畢業(yè)論文--智能ic卡燃?xì)饪刂破髟O(shè)計(jì)

1、<p>　　編號(hào) </p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目 智能IC卡燃?xì)饪刂破髟O(shè)計(jì) </p><p>　　二級(jí)學(xué)院 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 自動(dòng)化

2、 </p><p>　　班 級(jí) 110070101 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p>　　Abstract3</p><p><

3、;b>　　1緒 論4</b></p><p>　　1.1 本課題的背景及意義4</p><p>　　1.2 IC卡及燃?xì)獗韲?guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀5</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及完成的主要內(nèi)容8</p><p>　　2 智能IC卡燃?xì)饪刂破骺傮w方案設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.1方

4、案論證10</p><p>　　3 IC 卡技術(shù)12</p><p>　　4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.3 LCD顯示模塊19</p><p>　　4.4 鍵盤模塊20</p><p>　　4.5 聲光報(bào)警電路2

5、1</p><p>　　5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)22</p><p><b>　　5.1主程序22</b></p><p>　　5.2 IC卡子程序23</p><p><b>　　6調(diào) 試25</b></p><p>　　6.1軟件調(diào)試25</p>&l

6、t;p>　　6.2 硬件調(diào)試26</p><p><b>　　7結(jié)束語(yǔ)27</b></p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p>　　附錄A 系統(tǒng)硬件連接圖30</p><

7、p>　　附錄B PCB圖31</p><p>　　附錄C 材料清單：32</p><p>　　附錄D 系統(tǒng)源程序：32</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　IC卡（集成電路卡）隨著21世紀(jì)信息時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)日漸成熟。它作為一種方便安全可靠的技術(shù)，為了適應(yīng)人類社會(huì)信息種類和數(shù)量激

8、增，以IC卡為信息載體的安全可靠控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。其巨大的市場(chǎng)和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域使得IC卡技術(shù)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)信息化建設(shè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。與此同時(shí)，對(duì)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)控制的IC卡智能燃?xì)獗淼牡南到y(tǒng)研究具有非常廣泛的應(yīng)用前景和重要的科學(xué)意義和巨大的社會(huì)效益。因此，對(duì)長(zhǎng)期以來我國(guó)燃?xì)馐召M(fèi)管理都是以人工抄表為主，工作量大、收費(fèi)困難、時(shí)間長(zhǎng)等問題的有效解決起到了重大的作用。</p><p>　　本文主要介紹智能IC卡燃?xì)饪?/p>

9、制系統(tǒng)目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)狀及前景，研究本課題的意義。提出了以MCS-51單片機(jī)為核心、IC卡為信息載體結(jié)合聲光報(bào)警模塊的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立了智能IC卡燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)，其主要研究的是對(duì)IC卡進(jìn)行存儲(chǔ)信息，預(yù)充費(fèi)、扣費(fèi)，以及聲光報(bào)警，自動(dòng)控制供、停燃?xì)?和顯示等的軟硬件設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)要分析了智能IC卡燃?xì)饪刂破鞯幕驹砗虸C卡S50的基本原理，同時(shí)提供了智能IC卡基于單片機(jī)的軟硬件的設(shè)計(jì)流程。目的是初步學(xué)習(xí)了解智能IC卡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思

10、想。</p><p>　　通過本次設(shè)計(jì)，我完成了該系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件的編寫和調(diào)試、印制電路板。實(shí)現(xiàn)了對(duì)IC卡的讀寫，充值、扣款，并通過LCD液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示金額。在達(dá)到預(yù)定警戒氣量后啟動(dòng)聲光報(bào)警。</p><p>　　關(guān)鍵字： IC卡 智能控制 MCS-51單片機(jī) 燃?xì)饪刂?充值</p><p><b>　　Abstract<

11、;/b></p><p>　　IC card  with the development of information era in twenty-first Century, technology maturity. It is a convenient and safe and reliable tech

12、nology, in order to adapt to the human society, the amount and types of information explosion, the IC card as the carrier of information safety control system emerge as the ti

13、mes require. Its huge market and broad application field makes the IC card technology in China's economic construction has made the tremendous contribution. At the same time, w

14、hich has </p><p>　　This paper mainly introduces the gas control system of intelligent IC card at home and abroad in the development and the present situation and prospect, the s

15、ignificance of this topic research. The MCS-51 microcontroller as the control core, the system structure of IC card as the information carrier with sound and light alarm 

16、module, the intelligent IC card gas control system, the main research is the information stored on the IC card, pre charge fees, charges, and sound and light alarm，a

17、utomati</p><p>　　Through this design, I designed the overall scheme of the system design, hardware circuit design, software system and debugging, printed circuit board.

18、0;The IC card reader, recharge, deduction, and through the LCD display real-time amount. Start the sound and light alarm on reaching the predetermined volume after w

19、arning.</p><p>　　Key words: IC card； Intelligent control； MCS-51 ；Gas control；Recharge</p><p><b>　　1緒 論</b></p><p>　　現(xiàn)在隨著城市燃?xì)獾目焖侔l(fā)展，人們對(duì)燃?xì)獾氖褂迷絹碓蕉?。給我們的生活帶來了極大的方便。但由于傳統(tǒng)的燃?xì)獗?/p>

20、都是抄表員人工定期到家中讀取的燃?xì)庥?jì)量數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行結(jié)算。這種低效率、任務(wù)量大、容易出錯(cuò)、收費(fèi)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，限制了燃?xì)忸I(lǐng)域的發(fā)展。在21世紀(jì)信息時(shí)代的今天，IC卡燃?xì)獗砑夹g(shù)[1]得到了跨越式的發(fā)展，IC卡應(yīng)用系統(tǒng)也得到了巨大的發(fā)展。故IC卡的發(fā)展解決了上述問題，為我們國(guó)家燃?xì)獾陌l(fā)展指明了新的道路。</p><p>　　1.1 本課題的背景及意義</p><p>　　IC智能卡，其外形與和覆

21、有磁條的磁卡相似，開發(fā)IC智能卡技術(shù)[2]的主要目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金存兌和支付的電子化、減少現(xiàn)金的流通量、實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)現(xiàn)代化、公用事業(yè)預(yù)付費(fèi)等。IC卡的概念是在20世紀(jì)70年代初出來的．最開始應(yīng)用在金融、醫(yī)療、交通、身份證明等多個(gè)領(lǐng)域，它把微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)融合在一起，極大提高了人們生活以及工作的現(xiàn)代化程度。后來，隨著IC卡技術(shù)應(yīng)用逐步發(fā)展，由以前的金融卡發(fā)展到了今天的非金融卡，如各類事務(wù)管理、水電氣的預(yù)付費(fèi)、安全管理、職工的考勤等，可

