1 3 . 5 6 MHz 信 号 ,再 由 T X1 ,T X 2引脚 将 电磁 波 的 形
式 发 出去 ;射频 卡从 电磁波 中得到 信号和 能量 ,将 响 应信息 发射 出
3 系统硬件 电路
3 . 1 主控器芯 片 G8 0 5 1 F 3 4 0
去 ;读 卡器的天线获得 的射频卡 响应信 号 ,并送到 芯片的 R X引脚 ; MF R C 5 3 1 对此信 号解调 、处理 后将数据 发送 到并行接 口由主控芯 片
0 5 1 F 3 4 0读取 。 C 8 0 5 1 F 3 4 0 是一款集成了高速 U S B F L A S H和 混合信号 的片上系统 C8
2 设 计 工 作 原 理
本文设计的是基于 S i l i c o n 公司微控器 C 8 0 5 1 F 3 4 0 控制 P h i h ' p s 公司 MF R C 5 3 1 读卡 芯片的非接触式 I c读卡器 ,适 用于支持 I S O1 4 4 4 3 A & B 协议 的所有非 接触式 卡。MF R C 5 3 1通过发 射天线 发送 1 3 . 5 6 MH 的射

125K非接触ID卡读卡器设计完整版

125K非接触ID卡读卡器设计完整版

125K非接触IC卡读卡头125K读卡头的工作电压为12V/5v,电流为30——40MA 读卡距离最远15CM 。

如要低功耗最有效是读卡头工作时供电,不工作时断电。

读卡距离与卡和天线有关,可以读各种125K曼彻斯特编码的只读ID卡(4001,EM4100等等)和含E2PROM的RF卡。

如E5550。

读卡头(OUT)输出信号为原卡的曼彻斯特码,(用示波器接读卡头输出可以观测ID卡的输出波形)它和其它公司的125K读卡头(输出信号为原卡的曼彻斯特码)是兼容的,可以相互替换,不用修改程序。

读卡头也可以读可擦写的125k非接触IC卡,如当读E5550时,卡的用来控制是否启动AOR位应置0,(当置1时IC卡不主动发射数据,需读卡头先发送口令。

我的读卡头是只读,不能发数据,当AOR位置1时不能读IC卡的数据)。

天线的设计:天线电感值=345Uh线径φ0.29mm圆形(内径):直径6CM 58圈直径8CM 40圈直径3CM 83圈直径2CM 115圈长方形:9.5*7 CM 38圈4.7*6.3 CM 50圈非接触式IC卡简介:非接触式智能卡以其高度安全保密性,通信高速性,使用方便性,成本日渐低廉等而受到广泛使用,给我们的生活质量带来了很大的提高。

非接触式IC卡简介又称射频卡,成功地解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题,是电子器件领域的一大突破。

主要用于智能门禁控制器,智能门锁,考勤机, 自动收费系统等.射频卡与接触式IC卡,TM卡相比有以下优点:1 可靠性高,无机械接触,从而避免了各种故障;2 操作方便,快捷,使用时没有方向性,个方向操作;3 安全和保密性能好,采用双向验证机制。

读写器验证IC卡的合法性,同时IC卡验证读写器的合法性。

每张卡均有唯一的序列号。

制造厂家在产品出长前已将此序列号固化,不可再更改,因此可以说世界上没有两张相同的非接触IC卡;只读ID卡的资料非接触ID卡主要有台湾4001卡和瑞士H4001卡,EM4100。

非接触式IC卡读卡器毕业设计

非接触式IC卡读卡器毕业设计

目录1 引言 (3)1.1 课题背景 .................................................................................. 错误!未定义书签。

1.2 设计的目的和意义 .................................................................... 错误!未定义书签。

2 IC卡简介................................................................................... 错误!未定义书签。

2.1 “卡”的发展历程 (17)2.1.1光电(检测)卡 (18)2.1.2磁卡 (18)2.1.3IC卡 (19)2.2IC卡的分类............................................................................... 错误!未定义书签。

