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时间:2021-01-28
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1、IC卡校园收费系统设计辽宁机电职业技术学院刘IC卡及IC卡读写器概述目前常用的IC卡有两种:接触式和非接触式IC卡。接触式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。本系统使用的是非接触式IC卡,它具有存储量大,成本低等特点。接触式IC卡虽得到了大量应用,但因本身的特点制约了其发展,如在许多情况下机械触点接通不可靠,且触点对腐蚀和污染缺乏抵抗能力,在有些领域应用不方便。非接触识别已经逐步发展成为一个独立的跨学科的专业领域,它将大量来自不同专业
2、领域的技术综合在一起,如高频技术、电磁兼容性、半导体技术、数据保护和密码学、电信、制造技术和许多专业应用领域。随着非接触IC卡的大量使用,它的成本也会越来越低,可以自己用单片机开发读写器,一般设计为两种类型:一种是通过串行口与PC机相连,在设计时,电路可以主要由非接触IC卡读写器芯片、单片机、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。这种读写器除了编写单片机程序外,还需要用VB、DELPHI等语言进行软件开发。另一种读写器是放在收费现场的,电路主要由非接触式IC卡读写芯片、单片机、键盘、显
3、示、存储器、天线和监控电路等部分组成。这种读写器的软件在编写时,只允许用户读卡片,并具有自动收费的功能。系统设计原理Mifareones50的功能容量为8K位EEPROM;分为16个扇区,每个扇区为4块,每块16个字节,以块为存取单位;每个扇区有独立的一组密码及访问控制;每张卡有唯一序列号,为32位;具有防冲突机制,支持多卡操作;无电源,自带天线,内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路;数据保存期为10年,可改写10万次,读无限次;工作温度:20℃~50℃(温度为90%);工作频率:13.56MHz;通信速率:106KBPS
4、;读写距离:10mm以内(与读写器有关)。Mifareones50的工作原理卡片的电气部分由一个天线和ASIC组成。天线:卡片的天线是只有几组绕线的线圈,适于封装到IS0卡片中。ASIC:卡片的ASIC由一个高速(106KB波特率)RF接口,一个控制单元和一个8K位EEPROM组成。卡分为16个扇区,每个扇区由4块(块0、块1、块2、块3)组成,将16个扇区的64个块按绝对地址编号为0~63,存贮结构如图1所示。图1第0扇区的块0(即绝对地址0块),用于存放厂商代码,已经固化,不可更改。每个扇区的块0、块1、块2为数
5、据块,可用于存贮数据,可以进行初始化值、加值、减值、读值等操作。每个扇区的密码和存取控制都独立,可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。读写器向卡发一组固定频率的电磁波,卡片内有一个LC串联谐振电路,频率与读写器发射的频率相同,在电磁波的激励下,LC谐振电路产生共振,从而使电容内产生电荷,在这个电容的另一端,接有一个单向导通的电子泵,将电容的电荷送到另一个电容储存,当所积累的电荷达到2V时,此电容可做为电源为其它电路提供工作电压,将卡内数据发射出去或接收读写器的数据。读写器与PC相连的读写器硬件图如图2。图2主要由
6、IC卡微模块、单片机、天线以及与PC机通信的TC232串行通信接口电路等部分组成单片机系统硬件中的核心是ATMEL公司生产的AT89C51/LV51单片机,它是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机,片内带有一个4K字节的Flash可编程可擦除只读存储器,采用CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术,输出引脚和指令系统都与MSC-51兼容。IC卡微模块采用JMY-502射频读写模块,该模块是基于Philips公司的非接触技术设计的微型嵌入式非接触式IC卡读写模块。内嵌MFRC500或MFRC531射频基站,用户不必关心
7、射频基站复杂的控制方法,只需要简单地通过选定的UART或I2C接口发送命令就可以对卡片进行操作。JMY-502支持MifareOneS50,S70,UltraLight&MifarePro,当仅用于MifareOne时可以设定自动寻卡。该模块内置512字节的EEPROM,用户可以存储应用数据。每次写入和读取的字节数为1~16字节,按字节的方式进行操作,Mifare1专用,默认为自动寻卡。在本实例中采用I2C通信方式,可以将单片机的串行口留给计算机使用。读写芯处的引脚及说明如表1。通信接口与PC机的串行通信一般采用RS
8、-232、RS-422或RS-485总线标准接口,或采用非标准的20nnJL电流环。为保证通信的可靠,在选择接口时必须注意:(1)通信的速率;(2)通信距离:(3)抗干扰能力;(4)组网方式。目前有很多为RS-232C标准生产的专用驱动芯片,如MAX232系列、TC232、ICL232、AD232等。它们在单5V供电条件下,将0/5V(TTL电
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