基于51單片機(jī)的ic卡讀寫控制器【開(kāi)題報(bào)告】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告</b></p><p><b>　　電氣工程及其自動(dòng)化</b></p><p>　　基于51單片機(jī)的IC卡讀/寫控制器 </p><p>　　一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，我們生活中

2、越來(lái)越多的使用了IC卡，雖然發(fā)展至今只有短短的幾年，可它的應(yīng)用發(fā)展將給我們的日常生活帶來(lái)前所未有的改變。IC卡（Integrated Circuit Card），即“集成電路卡”在日常生活中已隨處可見(jiàn)。IC卡雖是一塊小小的卡片,但卻能攜帶大量的信息,給生活在現(xiàn)今信息時(shí)代的人們帶來(lái)極大的方便,甚至改變了人們的生活方式。因?yàn)?IC卡是高科技產(chǎn)品 ,是硬件和軟件的高度結(jié)合。IC卡的核心是集成電路芯片,是利用現(xiàn)代先進(jìn)的微電子技術(shù),將大規(guī)模集成電

3、路芯片嵌在一塊小小的塑料卡片之中。1972年法國(guó)人羅蘭·莫雷諾（Roland Moreno）首先提出IC卡的設(shè)想，1976年法國(guó)布爾（Bull）公司研制出世界第一張IC卡以來(lái)，IC卡技術(shù)飛速發(fā)展，已經(jīng)形成涉及全球眾多著名電子巨頭的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　伴隨著IC卡的誕生,它的讀寫設(shè)備也迅速的發(fā)展,讀寫器是一個(gè)數(shù)據(jù)輸入設(shè)備讀取卡型存儲(chǔ)介質(zhì)的數(shù)據(jù)。從歷史上看，紙或紙板打孔卡在整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)的前

4、幾十年來(lái)存儲(chǔ)信息，并編寫計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程序，這些被打孔卡閱讀器讀取。現(xiàn)代的讀卡器，使用塑料卡，條碼印，磁條，電腦芯片或其他存儲(chǔ)介質(zhì)的電子設(shè)備。讀卡器發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有了相當(dāng)大的改變，不管是在讀取數(shù)據(jù)還是其他方面都有了較快的發(fā)展。讀卡器是一種讀取數(shù)據(jù)的設(shè)備，但其不單單可以支持?jǐn)?shù)據(jù)的讀取同樣支持?jǐn)?shù)據(jù)的寫入。IC卡讀寫器主要應(yīng)用于為智能卡進(jìn)行余額查詢和充值的讀寫數(shù)據(jù)工作。它僅僅只是用于數(shù)據(jù)的讀寫修改,卻不能隨意修改里面的數(shù)據(jù)內(nèi)容,所以增加了許多的安

5、全性。IC卡控制器的發(fā)展經(jīng)歷了短期的發(fā)展，前幾年使用較多的是接觸式的IC卡，而隨著技術(shù)的發(fā)展非接觸式（即射頻式）的讀卡器使用的越來(lái)越廣泛。</p><p>　　現(xiàn)今，相較與非接觸式IC卡而言,接觸式的IC卡應(yīng)用還是十分的廣泛，卡片類型也多種多樣然而卡片類型的多樣性決定了讀卡器的多樣性，而市場(chǎng)的多樣性則決定了即使是同類型的應(yīng)用，也可能使用不同類型的卡片，若讀卡器只能讀取某一種類型的卡片，那么在處理這個(gè)應(yīng)用時(shí)，必將需

6、要多臺(tái)讀卡器，造成資源的重復(fù)浪費(fèi)，這樣的讀卡器必將不能適應(yīng)市場(chǎng)的需求，這就對(duì)讀卡器的讀卡能力提出了更高的要求。在發(fā)展初期，IC卡沒(méi)有被廣泛應(yīng)用的一個(gè)原因是，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。不同公司生產(chǎn)的IC卡和其他公司的配套產(chǎn)品不能兼容，從而使卡片的使用和推廣受到限制。1995年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO為IC卡制定了通用的標(biāo)準(zhǔn)之后，信用卡工程很快頒布了與之配套的IC卡EMV標(biāo)準(zhǔn)，并且國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO7816對(duì)接觸式的IC卡的機(jī)械特性、電器特性等進(jìn)行了嚴(yán)格的

