兰州工业高等专科学校
毕 业 设 计
题 目：公交非接触IC卡读写器的设计
专 业： 检测技术及应用
班 级： 检测09
姓 名： 李兴龙
学 号： 200902104217
指导老师： 周征
（2011,12,07）
摘 要
非接触式IC卡（俗称感应卡或射频卡）的发展历史仅十余年，至今已成功地应用在经济、行政、通讯等许多场合，特别是公交行业、卫生保健、身份识别、小区管理等，非接触式IC卡有着磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点，所以非接触式IC卡一经问世，便立即引起了广泛的关注，并以惊人的速度得到推广和应用。本设计采用PHILIPS公司的Mifare卡作IC卡，设计以射频技术为核心以单片机为控制器的IC卡读写器在公交自动收费系统中的应用。制作的IC卡读写器可以实现制卡、售卡、自动收费等功能，具有安全、实用、方便、快捷、可靠性高的特点，解决了城市公共交通服务行业既频繁又琐碎的收费管理问题，有广泛的应用前景。
采用PHILIPS公司的Mifare卡作IC卡,设计以射频技术为核心,以单片机
为控制器的IC卡读写器在公交自动收费系统中的应用。制作的IC卡读写器可以实现制卡、售卡、自动收费等功能,具有安全、实用、方便、快捷、可靠性高的特点,解决了城市公共交通服务行业既频繁又琐碎的收费管理问题,有广泛的应用前景。
关键词：AT89S51单片机 非接触IC卡 读写器 LCD液晶显示器
目 录
一、 引言 ............................................................................................................................................................ 4
（一）本设计的背景 ................................................................................................................................... 4 （二）本设计的目的和意义 ....................................................................................................................... 5 二、 总体方案设计 ............................................................................................................................................. 5
（一）方案设计 ........................................................................................................................................... 5 （二）方案论证与选 ................................................................................................................................... 6 （三）工作原理 ........................................................................................................................................... 9 三、 系统硬件电路设计 ..................................................................................................................................... 9
（一）单片机及其外围电路设计 ............................................................................................................... 9 （二）键盘电路的设计 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 （三）显示电路的设计 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 （四）存储器电路的设计 ......................................................................................... 错误！未定义书签。 （五）串行通信接口电路的设计 ............................................................................. 错误！未定义书签。 四、 系统软件程序设计 ................................................................................................................................... 25
（一）单片机内部数据处理程序 ............................................................................................................. 25 （二）键盘处理程序 ................................................................................................................................. 26 （三）LCD液晶显示程序 ........................................................................................................................ 27 （四）串口通信程序 ................................................................................................................................. 28 （五）存储器程序 ..................................................................................................................................... 29 五、设计总结 ..................................................................................................................................................... 30 六、致谢............................................................................................................................................................. 31 附录 .................................................................................................................................................................... 32
附录一 电路图 ........................................................................................................................................... 32 附录二 源程序代码 ................................................................................................................................... 34 参考文献............................................................................................................................................................. 42
一、 引言
（一）本设计的背景
当前,单片机被广泛地应用于人们生活的各个领域。单片机实际就是一台微型计算机，虽然功能没有普通的计算机那么强大，可是它的体积很小，在很多场合下普通计算机不能完成的工作，单片机却能出色的完成。单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数字处理能力（如算术运算，逻辑运算，数据传送，中断处理）的微处理器（CPU），随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路（PWM），模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。由此来看，单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。单片机在外观上与常见的集成电路块一样，体积很小，多为黑色长条状，条状两侧各有一排金属引脚，可与外电路连接。只需在电路中添加少许元器件，通过编写程序就可以实现多种功能的单片机自动控制。比如说，单片机接上键盘可以进行信号输入；接上显示器可以实现数据显示；接上喇叭可以实现声音输出等等。由于单片机体积小巧、功能强大、应用灵活、价格便宜，所以应用十分广泛。
IC 卡是集成电路卡Integrated CircuitCard 的简称将一个集成电路芯片镶嵌在由聚氯乙烯(PVC)或聚氯乙烯酸酯(PVCA)材料制成的塑料卡片内封装成卡片形状其外形和尺寸遵循ISO7816 系列标准，集成电路芯片一般分为存储卡芯片和微处理卡芯片。目前经常接触到的IC卡有两种：接触式的和非接触式的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。目前在社会上常见的是接触式IC卡。它具有存储量大（以兆为单位），保密功能强（有多重密码设置和认证功能），可实现一卡多用。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正确地插入到读写器的口槽才能完成数据交换，这样，在公交、考勤等需要频繁读写卡的场合就很不方便，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IC卡是根据射频电磁感应原理产生的。它的读写操作只需将卡片放在读写器附近一定的距离之内就能实现数据交换，无需任何接触，使用中非常方便、快捷，不易损坏。非接触式IC卡由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的
PVC卡片内，芯片及天线无任何外露部分。是世界上最近几年发展起来的一项新技术,它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来,结束了无源(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。卡片在一定距离范围(通常为5—10mm)靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。 （二）本设计的目的和意义
为提高在公交系统的适应能力，包括用户的各类特殊要求，抗干扰，抗恶劣环境等。方便广大乘客，减轻售票员的负担。
二、 总体方案设计
（一）方案设计
总体电路设计应该完成六个部分电路：1、单片机及外围电路，2、键盘电路，3、显示电路，4、存储器电路，5、串口通信电路，6、非接触式IC卡。单片机采用八位机AT89C51，根据内部的特性，完全能满足功能要求；因为需要输入的数字量比较多，所以键盘采用4X4矩阵键盘；显示器使用液晶显示器；存储器采用铁电存储器，操作方便，可靠，掉电可保存数据。下面为电路组成框图，如图1。
非接触式IC卡 键盘 电路 显示 单 存储器电路 电路 片 机 图1 系统组成框图
串口通信电路