2.2.1根据卡内集成电路划分 (19)2.2.2根据应用领域划分 ................................................................... 错误!未定义书签。

2.2.3根据数据交换界面划分 ............................................................ 错误!未定义书签。

2.2.4根据数据传输方式划分 ............................................................ 错误!未定义书签。

2.3非接触式IC卡 .......................................................................... 错误!未定义书签。

基于RC的非接触式IC卡读卡器设计含程序

基于RC的非接触式IC卡读卡器设计含程序

1 绪论1.1 课题的研究背景工业3.0将世界带入信息化的时代,信息技术的发展日新月异,一个以电子商务为主要特征的经济时代成为主要潮流,智能射频卡是一种将用户数据最快捷地送入到环球信息互联网并获得信息的最有用的工具,智能IC卡成为了人们身份识别和实现电子支付的手段,影响了我们生活工作的方式。

智能IC卡与普通磁卡对比具有更高的安全性,所以,对智能IC卡的功能进行研究是非常有意义的。

智能IC卡,又是CPU卡。

顾名思义, 这种卡片上集成了存储器、通信接口及CPU,具有存储数据、对外交流和数据处理的能力,因此,又是一片卡上的单片机系统。

为了使这一系统中的硬件和软件资源充分得到利用, 卡上存放了进行数据读写和安全通信的协议,以及管理这些程序的Chip Operating system卡上操作系统。

这操作系统是按照IC卡性能特征而专门设计的操作系统,它极大地不同于计算机上常见的DOS和WINDOWS 等操作系统,IC 卡存储器的容量大小和CPU的性能的限制着Chip Operating system卡上操作系统。

主要功能是:控制IC卡与读卡器的数据交流;管理IC卡上各种存储器;在IC卡内执行读写器发来的各种操作命令。

有了CPU与COS系统,成就了智能IC卡。

所以,智能射频卡具有超强的管理性能,提供很高的数据安全性和可靠性[1]。

1.2 非接触式IC卡1.2.1 非接触式IC卡的简介非接触式IC卡又称射频卡,由IC芯片、感应天线组成,封装在一个标准的PVC卡片内,芯片及天线无外露部分[2]。

它是全球上最近发展成熟的一项技术,射频识别技术和IC卡技术被成功地结合起来,解决了无源和非接触这一难题,无源即卡中没有电源,这是电子科学领域的一大突破[2]。

卡片接近读写器天线产生电磁场的一定空间范围 (通常为50—100mm),通过电磁波的发送来完成数据的读写操作。

1.2.2 非接触式IC卡的特点(1)操作快捷卡与读卡器之间的通讯是非接触的。

非接触式IC卡读写器设计论文

非接触式IC卡读写器设计论文

2008届毕业生毕业论文题目: 非接触式IC卡读写器设计院系名称:专业班级:学生姓名:学号:指导教师:教师职称:2011 年05 月10 日摘要本文介绍了以AT89S52单片机作为微控制器,以射频技术为核心,基于PHILIPS公司MF-RC500模块的非接触式IC卡读写器,阐述了该系统的组成、工作原理以及相应的软硬件设计。

本文阐述了非接触式IC卡技术的基本原理,并对其读卡器在工程上的设计和开发作了研究。

论文描述了IC卡系统的发展和现状,通过对射频识别技术原理的研究,揭示了射频IC卡系统的工作原理。

介绍了Type A 型常用的卡片MF1 IC S50和对应读卡器的设计方法和电路(使用专用射频读卡集成芯片RC500),并详细阐述了系统各个模块的组成和原理,给出了天线的设计规范。

然后根据课题要求详细介绍了自主设计的一款Type A 型读卡器的核心部件—射频模块的实现方案和具体电路。

最后介绍了系统设计的软件部分,重点介绍了RC500的主要特性、基本指令集以及与Mifare1非接触IC卡数据通信的一些重要模块的编程思路和编程方法,给出了两个编程实例。

