本设计主要是完成IC卡读写器的设计-电子信息工程毕业论文

本设计主要是完成IC卡读写器的设计-电子信息工程毕业论文

1 概述

1.1 课题研究的背景

随着社会的进步和现代化程度的不断提高，人类所拥有的信息种类和数量都在成倍增加，人们每天都要处理许多与个人有关的信息，如购物、，这样就需要携带多种票证、现金、单据，给人们带来极大的不便和不安全感。于是，人们开始寻求一种具有支付、查询、密码查验等多功能及携带方便、安全可靠的“卡”。IC卡就是随着计算机技术、微电子技术和信息化技术的发展应运而生的一种现代社会重要的信息载体和交易工具。1972年，法国人罗兰·莫雷诺(Roland Moreno)第一次将可进行编程设置的IC芯片放在卡片中，使卡片具有了存储、加密及数据处理能力等功能，这就是早期的IC卡。1976年法国布尔(Bull)公司研制出世界第一枚IC卡。

早期的IC卡系统是接触式的，它有其本身不可克服的缺点，如接触磨损、交易速率慢、难以维护、基础设施投入大等。随着信息业和服务业的全球化，在一些场合，对信息载体的便携性、安全性及易用性等方面提出更高的要求，于是非接触式IC卡以其无机械磨损、容易维护、方便使用等优点，成为IC卡中潜力最大的新军而备受国内外业界的瞩目。

非接触式IC卡系统是当今世界先进的射频技术和IC卡技术相结合的产物，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功地将射频识别技术和IC技术结合起来，解决了无源和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破，使卡片在靠近读写器表面时即可完成卡中数据的读写操作。非接触式IC卡一经问世，便立即引起广泛的关注。非接触式IC卡操作方便、抗干扰性高、可靠性高、安全性高的特点，使得它在一些接触式IC卡不适用或者无法使用的场所，具有无可比拟的优势，被广泛应用于公交、收费、门禁系统、考勤系统等领域。

1.2课题的意义

随着社会的进步和现代化程度的不断提高，人类所拥有的信息种类和数量都在成倍地增长，而这些信息管理十分不便。IC卡因具有信息容量大、信息稳定、体积小、不易损坏等优点而在实际生活中应用范围非常广泛，如餐卡、公交卡、银行卡、

停车卡等。国外的IC卡性能比较好，安全性比较可靠，但价格比较高，而国内的IC 卡价格比较便宜，但性能存在一些不足。基于这些原因我们希望完成针对IC卡读写的设备设计的项目。本项目采用Philips公司的MFRC500原装芯片设计读写卡电路，设备使用方便、成本低廉、贴近生活、实用性强。

1.3 本课题设计的主要工作和任务

本设计主要是完成IC卡读写器的设计，主要实现以STC89C52为主控制器芯片，通过MFRC500阅读器芯片能够对M1卡进行序列号的读取，对数据块的读写，能够通过按键进行数据的增值减值的操作，将读取到的数据在LCD1602上显示的功能。本设计的主要任务有：1.IC卡和读写芯片的选型。2.明白MFRC500芯片的工作原理。

3.了解M1卡的工作原理。

4.天线电路的设计。

5.实现MFRC500和M1卡的通信，能够对M1卡进行读写和增值减值的操作。

经实际操作验证，系统可以较好的工作。

本文结构如下：

1. 介绍课题研究的背景和意义，讲了IC卡的发展过程；

2. 系统方案的选取与确定，分析单片机功能并选择合适单片机。详细介绍了智能IC卡读写器的硬件系统的构成，硬件系统主要包括电源电路，单片机控制电路，MFRC500阅读器电路，天线部分电路，键盘控制电路及LCD1602显示电路等；

3.系统软件设计部分,介绍了系统软件设计的主要思路和流程图；

4.实验板安装调试与测试过程,主要介绍硬件电路的安装和调试和测试过程；

5.结束语,对系统进行总结，对未来进行展望。

2系统方案选取与确定

智能IC卡读写器的系统方案设计主要分为两个主要的部分：一是系统的硬件设计要确定电路中每个器件的选择，和整个系统的总体硬件方案；二是系统的软件设计方案，主要是包括软件设计的流程图和部分功能的程序。

在该硬件系统设计中系统的元器件要通过不断的查阅资料，学习与本设计相关的知识等，并且反复对系统的硬件设计方案进行论证，通过学习小组的讨论和老师的论证，最终确定了系统的设计方案，下面将详细讲述各部分的器件的选材及在本设计中的具体应用。

2.1 IC卡选型

目前经常接触到的IC卡有两种：接触式和非接触式的IC卡。接触式的IC卡通过机械触点从读写器获取能量和交换数据；非接触式IC卡通过线圈射频感应从读写器获取能量和交换数据，所以又称射频卡。日前在社会上常见的是接触式IC卡，它具有存储量大，可实现一卡多用等功能。但是，这类卡的读写操作速度较慢，操作也不方便，每次读写时必须把卡插入到读写器中才能完成数据交换，这样在读写卡片频繁的场合就很不方便，而且读写器的触点和卡片上IC卡的触脚暴露在外，容易损坏和搞脏而造成接触不良。非接触式智能卡又称射频卡，是近几年发展起来的新技术。它是根据射频电磁感应原理产生的，它的操作只需将卡放在读写器一定距离内就能实现数据交换。它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，将具有微处理器的集成电路芯片和天线封装于塑料基片之中。读写器采用兆频段及磁感应技术，通过无线方式对卡片中的信息进行读写并采用高速率的半双工通信协议。其优点是应用范围广、操作方便。因此，在公交、门禁、娱乐场所等方面有广泛的应用前景。目前我国引进的射频卡主要以PHILIPS公司的MIFARE卡为主。

本系统中使用的是PHILIPS公司的MF1 IC S50，其属于TYPEA型卡，下面对其做一些简述：Mifare1 IC卡的核心是PHILIPS公司MF1 IC S50系列微模块，它确定了卡片的特性以及卡片读写器的诸多性能。Mifare1 IC智能卡内建有高速的MCU，卡片上除了IC微晶片及一副高效率天线外，无任何其他元件；卡片上无源，工作时的电源能量由读写器天线发送无线电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能；它与读写器通信使用握手式半双工通信协议。M1卡如图2-1所示：