22、以說其影響是前所未有的。</p><p>　　同時(shí)，燃?xì)夤?yīng)是在我們國(guó)家和城市基礎(chǔ)設(shè)施中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活的重要組成部分。燃?xì)獗韀3]是一種能源計(jì)量?jī)x表，是向燃?xì)庥脩艚Y(jié)算收費(fèi)的依據(jù)，其性能好壞，涉及到干家萬(wàn)戶，關(guān)系到供氣部門的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，不但體現(xiàn)了供氣企業(yè)的管理水平，還體現(xiàn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科技實(shí)力。多年來，天燃?xì)獾挠?jì)費(fèi)一直是由抄表人員定期走家串戶抄寫每月燃?xì)獾臄?shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算，再收取費(fèi)

23、用，此方法存在著人員需求大、工作量大、收費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、抄表難、收費(fèi)困難、效率低等問題和弊端。同時(shí)，糾紛多、收費(fèi)難、經(jīng)營(yíng)成本不斷增加也困擾著眾多的煤氣公司，給管理帶來許多困難。隨著城市燃?xì)獾陌l(fā)展以及人民生活水平的提高，城市的基本建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，特別是高層建筑和高級(jí)住宅也越來越多。隨著“西氣東送”工程的實(shí)施，燃?xì)庥脩魯?shù)量逐年增加且范圍分布更加廣泛，對(duì)燃?xì)獾挠?jì)量、收費(fèi)和管理提出了更高的要求。因此，開展智能化天燃?xì)庥?jì)費(fèi)方法的研究，對(duì)提高國(guó)家和城市

24、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平，確保人民生活質(zhì)量，構(gòu)建和諧社會(huì)，具有重要的社會(huì)效益和現(xiàn)實(shí)意義。隨著計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的發(fā)展，IC卡技術(shù)取得了迅速的發(fā)展。IC卡應(yīng)用系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展，產(chǎn)生了極大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)</p><p>　　IC卡智能燃?xì)獗淼膽?yīng)用，可從根本上解決企業(yè)與用戶之間的矛盾，兼顧企業(yè) 和用戶的利益。對(duì)燃?xì)馄髽I(yè)而言：一是解決了人員需求多和入戶抄表難的問題；二是解決了催費(fèi)收費(fèi)難的問題；三是解決了企業(yè)和用戶諸如偷氣、非法用

25、氣的糾紛問題。對(duì)用戶而言：一是避免了抄表人員的打擾和時(shí)間預(yù)約問題，使用戶自我保護(hù)和隱私權(quán)得到滿足；二是用氣自由；三是解決燃?xì)夤景雌趯?duì)表進(jìn)行校準(zhǔn)。燃?xì)獗黼S著使用年限的增長(zhǎng)，會(huì)越走越慢，需定期的對(duì)表進(jìn)行校準(zhǔn)，否則將增加燃?xì)夤镜墓╀N差，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。機(jī)械表校準(zhǔn)很困難，需要拆開表更換齒輪，工作量很大。使用IC卡燃?xì)獗砗?，可以做到不用拆表，不需要更換齒輪，只需到用戶家里，在用戶使用時(shí)，把標(biāo)準(zhǔn)表串接在灶具和IC卡燃?xì)獗碇g，幾分鐘內(nèi)就可算

26、出表的誤差，然后改變計(jì)量脈沖當(dāng)量對(duì)表進(jìn)行校準(zhǔn)，做到入戶校表，既方便又準(zhǔn)確。這樣既方便了用戶，也減輕了企業(yè)負(fù)擔(dān)和諸多難題，簡(jiǎn)化了操作程序，促進(jìn)了社會(huì)發(fā)展，提高了人民群眾的生活質(zhì)量，降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本。因此，IC卡燃?xì)獗韺⑹墙窈蟮闹饕l(fā)展方向[4]。</p><p>　　1.2 IC卡及燃?xì)獗韲?guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 IC卡的發(fā)展歷史及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</p>

27、<p>　　二十一世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)和信息化的時(shí)代。集成電路卡(Integrated Circuit Cards， 簡(jiǎn)稱IC卡)，又名智能卡，是一種將存儲(chǔ)有大量信息的芯片附著在基本介質(zhì)上的一種卡。其特點(diǎn)是體積小、存儲(chǔ)容量大、安全性高、使用方便等。IC卡從問世以來，經(jīng)歷了存儲(chǔ)器卡、邏輯加密卡到CPU卡的發(fā)展過程。目前，各種類型的IC 卡已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　①國(guó)外IC卡應(yīng)

28、用概況</p><p>　　IC卡自20世紀(jì)70年代問世以來，在近30年的時(shí)間里發(fā)展迅速。國(guó)際上IC 卡的發(fā)行量從1992年的2．6億張發(fā)展到2000年的20．6億張。各地區(qū)市場(chǎng)份額為：亞洲占30％，歐洲占40％，北美占12％，南美占10％，其他國(guó)家占8％；按應(yīng)用類別來看，其中電話卡占57．86％，SIM卡占17．97％，金融卡占11．20％，其他占12．97％。 目前，國(guó)際上IC卡的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。法

29、國(guó)是世界上使用IC卡最早的國(guó)家，主要應(yīng)用于通信、銀行、醫(yī)療、公交、 高速公路及地鐵，所采用的卡片為非接觸IC卡及雙界面CPU卡，其中地鐵廣泛 采用紙介質(zhì)IC卡。新加坡致力于IC卡跨行業(yè)、跨部門的多領(lǐng)域應(yīng)用，其電子錢包可用于超市、 公路收費(fèi)、停車場(chǎng)收費(fèi)、圖書館、學(xué)校以及網(wǎng)上交易。</p><p>　　韓國(guó)的IC卡發(fā)展也比較迅速，例如釜山市在1998年就建立了基于非接觸IC 卡的城市公交系統(tǒng)，并于2000年發(fā)行了適合

30、多種應(yīng)用的雙界面CPU卡—數(shù)字釜 山卡。用戶可以使用接觸或非接觸方式通過ATM或充值設(shè)備對(duì)數(shù)字釜山卡進(jìn)行充值。此外也可以通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行充值，通過與個(gè)人電腦相連的讀卡器將銀行賬戶 中的資金轉(zhuǎn)移到IC卡中。項(xiàng)目初期已經(jīng)發(fā)行了100萬(wàn)張卡片，現(xiàn)在已有30萬(wàn)臺(tái) 讀卡器、2萬(wàn)個(gè)銷售網(wǎng)點(diǎn)和4萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)售卡機(jī)投入使用，600臺(tái)充值設(shè)備及500臺(tái)ATM機(jī)用來為卡充值以實(shí)現(xiàn)票務(wù)及電子錢包功能。日本正在籌劃并實(shí)施公共行業(yè)問IC卡的合作，以先期發(fā)行的居民基本

31、信息卡為基礎(chǔ)，從技術(shù)上采用非接觸IC卡，支持多種應(yīng)用，其中包括行政、醫(yī)療、流通、交通及金融等，應(yīng)用之間采用防火墻。</p><p>　　綜上可知，國(guó)外IC卡應(yīng)用的整體技術(shù)水平是非接觸邏輯加密卡趨于成熟，雙 界面CPU卡應(yīng)用技術(shù)水平逐步提高與完善，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大、價(jià)格逐步下調(diào)，使雙界面CPU卡的應(yīng)用進(jìn)入一個(gè)較快的發(fā)展階段。</p><p>　　②國(guó)內(nèi)IC卡應(yīng)用概況 </p>