实际测试证明该读写器完成了基本功能,运行稳定。

关键词:微控制器;非接触式IC卡;读写器;MF-RC500;射频识别Title Design of Reader for Contactless IC CardAbstract:With micro-computer AT89S52 as controller, the radio frequency technology as core,this paper describes the system’s composition、work principle and design of hardware and software of contactless IC card read-write device base on MF-RC500 of PHILIPS Company .This paper introduces the basic principle of the contactless IC card technology and the application of IC card reader. First the paper describes the development and the status quo of the IC cards system. Then the work principle of the radio frequency IC card system is discovered through studying the principium of the radio frequency technology. Whereafter, the paper introduces the card MF1 IC S50 what is usually used in the cards of Type A, the design method and the circuit of the card reader device (the device use the radio frequence chip reader module RC500), and in detail analyzes the principle of every module, simply Points to the design rules of the antenna circuit. Then, the paper in detail introduces the implement project about circuit and program of the kemel components of a Type A IC cards reader, the RF module, what is completely made by do-it-yourself.In the end, the paper introduces the software of the system, and the main property and basic intruction set of a contactless IC card reader RC500 based on Philips’MIFARE1 are introduced. And some ideals and methods of programme about the basilic module with data communication between the cards and RC500 are presented. Finally the two examples of programme are given. The Read-Write Device is stabilized through test.Keywords:MCU;Contactless IC Card;Read-Write Device;MF-RC500;Radio Frequency Identification;目次1 绪论 (1)1.1 课题研究的背景和意义 (1)1.2 目前国内外研究现状 (2)1.3 本课题设计的主要工作和任务 (3)2读卡器系统方案设计与实现 (4)2.1 IC卡介绍 (4)2.2 读卡器基本原理 (4)2.3 总体方案论证 (5)3系统硬件设计与实现 (8)3.1 电源模块 (8)3.2 人机接口模块 (8)3.3 系统时钟模块 (9)3.4 存储模块 (10)3.5 MF-RC500读写模块 (11)3.6 通信模块 (17)4系统软件设计与实现 (19)4.1 软件设计环境 (19)4.2 主程序的设计 (19)4.3 读/写卡程序设计 (20)4.4 读卡器外围基本电路程序的设计 (24)4.5 通信部分程序设计 (28)5 系统调试 (29)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录A 总电路图 (33)附录B 读/写卡源程序 (33)1 绪论1.1 课题研究的背景和意义IC卡是集成电路卡(Integrated Circuit Card)的英文简称,在有些国家也称之为智能卡、微芯片卡等,IC卡是在较为原始的磁卡的基础上发展起来的,它的最初设想是由日本人提出来的。

射频识别非接触式IC卡读卡器的设计

射频识别非接触式IC卡读卡器的设计
应信号。 21 2 单片机与读卡模块通信时序
无论数据传输的方向如何, SPI 线上信号 的波形总 是如图 3 所示。
时间进行监视, 一旦接收器响应, 则 M CU 必 须根据数据 传输 的方向严格控制以下 几个时间, 以确保数据传输无误。
t1 为数据接收器响应至 M CU 产生第一个 SCL K 上升 沿时 间。
( 2) 防重叠操 作: 如果 有多张 M IF A RE 卡 片处 在卡 片读 写器的天线的工作范 围之内时, M CM 将 首先与每 一张卡 片进
单 片 机 对 M FR C500 的 内 存 寄 存 器 的 读 写 来 控 制 M FRC500。读卡或 写进 卡片 上的 数据 均通 过 M F RC500 来传 递。写 M FR C500 意味 着去 控制 M F RC500, 传 送不 同类 型的
收稿日期: 2006- 04- 20; 修回日期: 2006- 05- 31。 作者简介: 李淑琴( 1982- ) , 女, 江西临川人, 硕士, 主要 从事计算机 测控和电力电子方向的研究。
31 1 工作流程
读卡器对 M IFA RE 卡的操作 流程如图 4 所示。
图 3 通信时序图
由图中可以看出在 SS 为 低的情况 下, 时钟 和数据 线上才 有信号, 且在 SCL K 为 低时 SD AT A 变 化, 在 SCL K 为 高时 SD AT A 应保持稳定。传输中从数据发送 器请求 开始至 数据接 受响应的时间是不确定的, 取决接受器内 的 M CU 是否忙。在 电路设计时笔者设置了一个看门狗定时器对数据接收器的响应
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第3期
李淑琴, 等: 射频识别非接触式 IC 卡读卡器的设计

