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时间:2019-09-24
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1、公交非接触IC卡读写器的应用设计采用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。关键词:单片机非接触式IC卡读写器一、IC卡读写器概述 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
2、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
3、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。因此,在公交、门禁、校园、企事业等人事管理、娱乐场所等方面有广泛的应用前景。目前我国引进的射频IC卡主要有PHILIPS公司的Mifare和ATMEL公司的Temic卡。下面以PHILIPS公司的Mifare卡为主、介绍城市公交自动售票IC卡读写器的实现方法。二、工作原理 非接触式IC卡读写器以射频识别技术为核心,读写器内主要使用了1片Mifare卡专用的读写处理芯片--MMM微模块。它是一个小型的最大操作距离达20~30mm的
4、Mifare读/写设备的核心器件,其功能包括调制、解调、产生射频信号、安全管理和防碰撞机制。内部结构分为射频区和接口区:射频区内含调制解调器和电源供电电路,直接与天线连接;接口区有与单片机相连的端口,还具有与射频区相连的收/发器、16字节的数据缓冲器、存放64对传输密钥的ROM、存放3套密钥的只写存储器以及进行三次证实和数据加密的密码机、防碰撞处理的防碰撞模块和控制单元。这是与射频卡实现无线通信的核心模块,也是读写器读写Mifare卡的关键接口芯片。读写器工作时,不断地向外发出一组固定频率的电磁波(13
5、.6MHz),当有卡靠近时,卡片内有一个LG串联谐振电路,其频率与读写器的发射频率相同,这样在电磁波的激励下,LG谐振电路产生共振,从而使电容充电有了电荷。在这个电容另一端,接有一个单向导电的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内存储。当电容器充电达到2V时,此电容就作为电源为卡片上的其他电路提供工作电压,将卡内数据发射出去或接收读写器发出的数据与保存。三、硬件组成 公交收费系统结构复杂,环节较多,因此,公交非接触IC卡的读写器至少应包括公交售卡机、公交车载机和公交制卡机三个读写器。除了售卡机要求有键
6、盘外,其余的硬件组成大体相同。图1为非接触IC卡及其读写器硬件电路原理图,主要由MMM微模块、单片机、键盘、显示、存储器、天线和监控电路以及与PC机通信的TC232串行通信接口电路等部分组成。 (1)单片机系统 单片机采用89C52。它片内有8KB的ROM,256字节的RAM以及有32个I/O口。P1口与串行器件24C64和显示、报警电路连接;P0口与MMM微模块相连,用作数据线;P2口用作4×4键盘;P3口用于读写控制和中断。(2)键盘电路 键盘接口电路用P2口接成4×4结构,共16个键。其中数字
7、键10个,功能键2个,退格键和回车键各1个,有2个键暂时未用。功能键有查询和通信两键。 查询键:售卡员可以通过此键查询售卡金额和售卡记录数。 通信键:由于读写器的存储量有限,因此读写器每售卡一段时间,应将读写器中的数据通过RS-232串行接口与PC机通信,以便回放和清空读写器中的数据。数据回放到PC机中后,通过分析处理,形成各种报表,以便公交公司及时掌握售卡情况。(3)显示电路 显示部分采用数码显示,利用串行输入BCD码--十进制译码驱动显示器件MC14499来完成与单片机系统的显示接口,以显示读
8、写器工作状态、输入的数据或读出IC卡中所剩余以及出错信息等。此器件主要有1个20位移位寄存器、1个锁存器、1个多路输出器。多路输出器输出的BCD码经段译码器译码后,换成七段码(abcdefg)和小数点DP送到段驱动器输出。(4)存储器 读写器中设计了存储器。存储器选用24CXX系列的串行E2PROM。在售卡机中主要存放卡号、售卡员号、售卡金额、售卡日期、售卡总金额和售卡总记录数;在车载机中主要存放乘客IC卡号、司机号和刷卡总数等信息。显示
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