32、<p>　　IC卡進(jìn)入我國(guó)的時(shí)間較晚，應(yīng)用由銀行卡起步，而非銀行卡的應(yīng)用后來居上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了銀行卡的發(fā)展速度和規(guī)模。其中，發(fā)展最快的是各類行業(yè)性IC卡，如電信領(lǐng)域的公用電話IC卡和移動(dòng)通信SIM卡、石化領(lǐng)域的加油卡、勞動(dòng)和社會(huì)保障部門的社會(huì)保障卡、建設(shè)部門的城市公用事業(yè)卡、工商行政管理部門的工商企業(yè)卡、稅務(wù)部門的稅務(wù)卡、技術(shù)監(jiān)督部門的組織機(jī)構(gòu)代碼卡等。很多行業(yè)性IC卡的應(yīng)用已制定了統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。另外，由各地方、各單位發(fā)行的I

33、C卡，如校園卡、單位員工管理卡、食堂用餐卡、門禁卡、優(yōu)惠卡等各種IC卡的應(yīng)用發(fā)卡數(shù)量也相當(dāng)可觀。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2002年l0月底，我國(guó)累計(jì)發(fā)行使用各類IC卡10億張，其中2002年1—10月發(fā)行約2．1億張。近年來我國(guó)GSM移動(dòng)電話SIM卡發(fā)行總量超過2億張，其中2002年1．10月就有5000多萬(wàn)張，CDMA移動(dòng)電話UIM卡發(fā)行超過400萬(wàn)張；在電子商務(wù)、電子政務(wù)等安全應(yīng)用及電子證書應(yīng)用方面發(fā)行IC卡約100多萬(wàn)張。IC卡在各行

34、業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域均有了不同程度的拓展。主要包括：公共交通(包括軌道交通、出租車等)、燃?xì)?、供水、供暖、?shù)字社區(qū)、路橋收費(fèi)、停車場(chǎng)管理、公園景點(diǎn)等。</p><p>　　1.2.2 燃?xì)獗淼陌l(fā)展歷史及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p><b>　　國(guó)外燃?xì)獗響?yīng)用概況</b></p><p>　　從1815年由英國(guó)工程師S·Clegg研制出第一臺(tái)濕

35、式煤氣表【5】至今，燃?xì)庥?jì)量設(shè)備經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的改進(jìn)和完善，但家用燃?xì)庥?jì)量仍以皮膜表為主。雖然自它問世以來出現(xiàn)了很多形式和類型，但其計(jì)量原理基本沒變。</p><p>　　美國(guó)的皮膜表配備有機(jī)械溫度補(bǔ)償器，溫度補(bǔ)償器分機(jī)械式和電子式兩種。機(jī)械式的溫度補(bǔ)償器有u型和V型雙金屬片兩種，它隨燃?xì)鉁囟鹊淖兓冃汀?以+15°C為標(biāo)準(zhǔn)溫度，在燃?xì)獗磉\(yùn)行溫度同標(biāo)準(zhǔn)溫度有偏差時(shí)，利用校正螺絲調(diào)節(jié)雙金屬片，使皮膜行程發(fā)

36、生相應(yīng)變化，或以改變滑閥開度和開啟時(shí)間達(dá)到測(cè)量室容積隨溫度變化的目的。</p><p>　　目前，許多發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)家用燃?xì)獗淼馁|(zhì)量管理非常重視，對(duì)燃?xì)獗磉M(jìn)行了一系列的改革，使燃?xì)獗碓谟?jì)量精確、造型美觀、通信功能、耐腐蝕和耐高溫等方面有了很大的改善，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，已研制出了各種新型燃?xì)獗怼?】，如日本研制出射流表和渦輪表，美國(guó)和英、德、法等國(guó)已將超聲波用于燃?xì)獗?。其中?這些發(fā)達(dá)國(guó)家中燃?xì)獗砑夹g(shù)改革和應(yīng)用最廣泛

37、的是IC卡膜式燃?xì)獗?。這種IC卡燃?xì)獗砭哂畜w積小、靜止計(jì)量、無(wú)噪音、使用壽命長(zhǎng)、精度高、可附加其他功能，如自動(dòng)計(jì)價(jià)和分時(shí)計(jì)價(jià)功能。同時(shí)，出現(xiàn)工業(yè)了IC卡智能燃?xì)獗怼?lt;/p><p><b>　　國(guó)內(nèi)燃?xì)獗響?yīng)用概況</b></p><p>　　IC卡燃?xì)獗砭哂幸幌盗袃?yōu)點(diǎn)，解決了許多實(shí)際問題，但是，IC卡燃?xì)獗淼陌l(fā)展并不順利，一些早期使用IC卡燃?xì)獗淼娜細(xì)馄髽I(yè)，由于產(chǎn)品質(zhì)

38、量不過關(guān)，給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，計(jì)量輸差幾乎全部由此產(chǎn)生，也使得多數(shù)燃?xì)夤緦?duì)此望而卻步，或心有余悸；也造成多數(shù)IC卡燃?xì)獗砩a(chǎn)單位步履維艱，四面楚歌。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)IC卡燃?xì)獗砩a(chǎn)廠家較多，估計(jì)將超過100家，生產(chǎn)規(guī)模大小不一，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，技術(shù)水平和研究方向也存在較大差異。因此，在選用過程中，燃?xì)馄髽I(yè)必須選擇適合當(dāng)?shù)厥褂玫?、具有先進(jìn)技術(shù)性能的IC卡燃?xì)獗?，同時(shí)必須綜合考慮儀表的技術(shù)

39、指標(biāo)、安全性能、售后服務(wù)等因素，否則，可能因選型不當(dāng)，儀表故障率高而造成較大經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)家建設(shè)部為加強(qiáng)IC卡技術(shù)的應(yīng)用管理，促進(jìn)建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用工作健康、規(guī)范、有序、安全、高效地發(fā)展，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)IC卡應(yīng)用試點(diǎn)及推廣，制訂全國(guó)建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用的總體規(guī)劃和政策法規(guī)，特成立建設(shè)部IC卡應(yīng)用管理領(lǐng)導(dǎo)小組，對(duì)全國(guó)建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用工作實(shí)行統(tǒng)一管理，建設(shè)部IC卡應(yīng)用管理領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室（簡(jiǎn)稱IC卡辦）負(fù)責(zé)日常管理工作。為加強(qiáng)IC卡燃?xì)獗淼馁|(zhì)量管理、

40、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，提高燃?xì)庑袠I(yè)經(jīng)營(yíng)管理水平，促進(jìn)燃?xì)馐召M(fèi)系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理，國(guó)家也制定了相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即CJ/T112-2000《IC卡家用膜式燃?xì)獗怼?，它是在GB/T6968-1997《膜式煤氣表》的基礎(chǔ)上，增加了預(yù)付費(fèi)控制器有關(guān)技術(shù)要求，并遵循有關(guān)電子產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。 作為新技術(shù)的推廣，不同廠家的IC卡燃?xì)獗砑夹g(shù)是存在較大</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及完成的主要內(nèi)容</p><