非接触式IC读卡器

非接触式IC读卡器
非接 触 式 IC卡没有机械触点,通过无线方式 与读写设备进行通讯,与接触式IC卡相比具有如 下特点:
(1 )操 作 快捷 (2 )高 抗 干扰 性 (3 )配 合 具 体 应用具有多种工作距离 (4 )高 可 靠 性 (5 )可 适 合 于 多种应用 (6 )高 安 全 性 由于非接触式IC卡的这些特点,非 接 触式IC 卡的应用越来越广泛
四、非接触式IC读卡器软件设计
非接 触 式 智能卡的软件设计分为三部分, 1、非接触式IC卡读卡器主程序设计 2、MFRC500应用子程序设计 3、非接触式读卡器上位机程序设计
1、非接触式IC卡读卡器主程序设计
2、MFRC500应用子程序设计
单片 机 对 非接触式智能卡的控制是通过 MFRC500来实现的。MFRC500是单片机和非接触 式智能卡之间的通信载体。单片机对MFRC500的 控制是以单片机发出MFRC500的指令来达到的, MFRC500收到指令之后执行这些指令。单片机对 MFRC500的某一指令操作不是简单的一条指令所 能完成的,必须有一个程序的序列来完成,其中 有对MFRC500硬件内核寄存器的读、写以及根据 读出的硬件内核寄存器的内容进行语言软件上的 判断和设置
能卡三类。
▪ 存储卡是可以直接对其进行读、写操作的存 储器。
▪ 加密卡是在存储卡的基础上增加了读、写加 密功能,对加密卡进行操作时,必须首先核对卡 中的密码,密码正确才能进行正常操作。
▪ 智能卡是带有微处理器(CPU)及操作系统和加 密算法,它具有处理和存储两大功能,安全性能 高。

IC卡如果从与 卡座的结束形式上又可
4、非接触式IC卡读卡器报警模块设计
本读 卡 器 中的蜂鸣器在每次读卡和写 卡操作成功的时候发出报警指示音。由于单 片机的IO口驱动能力 有限,一般不能直接 驱动压电式蜂鸣器 , 因此选用一PNP型晶 体管组成晶体管驱动 电路 ,单 片 机 IO口 (P35) 输出经 驱动 电 路放大后即可驱动蜂 鸣器。

