单片机IC卡的设计
引言 5
一、自动收费站系统 5
（一）自动收费站系统的工作原理 6
（二）自动收费站的功能 6
（三）自动收费站的特色及市场前景 7
二、非接触型IC卡 7
(一) 非接触IC卡的系统组成 7
（二）非接触IC卡的工作过程 7
三、单片机的发展及其选择 7
(一) AT89C2051的概述 7
（二）AT89C2051单片机性能及串行通信功能 7
四、非接触式IC卡读写的硬件设计 10
(一) 非接触IC的内部芯片选择 10
（二）非接触IC卡数据的收发 11
五、外围控制器 12
(一) 外围控制器的分析与实现 12
(二) 外围控制器硬件原理 12
六、单片机程序具体实现通信过程 13
结论 15
参考文献： 16
引言
在高速公路上采用人工收费方法时，不但影响了车辆的通行速度，而且现金交易也存在其它弊病，以及引起环境污染等好多可持续发展问题。据研究资料显示，就广州地区2011年因停车等待交费而损失的车时就达数百万小时，以及因为这导致的汽油浪费达亿元之多。
当前国内高速公路收费系统用的通行券主要有两大类：一次性使用通行券和重复性使用通行券。一次性使用通行券包括纸质一维条码通行券、二维条码通行券、磁性通行券、纸质打印通行券；重复性使用通行券包括接触式IC卡、非接触式IC卡、磁卡以及纸介质的月票等。收费系统对收费介质的选择越来越重视以下方面的性能和技术要求：管理成本、介质成本、设备可靠性及寿命、存储容量、数据安全性、读写方式、自动化程度、标准化与通用化 (互换性)、对计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
算机网络的依赖性、对分段建设及混合收费路段的适应性等。
非接触型IC卡作为目前国内外高速公路收费系统中所使用的通行券与接触式IC卡及纸质通行券相比有着非常大的优势。接下来我们将通过高速公路自动收费使用的非接触式IC以及AT89C2051单片机来研究IC卡技术。
那么什么是高速公路自动收费系统呢?非接触IC卡是什么呢？在现实中要应用哪些芯片呢？
一、自动收费站系统
高速公路自动和手动系统解决了麻烦人工判别模型；针对人工缺陷，IC卡收费；解决人工判别是否超重问题。当可自动完成移动车辆与收费站换乘车辆的所有信息之间通过收费站，完成登记，费用和收费公路车辆归档过程，可以成为无纸化，现金管理，杜绝票款流失票价从根本上解决问题的现象，在财务管理公路收费。
（一）自动收费站系统的工作原理
收费车道自动之间的电荷交换是安装在无线通信和信息系统是安装在天线装置。主要由中央管理系统，车辆自动识别系统的组成部分及其他辅助设施。OBU车辆识别信息，通常安装在汽车前挡风玻璃，在车道地面安装环传感器，适用安装在收费站。
图1 收费车道的结构示意图
（二）自动收费站的功能
1 、自动核对车辆身份信息功能；
2 、自动测量车辆的速度；
3 、自动判别收费标准；
4 、自动判断车辆是否超重功能；
5 、拦截违规车辆并报警的功能；
6 、提供路况信息功能；
7 、自动检查温、湿度并提供给司机的功能；
8 、按键控制与液晶显示功能；
9 、识别正确通道功能；
10 、特殊情况自动关闭收费站的功能；
目前国内外公路自动收费系统使用的是非接触式IC卡。非接触式IC卡无机械接触，与读写设备通过无线方式通信，以便向自动化，无纸化的公路收费，现金管理，可以解决从收费公路收费管理财务损失的问题，停车费。
（三）自动收费站的特色及市场前景
1 、使用性价比高的盛群单片机可以使系统结构更为简单、功能更加完善，成本也比较低。
2 、集自动核对车辆信息、自动收费、自动判断超重等功能于一体，实用性更强。
3 、操作简单、使用方便。
4 、市场前景：与以往的收费站相比较，该智能收费站操作方便、快捷、实用性强。另外，它提高了道路的通行能力、减少了道路上堵车及事故的发生率、缓解交通堵塞，同时也减轻了交通部门的负担，使得它成为每条道路上的必需品。
二、非接触型IC卡
什么是非接触IC卡？这些问题是我们本节讨论的重点。
(一) 非接触IC卡的系统组成
（1）应答器：由芯片及内置天线组成；
（2）读卡器：读取或读/写应答器信息的设备；