41、p>　　根據(jù)課題要求本設(shè)計(jì)的智能IC卡燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)需要達(dá)到的目標(biāo)如下：</p><p>　?、?預(yù)付費(fèi)功能；用戶向燃?xì)夤绢A(yù)交費(fèi)用，其金額存入IC卡內(nèi)，并獲得相應(yīng)的可供使用的煤氣量；</p><p>　　②顯示功能：可顯示IC卡內(nèi)的剩余金額，便于用戶了解使用煤氣的情況；</p><p>　?、蹐?bào)警功能：當(dāng)IC卡中剩余金額低于一定值時(shí)，氣表發(fā)出聲光報(bào)警，提醒&l

42、t;/p><p>　　用戶需要給IC卡充值；</p><p>　?、茏詣?dòng)控制供、停煤氣：當(dāng)IC卡內(nèi)的預(yù)額用完時(shí)驅(qū)動(dòng)電磁閥關(guān)閉煤氣管道</p><p>　　中的閥門，停止供氣；</p><p>　?、菘蓪?duì)購(gòu)買氣量進(jìn)行累積。</p><p>　　論文通過對(duì)智能IC卡燃?xì)饪刂破髟O(shè)計(jì)原理分析，并對(duì)實(shí)現(xiàn)方案、IC卡扇區(qū)讀寫等進(jìn)行了比

43、較詳細(xì)的論述。主要進(jìn)行了以下方面的工作：</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　簡(jiǎn)要敘述了IC卡和燃?xì)獗淼陌l(fā)展歷史及國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀。研究智能IC卡燃?xì)饪刂破鞯谋尘昂鸵饬x。</p><p>　　2.智能IC卡燃?xì)饪刂破骺傮w方案設(shè)計(jì)</p><p>　　通過對(duì)智能IC卡燃?xì)饪刂破鞯脑硪约艾F(xiàn)有的條件

44、，提出了具有可行性的IC卡燃?xì)饪刂破鞯目傮w方案。</p><p><b>　　3.IC卡技術(shù)</b></p><p>　　IC卡成為整個(gè)系統(tǒng)的核心，這里介紹現(xiàn)行通用的IC卡的工作原理及秘鑰做了的敘述。并詳細(xì)介紹了Mifare_One(S50)卡。</p><p><b>　　4.系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</b></p>

45、<p>　　根據(jù)已經(jīng)提出的系統(tǒng)總體方案框架下，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和敘述。對(duì)最小系統(tǒng)、IC卡讀寫電路、閥門驅(qū)動(dòng)電路等電路進(jìn)行了討論。</p><p><b>　　5.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí)，才有C語(yǔ)言基于MCS-51單片機(jī)編寫了IC卡讀寫器的程序及顯示、聲光報(bào)警等程序，最后共同組成了系統(tǒng)程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試

46、和運(yùn)行。</p><p>　　2 智能IC卡燃?xì)饪刂破骺傮w方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1方案論證</b></p><p>　　方案一：以MCS-51系列單片機(jī)為控制中心的智能IC卡燃?xì)饪刂破?</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制能力強(qiáng)、可靠性好、體積小、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在許多行業(yè)都

47、得到了很廣泛的應(yīng)用。采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)IC卡燃?xì)獗淼闹悄芑?，主要是因?yàn)槠洳捎妹嫦蚩刂频闹噶钕到y(tǒng)，實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)。CPU可以直接對(duì)I/O口進(jìn)行輸入、輸出操作及邏輯運(yùn)算，并且它有很強(qiáng)的位處理能力，能有針對(duì)性的解決由簡(jiǎn)單到復(fù)雜控制任務(wù)。單片機(jī)做為嵌入式應(yīng)用的微型計(jì)算機(jī)，由于其非常出色的性價(jià)比，極強(qiáng)的實(shí)用性，它取得了巨大的發(fā)展【10】。以AT89S52單片機(jī)為核心，配以外圍電路如IC卡讀寫電路、復(fù)位電路、聲光報(bào)警、按鍵、顯示器件即可構(gòu)成智能I

48、C卡燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)，結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1。</p><p>　　圖2.1 AT89S52控制的智能IC卡燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)</p><p>　　方案二：PIC16C72單片機(jī)為控制器件的智能IC卡燃?xì)饪刂葡到y(tǒng) </p><p>　　美國(guó)微芯(MICrochip)公司推出的8/11位單片機(jī)PIC16C72，采用寬字節(jié)單周期指令，哈佛雙總線以及RISC結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)吞吐量最高可達(dá)6

49、MIPS，這幾乎是其它大多數(shù)8位微控制器速度的4倍。128腳封裝的PIC16C72單片機(jī)內(nèi)集成了以下主要功能：2KB片內(nèi)ROM程序存儲(chǔ)器，128KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；22位I/O線；5路8位A/D轉(zhuǎn)換器，2個(gè)8位，1個(gè)16位多功能計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，1個(gè)捕捉/比較/脈寬調(diào)制(CCP)部件。以PIC16C72為控制芯片的智能IC卡燃?xì)饪刂破?，雖然功能很強(qiáng)大，但是其存在一些很需要改進(jìn)的地方：中斷的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)是中斷應(yīng)用中一個(gè)重要的部分由PIC16C72的

50、指令系統(tǒng)中由于沒有專門的PUSH(入棧)和POP(出棧)指令，所以要用一段程序來實(shí)現(xiàn)該功能。</p><p>　　方案三：MDP430F413的智能IC卡燃?xì)饪刂葡到y(tǒng) </p><p>　　我們可以選用MS P430系列的MSP430F413單片機(jī),它集成了96段LCD驅(qū)動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)液晶, 串行在線編程, 5種省電模式。它在處于LMP3低功耗模式下時(shí)電流為0.7μA，在低功耗模式下喚醒只要

51、通過片內(nèi)的定時(shí)器中斷即可, 或著可以用流量脈沖進(jìn)行外部喚醒,因此完全可以省去外部中斷喚醒電路. 定時(shí)器確保程序穩(wěn)定, Pl和P2口的所有8個(gè)位全部可以外中斷處理,中斷邊沿可以選擇。MS P430F413片內(nèi)部成了8KB 的閃存, 既可當(dāng)程序存儲(chǔ)器, 其剩余部分又可代替可擴(kuò)展內(nèi)存來保存重要數(shù)據(jù), 只要電壓保持在2.7V以上即可對(duì)其進(jìn)行寫入和讀取操作。這樣就節(jié)約了因外擴(kuò)可擴(kuò)展內(nèi)存而增加的功率消耗, 簡(jiǎn)化了硬件電路,降低了成本。</p&

52、gt;<p>　　通過以上三種設(shè)計(jì)方法的比較來看，實(shí)現(xiàn)智能控IC卡燃?xì)饪刂破髟O(shè)計(jì)可以有很多種方法。但考慮到現(xiàn)有的知識(shí)水平對(duì)單片機(jī)掌握程度、成本控制和軟硬件實(shí)現(xiàn)難度，采用方案一的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　3 IC 卡技術(shù)</b></p><p>　　3.1 IC卡的分類</p><p>　　3.1.1 接觸方式&l