基于单片机的非接触式IC卡读卡器设计

基于单片机的非接触式IC卡读卡器设计

基于单片机的非接触式IC卡读卡器设计随着社会的发展,IC卡已经被广泛应用于各个领域,无论是身份证、银行卡还是公交卡都使用了IC卡技术。

为了更好地读取IC卡信息,设计一款基于单片机的非接触式IC卡读卡器就变得必要了。

一、设计原理非接触式IC卡读卡器的最主要原理是利用电磁感应原理。

读卡器发射的高频电场能够让IC卡中的芯片感应到,芯片通过接收读卡器发射来的电能影响,对发射电磁波进行解码,最终完成读取卡片内部信息的功能。

二、硬件设计1. 电源设计IC卡读卡器的电源一般使用USB、DC接口等,需要给电路板上的电路提供稳定的电源。

如果不稳定,就可能会导致IC卡读卡器读卡不稳定或者直接无法读卡。

因此,在设计IC卡读卡器时,必须考虑电源的设计。

2. 读卡器的天线设计IC卡读卡器的天线设计是决定IC卡读卡成功率的关键。

因为天线的设计不同,对IC卡定位的精度就会有所差异。

由于IC 卡芯片内部的天线半径只有几毫米,所以,为了确保IC卡和读卡器之间的距离和位置,所以要选择合适的天线方案。

3. 芯片选型单片机芯片是实现IC卡读卡器功能的核心部件。

芯片选型应考虑集成度高、功耗低、性能稳定等要素。

因为读卡器的功耗不应该太高,考虑长时间使用的情况下,避免发热。

4. PCB板设计在 PCB 板设计方面,IC卡读卡器需要怎么设计呢?从板的设计角度看,应该确保整个器件在小空间内正常运作并且保证稳定可靠。

还需要注意到防止电磁干扰,采用防护措施,采用屏蔽以保证读卡器不受外界噪音干扰。

三、软件设计1. 判断卡片是否在感应区内判断IC卡是否在感应区内,基本思路是判断卡片强度是否符合读卡器的读取强度,从而判断卡片是否在感应区内。

2. 读卡器发起命令读卡器与IC卡通信的时候,需要通过发起命令来读卡。

发起命令的方式一般通过SPI或UART等通信协议来实现。

3. 解码IC卡反馈的信息根据IC卡反馈的信息,读取卡内数据存储,从而可以实现卡内信息的读取。

非接触式IC卡读卡器硬件的设计

非接触式IC卡读卡器硬件的设计

非接触式IC卡读卡器硬件的设计摘要:本文以AT89C52单片机作为微控制器,基于MFRC500模块设计了非接触式IC卡读卡器。

阐述了该读卡器的相应的硬件设计。

关键词:AT89C52 MFRC500 IC卡读卡器非接触式IC卡是IC卡领域的一项新兴技术,它是射频识别技术和IC卡技术相结合的产物。

由于非接触式IC卡具有操作快捷、抗干扰性强、工作距离远、安全性高、便于“一卡多用”等特点,在自动收费、身份识别和电子钱包等领域具有接触式IC卡所无法比拟的优越性,具有广阔的市场前景。

非接触式IC卡读卡器是非接触式IC卡应用系统的关键设备之一。

本文以MF RC500为核心,结合AT89C52等设计了一套单片机控制非接触式IC卡操作的硬件结构,它可以应用于门禁控制、电子消费场合,如食堂售饭、公交和地铁电子售票等场合。

读卡器的硬件设计一、单片机选择AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机,片内含4K bytes的可反复擦写的Flash只读程序内存和128bytes的随机存取数据存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可以提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用各种控制领域。

二、电源一个系统电源的设计,要考虑到整个系统中各部分硬件的电压需求,电流需求等综合因素。

本硬件系统中,各个设备都是+5V供电,所以可以只设计一个+5V 的电源产生电路。

元件7805的作用是对外界输入的稍微大于5V的电压进行稳压作用,输出端OUT输出稳定的+5V电压以供各个设备使用使用。

电路中用到了很多电容,它们都是起到滤波的作用,滤除系统需要的稳定直流电压外的其它成分。

220uf 的电容主要起到减少电压纹波的作用,0.1uf的电容起到滤除电压中的高频谐波的作用。

三、读卡芯片的选择MFRC500是Philips公司开发的非接触式智能卡读卡器芯片系列中的一种,是13.56MHz非接触式CI卡中高集成度读卡器中的一员,它与MFRC531、MFRC530和SLRC400的引脚都是兼容的。

非接触式IC读卡器的设计

非接触式IC读卡器的设计
s  ̄t e m h a s i mp o r t a n t s i g n i i f c nc a e . Th i s d e s i g n o f R e de a r o f c o n t a c l f e s s I C c a r d i s b a s e d o n MF R C5 2 2 R F c h i p nd a S TC1 I F 3 2 XE M CU . a nd he t r e a d e r i s ea r l i z e d t O R F I C c a r d l i er t a y c o p e r a t i o n . T h e a c t u a l o p e r a i t o n s h o ws ha t t t h i sd e s i n i g s a c h i e v e me n t f o r a c i t v a t e an e w c a r d, d e b i t s nd a c r e d i t mo n e yi nt h e o l d c rd a ,a n di t ’S l o w C O S t ,e a s yt O C a x ' f ya nd e a s yt Oo p e r a t e .