7、規(guī)定。有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)之后IC卡在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并迅速的發(fā)展起來(lái)。</p><p>　　根據(jù)應(yīng)用范圍的不同，IC卡接口設(shè)備分為通用型和專用型兩種。通用IC卡接口設(shè)備有臺(tái)式和手持式兩種形式，臺(tái)式一般通過(guò)RS232接口直接和計(jì)算機(jī)相連。手持式讀寫器的特點(diǎn)是:體積小，重量輕，便于隨身攜帶。通用IC卡接口設(shè)備一般與運(yùn)行應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)(或其它設(shè)備)相連接。運(yùn)行應(yīng)用程序的設(shè)備可稱之為“應(yīng)用設(shè)備”。利用通用IC卡應(yīng)

8、用設(shè)備構(gòu)成IC卡應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)代價(jià)較高的方案，但它提供了一個(gè)多場(chǎng)合應(yīng)用的手段，系統(tǒng)組織也更加靈活、方便，對(duì)于小應(yīng)用系統(tǒng)，無(wú)疑是一種較佳的選擇方案。</p><p>　　IC卡讀寫器的標(biāo)準(zhǔn)包括三方面內(nèi)容:應(yīng)用與讀寫器的接口標(biāo)準(zhǔn)、讀寫器本身的標(biāo)準(zhǔn)、讀寫器與IC卡之間的標(biāo)準(zhǔn)。在接觸式1C卡接口設(shè)備中，用于接觸式IC卡的適配插座是一個(gè)很重要的部件，它是構(gòu)成IC卡與IC卡接口設(shè)備間的物理連接的部件。由于涉及到插入時(shí)的手感及

9、插拔壽命要求較高等因素，IC卡座在設(shè)計(jì)和制造中比普通接插件的要求更高，難度亦較大。</p><p>　　非接觸式IC卡又稱射頻卡,由IC芯片、感應(yīng)天線組成，封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡片內(nèi)，芯片及天線無(wú)任何外露部分。非接觸式IC卡讀寫器是國(guó)外近幾年迅速發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)之一，它成功地將射頻識(shí)別技術(shù)和技術(shù)結(jié)合起來(lái)，解決了無(wú)源和免接觸難題。射頻卡無(wú)需專門的供電電源；它與讀寫器間無(wú)機(jī)械接觸，避免了接觸故障；它的表面無(wú)裸露芯片

10、，可防水，且不易產(chǎn)生靜電擊穿及彎曲損壞等問(wèn)題；射頻卡使用時(shí)沒(méi)有正反面。非接觸式IC卡與讀寫器之間無(wú)機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障。由于非接觸式的優(yōu)點(diǎn)很多,因此現(xiàn)今讀卡器技術(shù)發(fā)展也圍繞這射頻技術(shù)不斷發(fā)展更新，將來(lái)也會(huì)有較大的發(fā)展空間。當(dāng)前國(guó)際ISO組織正在確定兩個(gè)主要的非接觸卡標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是以飛利浦、西門子公司提出的TYPEA，一個(gè)是以摩托羅拉，意法半導(dǎo)體公司提出的TYPEB。</p><p>　　非接

11、觸型讀卡器本身是無(wú)源體，當(dāng)讀寫器對(duì)卡進(jìn)行讀寫操作時(shí)，讀寫器發(fā)出的信號(hào)由兩部分疊加組成：一部分是電源信號(hào)，該信號(hào)由卡接收后，與其本身的L/C產(chǎn)生諧振， 產(chǎn)生一個(gè)瞬間能量來(lái)供給芯片工作。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號(hào)，指揮芯片完成數(shù)據(jù)、修改、存儲(chǔ)等，并返回給讀寫器。由非接觸式所形成的讀寫系統(tǒng)， 無(wú)論是硬件結(jié)構(gòu)， 還是操作過(guò)程都得到了很大的簡(jiǎn)化，同時(shí)借助于先進(jìn)的管理軟件，可脫機(jī)的操作方式， 都使數(shù)據(jù)讀寫過(guò)程更為簡(jiǎn)單。</p><