53、t;/p><p>　　根據(jù)卡上數(shù)據(jù)的讀寫方式，可以分為接觸型IC卡和非接觸型IC卡兩種。</p><p>　　目前使用廣泛的是接觸型IC卡，其表面有一個(gè)方型鍍金接口，共有八個(gè)或六個(gè)鍍金觸點(diǎn)，可用于與讀寫器接觸，通過電流信號(hào)完成讀寫。讀寫操作(稱為刷卡)時(shí)比須將IC卡插入讀寫器，待讀寫完畢，卡片會(huì)自動(dòng)彈出，或著人為抽出。接觸式IC卡刷卡相對(duì)較慢，但可靠性高，多用于存儲(chǔ)信息量大，讀寫操作復(fù)雜的場(chǎng)合

54、。</p><p>　　非接觸型IC卡具有接觸式IC卡同樣的芯片技術(shù)和特性，其最大的區(qū)別在于卡上設(shè)有紅外線收發(fā)器或射頻信號(hào)，在一定距離內(nèi)即可以收發(fā)讀寫器的信號(hào)，因而和讀寫設(shè)備之間沒有機(jī)械接觸。所以在前述IC卡的電路基礎(chǔ)上帶有射頻收發(fā)及相關(guān)電路的非接觸IC卡被稱為“射頻卡”或“RF卡”。這種非接觸IC卡常用于記錄信息簡(jiǎn)單，讀寫要求不高的場(chǎng)合。因此，不但可以存儲(chǔ)大量信息，具有極強(qiáng)的保密功能，而且抗干擾、無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)

55、。因此在很多的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　3.1.2集成芯片方式 </p><p>　　根據(jù)卡中所鑲嵌的集成電路芯片的不同IC卡可以分成三大類，分別是智能卡（CPU卡）、存儲(chǔ)器卡和邏輯加密卡。 </p><p>　　1. 智能卡。這是真正意義上的卡上單片機(jī)系統(tǒng)。IC卡片內(nèi)集成有中央處理器CPU、程序存儲(chǔ)器ROM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器EEPROM以及RAM，

56、一般ROM中還配有卡上操作系統(tǒng)軟件COS(Chip operating system)。IC卡上的微處理器不僅可以執(zhí)行COS監(jiān)控程序， 接收從讀寫器送來的命令和數(shù)據(jù)，還可以分析命令后控制對(duì)存儲(chǔ)器的訪問。由于這種卡具有智能性，讀寫器對(duì)卡的操作要經(jīng)過卡上的COS，所以其保密性更強(qiáng)，而且微處理器更具有數(shù)據(jù)加工和處理的能力，對(duì)讀寫數(shù)據(jù)可以進(jìn)行邏輯和算術(shù)運(yùn)算，性能強(qiáng)大。 </p><p>　　由于IC卡采用了現(xiàn)今最先進(jìn)的半

57、導(dǎo)體制造技術(shù)和信息安全技術(shù)，IC卡相對(duì)于其它種類的卡(特別是磁卡)具有以下三大特點(diǎn)：</p><p>　　2 存儲(chǔ)卡。這種IC卡內(nèi)封裝的集成電路一般是電可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM。這種器件的特點(diǎn)是：⑴存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大，容量為幾KB到幾十KB，信息可以長(zhǎng)期保存，⑵可以在讀寫器中擦除和更改、讀寫速度快、操作簡(jiǎn)單?？ㄆ蠑?shù)據(jù)的保護(hù)主要依賴于讀寫器中的軟件口令和向卡上寫入加密信息，在軟件讀出時(shí)破譯。因此，在安全性這

58、種IC卡稍差一點(diǎn)，但這種IC卡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、成本低、與磁卡相比又具有存儲(chǔ)容量大、信息在卡上存儲(chǔ)、不需讀寫器聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn)，因此也得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　3 邏輯加密卡。這種IC卡中除了封裝了上述EEPROM以外，還專門設(shè)有邏輯加密電路，提供了硬件加密手段。因此不僅存儲(chǔ)量大，而且安全性強(qiáng)，不但可保證卡上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)讀寫的安全，而且能進(jìn)行用戶身份的認(rèn)證。由于密碼不是在讀寫器軟件中而是存儲(chǔ)于IC卡上，幾乎

59、沒有被破密的可能性存在。例如：ATMELl604邏輯加密卡，在卡上設(shè)有三級(jí)保密功能，總密碼用于身份的認(rèn)證，非法用戶在三次密碼核對(duì)錯(cuò)誤即可使卡報(bào)廢。四個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)可分別存儲(chǔ)不同信息，又各有獨(dú)立的讀寫密碼，可以做到一卡多用，在不同讀寫器件中核實(shí)相應(yīng)密碼即可進(jìn)行某一業(yè)務(wù)操作，不會(huì)影響到其它存儲(chǔ)區(qū)的信息?？ㄉ闲畔⒉荒茈S意改寫，改寫前需先擦除，而擦除前需要核對(duì)擦除密碼，這樣即使是持卡人自己也不能隨意更改卡上的數(shù)據(jù)。因此，這種邏輯加密卡的保密性極強(qiáng)

60、，能自動(dòng)識(shí)別讀寫器，持卡人和控制操作類型， 常用于安全性要求高的領(lǐng)域。</p><p>　　3.2 Mifare_One (S50)卡</p><p>　　由PHILIPS 創(chuàng)建的NXP 半導(dǎo)體是世界上最早研制非接觸式IC卡芯片技術(shù)的公司之一，曾擁有國(guó)際市場(chǎng)上同類產(chǎn)品中六成以上的份額，對(duì)非接觸式IC卡在全世界的使用推廣起著不可替代的引導(dǎo)和推動(dòng)作用。其具有代表性的產(chǎn)品有：內(nèi)含1K/4K 字

61、節(jié)EEPROM 的邏輯加密卡芯片Mifare Standard 、384位/64字節(jié)EEPROM 的縮減型邏輯加密卡芯片MifareLight和Mifare UltraLight、4K字節(jié)EEPROM 的CPU卡Mifare DESFire，以及雙界面卡芯片Mifare PLUS 、Mifare PRO系列、Mifare Prox系列和Smart MX系列。</p><p>　　這里則主要介紹在全球影響最大、應(yīng)用

62、最為廣泛的Mifare Standard中的Mifare 1 S50卡芯片。簡(jiǎn)稱M1卡，其主要特性： </p><p>　　3.2.1. 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)</p><p>　　M1卡分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)由4塊（塊0、塊1、塊2、塊3）組成，我們也將16個(gè)扇區(qū)的64個(gè)塊按絕對(duì)地址編號(hào)為0~63，存貯結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　1. 第0扇區(qū)的塊0（即絕對(duì)地址0塊