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非接触 式I c 读卡 器 的设 计
De s i g  ̄ n of C ont a c t l e s s I C c a r d
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广 东守门神 电子科技有 限公 司 何春 红 东莞理工 学院电子 工程 学院 任 斌
作。
【 关键词 】I c 卡 读卡嚣 ;非接触式;系统设计
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_非接触式IC卡读卡器的设计摘要:介绍了非接触式ic卡和非接触式ic卡的特点,对采用国际标准:ISO/IEC 14443 TYPE A的读卡器系统的特征做了介绍,详细分析了TypeA型常用的卡片MF1 IC S50和射频读卡集成芯片RC500,并介绍了针对射频读卡集成芯片RC5000的读卡芯片接口电路的设计, 包括读卡芯片部分电路,微处理器电路。

简单介绍了读卡器的软件设计。

关键词:非接触式ic卡;TYPE A型读卡器;射频读卡集成芯片RC500第一章非接触式IC卡概论1.1 非接触式IC卡非接触式IC卡(CICC一ContaetlessIntegatedCireuitCard)也称为无触点集成电路卡、射频卡或非接触式智能卡。

该类卡与IC卡设备无电路接触,而是通过非接触式的读写技术进行读写(如光或无线技术)。

其内嵌芯片除了CPU、逻辑单元、存储单元外,增加了射频收发电路。

国际标准ISO/IEC10536、ISO/IEC14443等标准,系列阐述了对非接触式IC卡的规定。

该类卡一般用在使用频繁、信息量相对较少、可靠性要求较高的场合[1]。

1.2 非接触式IC卡的主要特点由于非接触式IC卡与读写器间的通信是借助“空间媒介”电磁波进行,不存在机动机构和电触点。

因此,在保留接触式IC卡原有的优点的同时,又具备如下诸多特点[2]。

(1)操作便利快捷;(2)可靠性高,寿命长;(3)防伪性好;(4)安全性好;(5)抗干扰能力强;(6)一卡多用;(7)隐蔽性。

第二章 TYPE A型读卡器的射频电路设计当今世界上非接触式IC智能射频卡(内建MCU,ASIC等)中的主流主要为PHILIPS 公司的MIFARE技术,已经被制定为国际标准:ISO/IEC 14443 TYPE A标准。

采用该标准设计的读卡器系统具有以下特性:1.非接触式IC卡与读写器之间非机械接触。

2、表面没有裸露器件,不会因为污损、弯曲而损坏IC卡。

卡本身是无源件,体积小,耐用可靠。

3、读写器不需要卡座,可以完全放置在盒子内。

4、使用时没有方向性,卡可以从任意方向掠过读写器表面,完成读写工作。

5、读写器与IC卡的无线通讯联系。

6、读写器与IC卡实施双向密码鉴别制,采用三级DES算法验证。

读写器识别IC卡的合法性,IC卡能识别读写器,还可规定读写器的读写权限。

7、非接触式IC卡的发行有严格的规则。

采用国际公认的mifare标准,其卡号的唯一性,在世界上是唯一的。

其次,将密码一部分保存在读写器里,一部分放在卡上,保证系统的高度保密性[3]。

由于以上特点,因此该系统在非接触式IC卡应用领域得到了广泛的应用,在这些系统中,大多是采用了philips公司的射频模块MCM200(较早期应用,现已停产)或射频芯片MFRC500以及射频卡MIFARE MF1 IC S50卡。