（3）天线：应答器与读卡器之间传输数据的发送和接收装置。
（二）非接触IC卡的工作过程
绝大多数射频智能卡系统是安电感耦合原理工作的。在电感耦合射频智能卡系统中，应答器几乎都是无源的，其所需能量必须由读卡器供应，通过电磁波向IC卡传送能量并与IC卡进行数据交换。
当应答器进入天线磁场后，如果接收到射频信号发射特殊的读取器，感应电流可以通过以下方式获得由于存储在芯片中的能量，发送的商品信息，读取器读取和解码的信息，一个中央信息系统进行数据处理。
三、单片机的发展及其选择
在研究高速公路自动收费功能单片机是必不缺少的硬件之一，本节将探讨AT89C2051单片机的基本性能，以及在自动装置中起到的作用。
(一) AT89C2051的概述
AT89C2051是2K字节闪存可编程和可擦除只读光盘中存储器（EEPROM）为低电压，高性能CMOS 8位微处理器。它利用ATMEL高密度非易失性存储器技术和制造和工业标准的MCS-51指令集结构和pinout兼容。
（二）AT89C2051单片机性能及串行通信功能
1、单片机性能
基本特性
AT89C2051与MCS-51产品指令系统完全兼容
1000次擦写周期
2k字节可重擦写闪速存储器
全静态操作：0Hz－24MHz
2.7V－6V的工作电压范围
两级加密程序存储器
2个l6位定时／计数器
15个可编程I／O口线
可编程串行UART通道
128×8字节内部RAM
6个中断源
可直接驱动LED的输出端口
内置一个模拟比较器
低功耗空闲和掉电模式
2、AT89C2051引脚
图2 AT89C2051引脚图
AT89C2051芯片共有20个引脚，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，复位引脚1根以及P1、P3口可编程I/O引脚15根。
图3 电源控制寄存器
在PCON位D7位SMOD串口波特率选择。当SMOD = 0，波特率一倍; SMOD = 1时，模式1,2,3波特率加倍。
一、自动收费站系统 5
（一）自动收费站系统的工作原理 6
（二）自动收费站的功能 6
（三）自动收费站的特色及市场前景 7
二、非接触型IC卡 7
(一) 非接触IC卡的系统组成 7
（二）非接触IC卡的工作过程 7
三、单片机的发展及其选择 7
(一) AT89C2051的概述 7
（二）AT89C2051单片机性能及串行通信功能 7
四、非接触式IC卡读写的硬件设计 10
(一) 非接触IC的内部芯片选择 10
（二）非接触IC卡数据的收发 11
五、外围控制器 12
(一) 外围控制器的分析与实现 12
(二) 外围控制器硬件原理 12
六、单片机程序具体实现通信过程 13
结论 15
参考文献： 16
引言
在高速公路上采用人工收费方法时，不但影响了车辆的通行速度，而且现金交易也存在其它弊病，以及引起环境污染等好多可持续发展问题。据研究资料显示，就广州地区2011年因停车等待交费而损失的车时就达数百万小时，以及因为这导致的汽油浪费达亿元之多。
当前国内高速公路收费系统用的通行券主要有两大类：一次性使用通行券和重复性使用通行券。一次性使用通行券包括纸质一维条码通行券、二维条码通行券、磁性通行券、纸质打印通行券；重复性使用通行券包括接触式IC卡、非接触式IC卡、磁卡以及纸介质的月票等。收费系统对收费介质的选择越来越重视以下方面的性能和技术要求：管理成本、介质成本、设备可靠性及寿命、存储容量、数据安全性、读写方式、自动化程度、标准化与通用化 (互换性)、对计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
算机网络的依赖性、对分段建设及混合收费路段的适应性等。
非接触型IC卡作为目前国内外高速公路收费系统中所使用的通行券与接触式IC卡及纸质通行券相比有着非常大的优势。接下来我们将通过高速公路自动收费使用的非接触式IC以及AT89C2051单片机来研究IC卡技术。
那么什么是高速公路自动收费系统呢?非接触IC卡是什么呢？在现实中要应用哪些芯片呢？
一、自动收费站系统