63、），它用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化不可更改。</p><p>　　2. 每個(gè)扇區(qū)的塊0、塊1、塊2為數(shù)據(jù)塊，可用于存貯數(shù)據(jù)。</p><p>　　數(shù)據(jù)塊可作兩種應(yīng)用：</p><p>　　3.每個(gè)扇區(qū)的塊3為控制塊，包括了密碼A、存取控制、密碼B。具體結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　密碼A（6字節(jié)） 存取控制（4字節(jié)） 密碼B（6字節(jié)） &

64、lt;/p><p>　　4. 每個(gè)扇區(qū)的密碼和存取控制都是獨(dú)立的，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。存取控制為4個(gè)字節(jié)，共32位，扇區(qū)中的每個(gè)塊（包括數(shù)據(jù)塊和控制塊）的存取條件是由密碼和存取控制共同決定的，在存取控制中每個(gè)塊都有相應(yīng)的三個(gè)控制位,定義如下：</p><p>　　塊0： C10 C20 C30</p><p>　　塊1： C11

65、 C21 C31</p><p>　　塊2： C12 C22 C32</p><p>　　塊3： C13 C23 C33</p><p>　　三個(gè)控制位以正和反兩種形式存在于存取控制字節(jié)中，決定了該塊的訪問權(quán)限（如進(jìn)行減值操作必須驗(yàn)證KEY A，進(jìn)行加值操作必須驗(yàn)證KEY B，等等）。三個(gè)控制位在存取控制字節(jié)中的位置，以塊0為例：<

66、/p><p><b>　　對(duì)塊0的控制：</b></p><p>　　bit 7 6 5 4 3 2 1 0</p><p>　　( 注： C10_b表示C10取反 )</p><p>　　存取控制（4字節(jié)，其中字節(jié)9為備用字節(jié)）結(jié)構(gòu)如下所示：</p&g

67、t;<p>　　bit 7 6 5 4 3 2 1 0</p><p>　　( 注： _b表示取反 )</p><p>　　3.2.2 工作原理</p><p>　　卡片的電氣部分只由一個(gè)天線和ASIC組成。</p><p>　　工作原理：讀寫器向M1卡發(fā)一組固

68、定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵(lì)下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖茫瑢㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可做為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</b></p&

69、gt;<p>　　智能IC卡燃?xì)饪刂破髟O(shè)計(jì)由以下幾部分組成：燃?xì)饬髁坑?jì)量、電磁閥動(dòng)、聲光報(bào)警、單片機(jī)控制、鍵盤輸入、液晶顯示、電源及電源檢測(cè)部分。智能IC卡燃?xì)饪刂破飨到y(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)饬髁康谋O(jiān)測(cè)、電磁閥的自動(dòng)控制。將流量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再由控制器將該數(shù)字量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的使用流量值，與已購(gòu)買的用氣量比較，在達(dá)到預(yù)定警戒氣量后啟動(dòng)聲光報(bào)警，購(gòu)買氣量用完后控制電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)，把使用燃?xì)獾那闆r，IC卡內(nèi)剩余金額等信息顯示出來。

70、結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p><b>　　圖4 結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>　　4.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)由AT89S52單片機(jī)及其外圍電路組成，其外圍電路包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路兩部分。本設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)如圖4.1：</p><p>　　圖4.1最小系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p&g

71、t;<p>　　4.2 IC卡讀寫器電路</p><p>　　MFRC500是應(yīng)用于13.56MHz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(jìn)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(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。</p><p>　　MF RC500 支持ISO14443A 所有的層 </p><p>　　內(nèi)

72、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(dòng)近操作距離的天線（可達(dá)100mm ）</p><p>　　接收器部分提供一個(gè)堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路 用于ISO14443A 兼容的應(yīng)答器信號(hào) </p><p>　　數(shù)字部分處理ISO14443A 幀和錯(cuò)誤檢測(cè)（奇偶 CRC）。此外，它還支持快速CRYPTO1 加密算法用于驗(yàn)證MIFARE 系列產(chǎn)品 。</p><p>

73、;　　方便的并行接口可直接連接到任何8位微處理器 這樣給讀卡器終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。</p><p>　　圖4.2 MFRC500 管腳配置</p><p>　　圖4.3 MFRC500電路</p><p>　　4.3 LCD顯示模塊</p><p>　　此次采用帶中文字庫(kù)的128X64，它是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行

74、多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電

75、路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。本設(shè)計(jì)的LCD顯示電路如圖4.4。</p><p>　　圖4.4 LCD液晶顯示模塊硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　該模塊把IC卡中剩余金額、用戶使用的燃?xì)饬考笆Ｓ嗟娜細(xì)饬康刃畔⒂肔CD液晶屏顯示出來。在長(zhǎng)時(shí)間用戶不操作時(shí)LCD進(jìn)入休眠狀態(tài)，節(jié)約能源。</p><p><b>　　

76、4.4 鍵盤模塊</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的按鍵采用矩陣式4*4按鍵，由于單片機(jī)的I/O口基本上都被使用，導(dǎo)致I/O口不夠用，為了節(jié)省I/O口資源，特地采用了4個(gè)I/O口控制的4*4矩陣按鍵。應(yīng)用如圖4.5。 </p><p><b>　　圖4.5鍵盤電路</b></p><p>　　按鍵輸入均采用低電平有效，此外，上拉電

77、阻保證了按鍵斷開時(shí)，I/O口線有確定的高電平。所以，當(dāng)I/O口線內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外部電路不可接上拉電阻。獨(dú)立式按鍵的軟件編寫常采用查詢方式。先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，查詢到某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認(rèn)該I/O口線所對(duì)應(yīng)的按鍵被按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序，具體編程見程序清單。</p><p>　　4.5 聲光報(bào)警電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用三極管驅(qū)動(dòng)

78、蜂鳴器、并聯(lián)LED二極管的方式完成電路的設(shè)計(jì)，控制單片機(jī)I/O口的輸出電平來實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能。其硬件電路連接圖如圖4.6所示。</p><p>　　4.6報(bào)警電路硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)P3^3置低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器在高電平驅(qū)使下發(fā)聲，同時(shí)當(dāng)P3^0置低電平時(shí)LED指示燈點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警的功能，當(dāng)P3^3輸出高電平，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲，P3^0輸出高電平時(shí)LED二

79、極管被截止，終止聲光報(bào)警，控制P3^3和P3^0口的電平轉(zhuǎn)換頻率，聲光報(bào)警就呈現(xiàn)出不同的形式。由低電平驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器，硬件連接簡(jiǎn)單，程序控制方便。</p><p><b>　　5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軟件設(shè)計(jì)由主程序，IC卡子程序，顯示及若干功能模塊子程序組成。其中主控制器子程序包括IC卡子程序，鍵盤處理及顯示子程序。</p>&l

80、t;p><b>　　5.1主程序</b></p><p>　　圖5.1 程序流程圖</p><p>　　系統(tǒng)主程序的功能主要是初始化芯片，例如本系統(tǒng)中IC卡讀寫器MFRC500、液晶顯示器LCD12864的初始化。系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能是在主程序進(jìn)入while(1)的死循環(huán)前，通過調(diào)用功能子程序或者中斷服務(wù)子程序來實(shí)現(xiàn)，幾乎所用的實(shí)用單片機(jī)程序必定存在一個(gè)無(wú)跳出語(yǔ)句