下面将对其进行详细介绍。

2.1 MF1 IC S50卡2.1.1 特征1)遵从ISO/IEC14443A标准的第2部分和第3部分。

2)工作频率13.56MHz,数据传输速度106kbit/s,工作距离最高可达100mm。

3)数据高度可靠:16位CRC,奇偶校验,位编码,位计数。

4)EEPROM结构,共1K字节,分成16个区,每区分成4段,每一段有16个字节。

5)保密性高。

2.1.2 通信原理通讯命令由PCD设备初始化并由MF1 IC S50的数字式控制单元根据相应区的有问条件来控制。

(1)请求标准/所有卡上电复位(POR)后它可以给请求代码发送回应(A TQA根据ISO/IEC 14443A复PCD 的请求命令(由PCD发出,给所有在天线范围内的卡)。

(2)反冲突环反冲突环可以读出卡的序列号。

如果在PCD的工作范围内有几张卡,PCD通过的序列号来区别它们而且每次选择其中一张卡(也叫选择卡)进行下一步操作。

没有被的卡会回到准备模式等待新的请求命令。

(3)选择卡PCD使用选择卡命令选中其中一张卡进行确认和存储器相关操作。

卡返回AnswSelect (A TS)码(=08h),PCD通过A TS可以确定被选中的卡的类型。

如果需要更详资料请参考Mifare标准卡类型识别过程。

(4)3轮确认选中了一张卡之后,PCD指出了接着要访问的存储器位置,然后使用相应的密钥进行3轮确认。

在成功确认后,所有的存储器操作都是保密的。

(5)存储器操作确认之后可以执行以下的任何操作:1)读存储器段;2)写存储器段;3)减:减存储器段的内容并将结果保存在临时的内部数据寄存器中;4)增:增加存储器段的内容并将结果保存在数据寄存器中;5)恢复:将存储器段的内容移到数据寄存器;6)传送:将临时内部数据寄存器的内容写到值存储器段中。

图2.1 MF1 IC S50通信过程2.1.3 卡的存储器结构1024x8位的EEPROM存储器被分成16个区,每个区中有4个段,每段有16字节。

在擦除状态时,读EEPROM单元的值是逻辑‘0’在写状态时,读EEPROM单元的值是逻辑‘1’。

图2.2 MF1 IC S50的存储器结构1.厂商段厂商段是存储器第一个区的第一个数据段(段0),它包含了IC卡厂商的数据基于保密性和系统的安全性,这一段在IC卡厂商编程之后被置为写保护。

2.数据段所有的区都包含3个段,每段16字节保存数据(区0只有两个数据段和一个只读的厂商段)。

数据段可以被以下的访问位(access bits)配置:*读写段:用于譬如无线访问控制*值段:用于譬如电子钱包,它需要额外的命令像直接控制保存值的增加和减少在执行任何存储器,操作前都要先执行确认命令。

3.区尾段每个区都有一个区尾,它包括:*密钥A和B(可选),读密钥时返回逻辑‘0’。

*访问这个区中4个段的条件(保存在第6字节~第9字节)。

访问位(access bits)也可以指出数据段的类型(读/写或值)。

如果不需要密钥B,那么段3的最后6字节可以作为数据字节。

用户数据可以使用区尾的第9字节,这个字节具有和字节6、7和8一样的访问权。

2.2 MF RC500射频芯片Philips公司生产的MF RC500是以13.56MHz频率与非接触IC卡通信的最新高度集成的读卡集成电路系列中的成员之一。

这些新的读卡芯片将标准的调制和解调电路完整的集成起来,支持所有的以13.56Mhz频率通信的非接触式IC卡通讯协议,并且管脚相互匹配,这些芯片有MF RC500,MF RC530,MF RC531和SLRC400。

MF RC500支持ISO14443A标准的所有层协议。

MF RC500内部的发射部分能够在不需要额外的激活电路的情况下就可驱动一个针对近距离耦合(最大到100mm)而设计的天线。

接收电路部分则能够健壮和高效的执行将符合ISO14443A兼容的信号解调和解码。

数字电路部分则采用符合ISO14443A标准的帧和错误检测(校验和CRC),另外还支持快速CRYPTO 1的安全算法去验证MIFARE 类的卡片。

完善的并行接口能够直接连接到通用的8位微处理器上以便灵活的设计读卡终端。

2.2.1 特征◎高度集成模拟电路于解调和解码IC卡返回的响应。

◎输出缓冲驱动和连接外部天线,使外部器件数目最小化◎工作距离可达100mm。

◎支持ISO/IEC14443A标准的第1至第4部分◎并行微处理器接口,外部地址锁存,自动识别接口类型◎有IRQ中断脚,灵活的中断操作◎支持64字节的发送和接收FIFO(先进先出)缓存。