12、p>　　接觸式和非接觸式的讀卡器是按照IC卡讀取的方式來(lái)分類的，而讀卡器從接口上來(lái)看主要有：并口讀卡器、串口讀卡器材、USB讀卡器、PCMICA卡讀卡器和IEEE 1394讀卡器。前兩種讀卡器由于接口速度慢或者安裝不方便已經(jīng)基本被淘汰了。USB讀卡器是目前市場(chǎng)上最流行的讀卡器，PCMICA卡讀卡器最主要的被應(yīng)用在筆記本電腦上，而IEEE 1394讀卡器由于支持的接口還沒(méi)有流行，應(yīng)用還不太廣泛。但隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展IC卡讀卡器的技

13、術(shù)也會(huì)越來(lái)越多樣化。</p><p>　　然而，我國(guó)的IC卡產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用始于20世紀(jì)90年代初，是伴隨著我國(guó)政府啟動(dòng)的“金卡工程”而發(fā)展起來(lái)的，至今已有近十年的歷史。在這短暫的十年里，我國(guó)的IC卡產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用從無(wú)到有、從小到大，迅速走過(guò)了啟動(dòng)階段，發(fā)展的速度是驚人的。特別是近兩年來(lái)，我國(guó)的年發(fā)卡量均超億張，年增長(zhǎng)率達(dá)到30%～40%，已成為世界IC卡應(yīng)用發(fā)展最快的國(guó)家之一。IC卡在全球發(fā)展迅速，目前已有3億張，且以每

14、年增長(zhǎng)40%的速度廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。歐洲的發(fā)卡量最大，已達(dá)1.14億張；法國(guó)的發(fā)卡量及讀卡設(shè)備均居世界第一位。</p><p>　　IC卡在今后的發(fā)展中會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用,因此在以后的課題中會(huì)有更加深入的研究此類讀卡器。雖然射頻讀卡器應(yīng)用較廣，但是接觸式的讀卡器也有很多應(yīng)用，所以研究IC卡會(huì)有較大的發(fā)展前景。</p><p>　　二、研究的基本

15、內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題：</p><p>　　通過(guò)采用51單片機(jī)作為核心器件，利用基于AT24C0X系列的IC卡，設(shè)計(jì)一個(gè)IC卡的讀寫控制器。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題：</b></p><p>　　1、IC卡的插拔檢測(cè)電路設(shè)計(jì)。</p><p>　　2、IC卡接口電路的設(shè)計(jì)。</p>&

16、lt;p>　　3、存儲(chǔ)讀寫電路設(shè)計(jì)。</p><p>　　4、按要求完成硬件電路圖的設(shè)計(jì)。</p><p>　　5、根據(jù)要求用匯編或著C語(yǔ)言進(jìn)行編程。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施：</p><p><b>　　研究步驟及方法：</b></p><p>　　首先，查找相關(guān)資料

17、；</p><p>　　其次，利用Altium Designer Summer 09軟件完成原理圖設(shè)計(jì)；</p><p>　　然后，通過(guò)仿真軟件完成相應(yīng)的功能；</p><p>　　最后，完成整體設(shè)計(jì)寫好論文。</p><p><b>　　研究措施：</b></p><p>　　教師提供部分資料，

18、學(xué)生通過(guò)上網(wǎng)和圖書館查找資料，并利用機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室完成程序設(shè)計(jì)和硬件仿真。</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王幸之,鐘愛(ài)琴等.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[2]楊振江,杜鐵軍等.流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例[M].陜西：西安電子

19、科技大學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[3]何立民.MCS—51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1990.</p><p>　　[4]樓然苗,李光飛等.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004</p><p>　　[5]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.</p

20、><p>　　[6]吉 雷，Protel99從入門到精通[M].西安.西安電子科技大學(xué)出版社,2000.</p><p>　　[7]李淑琴 , 陳林, 范蟠果.射頻識(shí)別非接觸式 IC卡讀卡器的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2007，15（3）.</p><p>　　[8]白延敏.51單片機(jī)典型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例精講[M].北京:電子工業(yè)出版社，2009.</p>

21、<p>　　[9]江志紅.51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)案例精選[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.</p><p>　　[10]馮建華,趙亮.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)[M].北京:人民郵電出版社,2004.</p><p>　　[11]沈紅衛(wèi).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.</p><p>　　[12