高速公路自动和手动系统解决了麻烦人工判别模型；针对人工缺陷，IC卡收费；解决人工判别是否超重问题。当可自动完成移动车辆与收费站换乘车辆的所有信息之间通过收费站，完成登记，费用和收费公路车辆归档过程，可以成为无纸化，现金管理，杜绝票款流失票价从根本上解决问题的现象，在财务管理公路收费。
（一）自动收费站系统的工作原理
收费车道自动之间的电荷交换是安装在无线通信和信息系统是安装在天线装置。主要由中央管理系统，车辆自动识别系统的组成部分及其他辅助设施。OBU车辆识别信息，通常安装在汽车前挡风玻璃，在车道地面安装环传感器，适用安装在收费站。
图1 收费车道的结构示意图
（二）自动收费站的功能
1 、自动核对车辆身份信息功能；
2 、自动测量车辆的速度；
3 、自动判别收费标准；
4 、自动判断车辆是否超重功能；
5 、拦截违规车辆并报警的功能；
6 、提供路况信息功能；
7 、自动检查温、湿度并提供给司机的功能；
8 、按键控制与液晶显示功能；
9 、识别正确通道功能；
10 、特殊情况自动关闭收费站的功能；
目前国内外公路自动收费系统使用的是非接触式IC卡。非接触式IC卡无机械接触，与读写设备通过无线方式通信，以便向自动化，无纸化的公路收费，现金管理，可以解决从收费公路收费管理财务损失的问题，停车费。
（三）自动收费站的特色及市场前景
1 、使用性价比高的盛群单片机可以使系统结构更为简单、功能更加完善，成本也比较低。
2 、集自动核对车辆信息、自动收费、自动判断超重等功能于一体，实用性更强。
3 、操作简单、使用方便。
4 、市场前景：与以往的收费站相比较，该智能收费站操作方便、快捷、实用性强。另外，它提高了道路的通行能力、减少了道路上堵车及事故的发生率、缓解交通堵塞，同时也减轻了交通部门的负担，使得它成为每条道路上的必需品。
二、非接触型IC卡
什么是非接触IC卡？这些问题是我们本节讨论的重点。
(一) 非接触IC卡的系统组成
（1）应答器：由芯片及内置天线组成；
（2）读卡器：读取或读/写应答器信息的设备；
（3）天线：应答器与读卡器之间传输数据的发送和接收装置。
（二）非接触IC卡的工作过程
绝大多数射频智能卡系统是安电感耦合原理工作的。在电感耦合射频智能卡系统中，应答器几乎都是无源的，其所需能量必须由读卡器供应，通过电磁波向IC卡传送能量并与IC卡进行数据交换。
当应答器进入天线磁场后，如果接收到射频信号发射特殊的读取器，感应电流可以通过以下方式获得由于存储在芯片中的能量，发送的商品信息，读取器读取和解码的信息，一个中央信息系统进行数据处理。
三、单片机的发展及其选择
在研究高速公路自动收费功能单片机是必不缺少的硬件之一，本节将探讨AT89C2051单片机的基本性能，以及在自动装置中起到的作用。
(一) AT89C2051的概述
AT89C2051是2K字节闪存可编程和可擦除只读光盘中存储器（EEPROM）为低电压，高性能CMOS 8位微处理器。它利用ATMEL高密度非易失性存储器技术和制造和工业标准的MCS-51指令集结构和pinout兼容。
（二）AT89C2051单片机性能及串行通信功能
1、单片机性能
基本特性
AT89C2051与MCS-51产品指令系统完全兼容
1000次擦写周期
2k字节可重擦写闪速存储器
全静态操作：0Hz－24MHz
2.7V－6V的工作电压范围
两级加密程序存储器
2个l6位定时／计数器
15个可编程I／O口线
可编程串行UART通道
128×8字节内部RAM
6个中断源
可直接驱动LED的输出端口
内置一个模拟比较器
低功耗空闲和掉电模式
2、AT89C2051引脚
图2 AT89C2051引脚图
AT89C2051芯片共有20个引脚，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，复位引脚1根以及P1、P3口可编程I/O引脚15根。
图3 电源控制寄存器
在PCON位D7位SMOD串口波特率选择。当SMOD = 0，波特率一倍; SMOD = 1时，模式1,2,3波特率加倍。
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