◎硬件复位,掉电模式,低功耗功能,可编程定时器。

◎唯一的产品序列号2.2.2 管脚定义图2.3 MF RC500管脚图其中第1、32脚为晶振的输入输出脚,第2脚为中断输出脚,第3、4脚为MIFARE接口的输入和输出脚,第5、7脚为射频信号发送端,第29脚为射频信号接收端,第9~24脚为射频芯片与单片机的数字接口信号,第6、8、12、25、26为数字或模拟的电源和地接口,第27脚为解码过程中间信号的测试脚,第30脚为内部参考电压脚,第31脚为复位或进入掉电模式控制脚[4]。

2.3 读卡芯片接口电路设计总体框图如下所示:图2.4采用MF RC500的系统框图下面将分别对各部分的电路和设计要点进行说明。

2.3.1 读卡芯片部分电路图2.5 MF RC500读卡芯片电路EMC低通滤波:L1、L2、C3、C4组成EMC低通滤波电路。

由于射频读卡芯片工作在13.56Mhz,其由13.56Mhz的晶体起振产生时钟信号,送到天线的信号也是13.56Mhz的能量载波信号。

因此发射出来的信号除了13.56Mhz的信号外,还会发射一些高次谐波,而一些国际EMC规范是不允许电路板往外发射干扰信号的,因此有必要设计一个合适的低通滤波器使其达到EMC要求。

推荐用多层板设计天线部分,这样也会改善其EMC性能。

天线阻抗匹配:C1、C2、C9、C10是用来匹配天线阻抗的。

由于低通滤波电路的阻抗转换,因此天线部分也应调谐以匹配该阻抗。

调节这几个电容的值,使设计的天线的阻抗匹配达到最好(通常设为50欧姆)。

接收电路:芯片内部对卡片传来的副载波进行解调。

不需要外部滤波电路。

R1用来在RX的输入端(运放的输入脚)提供直流偏置电平。

C7用来去耦。

R2+C8和R1的分压组成交流信号输入,它们的值受天线的设计和阻抗匹配影响,因此建议采用厂家推荐的值,而在必要时,则可调节R2来改变RX端的交流输入电平。

天线:左边colla和collb实际上是做在印制板的几匝线圈,用来作为读卡器的天线[5]。

2.3.2 微处理器电路通常采用MCS51系列8位单片机即可实现与读卡芯片连接的功能,通过并口实现读写控制读卡芯片,并利用串口和RS232转换电路与PC机通信。

利用PC机上的应用软件来控制单片机实现读写非接触式IC卡的功能。

由于该电路较通用,在此就省略,不再详述。

2.4 读卡器的软件设计读卡器的软件设计主要分两项工作,第一项就是单片机内对射频芯片的读写软件和上位机通信软件。

对射频芯片的操作都是通过访问和更改射频芯片内的寄存器来实现射频信号的收发的。

第二项工作则是上位机与单片机的通信协议制定和应用程序的开发。

结论本设计实现了用MF RC500射频芯片设计读卡器,因本人知识与技能有限,只能做到现有的成果。

忘老师批评指正!参考文献:[1] 王卓人,邓晋军,刘宗祥.IC卡的技术与应用[M].北京电子工业出版社,1999[2] 杨肇敏,张忠会.IC卡技术.电脑与信用卡[J],1998,30(11):21-26[3] 陆永宁.非接触Ic卡原理及应用[M].电子工业出版社,2006[4] 杨振野.IC卡技术及其应用[M].科学出版社,2006[5] 哟翰·克劳斯著,章文勋译.天线[M].电子工业出版社,2004。

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