81、的死循環(huán)。</p><p>　　5.2 IC卡子程序</p><p><b>　　改變扇區(qū)</b></p><p><b>　　不改變扇區(qū)</b></p><p>　　圖5.2 IC卡子程序</p><p>　　復(fù)位應(yīng)答（Answer to request）</p&g

82、t;<p>　　M1射頻卡的通訊協(xié)議和通訊波特率是定義好的，當(dāng)有卡片進(jìn)入讀寫器的操作范圍時(shí)，讀寫器以特定的協(xié)議與它通訊，從而確定該卡是否為M1射頻卡，即驗(yàn)證卡片的卡型。</p><p>　　防沖突機(jī)制 (AntICollision Loop)</p><p>　　當(dāng)有多張卡進(jìn)入讀寫器操作范圍時(shí)，防沖突機(jī)制會(huì)從其中選擇一張進(jìn)行操作，未選中的則處于空閑模式等待下一次選卡，該過程會(huì)

83、返回被選卡的序列號(hào)。</p><p>　　選擇卡片(Select Tag)</p><p>　　選擇被選中的卡的序列號(hào)，并同時(shí)返回卡的容量代碼。</p><p>　　三次互相確認(rèn)(3 Pass AuthentICation)</p><p>　　選定要處理的卡片之后，讀寫器就確定要訪問的扇區(qū)號(hào)，并對(duì)該扇區(qū)密碼進(jìn)行密碼校驗(yàn)，在三次相互認(rèn)證之后就

84、可以通過加密流進(jìn)行通訊。（在選擇另一扇區(qū)時(shí)，則必須進(jìn)行另一扇區(qū)密碼校驗(yàn)。）</p><p><b>　　6調(diào) 試</b></p><p><b>　　6.1軟件調(diào)試</b></p><p>　　6.1.1 keil軟件介紹</p><p>　　Keil C51是美國(guó)Keil Software公司(

85、在2007年被ARM公司收購(gòu))出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二

86、之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。</p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。</p>

87、<p>　　6.1.2軟件調(diào)試中的問題</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件調(diào)試沒有規(guī)律可循，調(diào)試時(shí)更多的是憑借經(jīng)驗(yàn)，軟件調(diào)試的主要任務(wù)是排查錯(cuò)誤，軟件的錯(cuò)誤大只可以分為兩類：邏輯錯(cuò)誤和功能錯(cuò)誤。邏輯錯(cuò)誤主要是語(yǔ)法錯(cuò)誤，這類錯(cuò)誤有些是顯性的有些是隱性的，前者比較容易發(fā)現(xiàn)，通過仿真開發(fā)系統(tǒng)一般都能發(fā)現(xiàn)并改正，后者往往難以發(fā)現(xiàn)，必須在分析錯(cuò)誤的或結(jié)果的基礎(chǔ)上逐步縮小可能出錯(cuò)的區(qū)域，最后找到錯(cuò)誤所在；

88、功能錯(cuò)誤主要是指在沒有語(yǔ)法錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上，由于設(shè)計(jì)思想上或算法的問題導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)軟件功能的一類錯(cuò)誤。仿真開發(fā)系統(tǒng)一般不能直接發(fā)現(xiàn)這類錯(cuò)誤，開發(fā)者必須借助于開發(fā)系統(tǒng)的寄存器數(shù)據(jù)和RAM數(shù)據(jù)的查看設(shè)置及斷點(diǎn)運(yùn)行等DEBUG功能通過入口和出口的比較等方法才能定位[17]。</p><p>　　在此次軟件設(shè)計(jì)中，由于語(yǔ)句過多，如果直接寫在一個(gè)C語(yǔ)言文件中，就顯得冗長(zhǎng)、復(fù)雜。因此，為了方便查看程序，根據(jù)程序功能的劃分，建立多

89、個(gè)C語(yǔ)言文件。最后加在一個(gè)工程里面調(diào)用。在程序編寫的過程中，出現(xiàn)了一些語(yǔ)法上面的問題，以及地址空間溢出等問題。分析原因后，查找相應(yīng)方法解決了問題。</p><p><b>　　6.2 硬件調(diào)試</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，對(duì)IC卡讀寫等操作都不能在Proteus 軟件上仿真，只能在硬件上調(diào)試，為了方便調(diào)試，分為了兩部分：</p><p&

90、gt;　　在前期，由于對(duì)IC卡的操作是重中之重，故我買了MFRC500功能模塊，從能夠讀出IC卡的卡ID開始，再在IC卡扇區(qū)上寫或者讀一個(gè)數(shù)據(jù)，后再多個(gè)數(shù)據(jù)的讀寫。</p><p>　　在前期調(diào)試中，在由一個(gè)數(shù)據(jù)的讀寫到多個(gè)數(shù)據(jù)的讀寫中出現(xiàn)了顯示亂碼的情況， 在反復(fù)查找原因的過程中發(fā)現(xiàn)了在讀和寫多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)緩沖區(qū)用的是同一個(gè)，在寫和讀完一個(gè)數(shù)據(jù)后沒有把緩沖區(qū)清零。導(dǎo)致了亂碼現(xiàn)象。解決了這一問題后顯示正常了。<

91、/p><p>　　后期，IC卡能正常讀寫后，完成了本次的硬件電路制作。在我的硬件電路上接上RC500后，一度也不能進(jìn)行讀卡，在參照已有的模塊電路，查找原因，后發(fā)現(xiàn)單片機(jī)與RC500的連線出現(xiàn)了問題。糾正后也能正常讀卡了。充值功能在本次設(shè)計(jì)中是一個(gè)重要的功能。在按鍵充值時(shí)金額始終顯示不對(duì)，還時(shí)常帶有亂碼。開始以為是按鍵程序的問題，在完善按鍵程序后還是出現(xiàn)同樣的問題。發(fā)現(xiàn)可能不只是按鍵的問題，對(duì)金額讀寫的格式、運(yùn)算出現(xiàn)了

92、問題。用了多種方法進(jìn)行充值測(cè)試。發(fā)現(xiàn)是金額的讀寫格式在初始化及充值后存儲(chǔ)的格式不一樣。同時(shí)運(yùn)算的方式也出現(xiàn)了問題。在統(tǒng)一了金額存儲(chǔ)讀寫格式及改正了運(yùn)算程序后充值終于正常了。</p><p><b>　　7結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用Mifare_One (S50)卡和單片機(jī)AT89S52基本上實(shí)現(xiàn)了課題的設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)中采用Mifare_On

93、e (S50)卡記錄用戶信息，充值費(fèi)用，并通過通過LCD12864實(shí)時(shí)顯示用戶信息、剩余金額、卡號(hào)等信息。系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包括IC卡讀寫器電路、聲光報(bào)警和信息顯示等電路的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)包括主函數(shù)程序、IC卡子程序等程序的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，遇到不懂的地方就及時(shí)向老師和同學(xué)們請(qǐng)教，確保了設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行。</p><p>　　本設(shè)計(jì)有些方面還需進(jìn)一步討論，進(jìn)一步完善的方面：</p><p&

94、gt;　　1. 由于燃?xì)獗韮r(jià)格昂貴，不方便購(gòu)買。因此在本次設(shè)計(jì)中沒能用到燃?xì)獗?，也就沒用到電磁閥。而是用按鍵來模擬燃?xì)饬康挠?jì)量，用燈來模擬電磁閥的開關(guān)狀態(tài)。</p><p>　　在很大程度上構(gòu)成本次設(shè)計(jì)的缺陷。</p><p>　　2. 由于水平有限，沒有應(yīng)用上位機(jī)，不能直觀上進(jìn)行充值等操作，采用了按鍵充值，操作不簡(jiǎn)便。</p><p>　　經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，使我體會(huì)到

95、知識(shí)系統(tǒng)性和綜合性的重要，同時(shí)對(duì)于細(xì)節(jié)的把握也非常重要，也是我了解到豐富的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和技能是日積月累的結(jié)果。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在我的導(dǎo)師張老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文題目的選定，大綱的編寫，資料的收集與整理，論文的修改、審稿到最終定稿，張老師都本著對(duì)我們負(fù)責(zé)的態(tài)度進(jìn)行指導(dǎo)。讓我少走了很多彎路，感謝張老師。<

96、/p><p>　　同時(shí)了，要感謝我的同學(xué)，在我進(jìn)行軟硬件調(diào)試的過程中給了我許多幫助，有時(shí)晚上還弄到很晚。他對(duì)程序的想法給予了我許多建設(shè)性意見，也在我調(diào)試不知道哪兒出錯(cuò)時(shí)，給了我很多幫助。感謝他們?cè)谧约旱娜蝿?wù)也是時(shí)間緊迫的前提下，還能耐心的幫我分析。衷心祝他們?cè)谝院蟮墓ぷ骱蜕钪幸磺许樌?lt;/p><p>　　最后，衷心感謝各位評(píng)委在百忙中對(duì)我的論文進(jìn)行仔細(xì)的審閱。</p><

97、;p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］甄金環(huán). 家用燃?xì)獗淼陌l(fā)展趨勢(shì).城市燃?xì)狻?994.2</p><p>　　[2] 吳雄，IC卡發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用趨勢(shì)，電子與自動(dòng)化，1996,2</p><p>　?。?］朱澤民．德國(guó)Q系列燃?xì)庥?jì)量表及其應(yīng)用．城市公用事業(yè)加，2003．11(6)：24-2［4］秦效力．金卡工程．

98、磁記錄材料，1994．2</p><p>　　[5] 萬(wàn)頻。IC卡智能燃?xì)獗淼难兄?，電子技術(shù)，1998，6-25．98</p><p>　　[6] 張軍平、王輝、肖鵬。1C卡燃?xì)獗淼脑O(shè)計(jì)。電子儀器儀表用戶，1999， 5．23-25</p><p>　　[8] 張維華、朱學(xué)勤?？煽啃栽囼?yàn)及其在IC卡燃?xì)獗碇械膽?yīng)用。燃?xì)馀c熱力，2001．3</p>&l

99、t;p>　　[7] 王洪、王移風(fēng)。IC卡預(yù)付費(fèi)電度表。機(jī)械與電子，1998，5</p><p>　　[9] 王家楨、王俊杰。傳感器與變送器。清華大學(xué)出版社，1996</p><p>　　[10] 利劍雄．談智能卡燃?xì)獗碇械拈y．城市燃?xì)猓?999．6：9-10</p><p>　　[11] 萬(wàn)文略. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2004；</

100、p><p>　　[12] 樓然苗. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007。</p><p>　　[13] 劉和平. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2002 .</p><p>　　[14] 徐愛鈞. 單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言 C51 應(yīng)用程序設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，2002.</p><p&

101、gt;　　[15] 張勇. PROTEL 99SE 電路設(shè)計(jì)技術(shù)入門與應(yīng)用(第一版). 北京:電子工業(yè)出版社，2002. </p><p>　　[16] 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京航空航天大學(xué)出版社，1993.</p><p>　　[17] 全新實(shí)用電路集粹叢書編輯委員會(huì). 報(bào)警器.警示器應(yīng)用電路集粹.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.</p>&l

102、t;p>　　[18] 彭介華. 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京:高等教育出版社,2009.</p><p>　　[19] 丁元杰. 單片機(jī)微機(jī)原理及應(yīng)用. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[20]WaterHeater_ProgramRequirements.http://wenku.baidu.com/view/82f40b35f111f18583d05a4a.

103、html , 2011-03-31</p><p>　　[21]RICk Downs.Using1-Wire I/O for Distributed System Monitoring. IEEE,1998</p><p>　　[22] C J Power．Meeting the needs of customers tomorrow-lxliger payment methods for

104、 all Metering and Tariffs for Energy supply'1999，5</p><p>　　附錄A 系統(tǒng)硬件連接圖</p><p><b>　　附錄B PCB圖</b></p><p><b>　　附錄C 材料清單：</b></p><p>　　附錄D 系統(tǒng)源程

105、序：</p><p><b>　　主程序</b></p><p>　　#include "reg52.h"</p><p>　　#include <string.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#i

106、nclude "main.h"</p><p>　　#include "slrc500.h"</p><p>　　#include "iso14443a.h"</p><p>　　#include "12864.h"</p><p>　　unsigned char

107、 code ma[] ={"充值:"};</p><p>　　unsigned char code ma1[]={"確認(rèn)"};</p><p>　　unsigned char code ma2[]={"取消"};</p><p>　　unsigned char code ma3[]={"金額:&q

108、uot;};</p><p>　　unsigned char code ma4[]={"充值成功!"};</p><p>　　unsigned char code ma5[]={"余額不足！"};</p><p>　　unsigned char code ma6[]={"手動(dòng)關(guān)閉！"};</p>

109、<p>　　unsigned char code ma7[]={"充值失敗!"};</p><p>　　unsigned char code ma8[]={"工作模式"};</p><p>　　unsigned char code ma9[]={"請(qǐng)充值"};</p><p>　　unsign

110、ed char code ma10[]={"無(wú)卡"};</p><p>　　unsigned int pay;//刷卡扣取的金額,2個(gè)字節(jié),65535</p><p>　　unsigned int ctime;</p><p>　　unsigned char ctimeH,ctimeL;</p><

111、;p>　　unsigned char idata lcd[5];</p><p>　　bit g_bRc500Ok; //RC500復(fù)位正常標(biāo)志</p><p>　　bit WCF,flow_i=0,flow_k=1;flow_safety=1,flow_on=1;</p><

112、;p>　　bit lastkey=1;</p><p>　　unsigned char code DefaultKey[6] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}; //出廠的默認(rèn)密鑰為6個(gè)字節(jié)，都為0XFF</p><p>　　unsigned char data g_cSNR[4];