单片机的IC卡读写器的设计
单片机的IC卡读写器的设计[20200131183410]
摘要
今天，随着社会的发展科技的进步和人们生活水平的不断提高的，IC卡也逐渐应用在现今生活的各个方面。而IC卡读写器则是IC卡和计算机之间的传输媒介。本设计就是以AT89C51单片机作为微控制器的IC卡读写器。系统由单片机及其外接电路、键盘输入电路、液晶显示电路、数据储存器电路、串行通信电路和MF-RC500射频接收电路组成。本论文对IC卡读写器电路进行了硬件部分的设计，并细致分析了整个电路的工作原理。
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关键字:单片机、读写器、MF-RC500芯片
引 言 1
一、系统总体设计 2
（一）主要的设计内容 2
（二）设计思路 2
二、硬件电路设计 2
（一）单片机AT89C51 2
1.AT89C51芯片简介 2
2.单片机最小系统 3
（二）LCD液晶显示电路 3
1.ACM1602芯片 3
2.LCD液晶显示电路 3
（三）按键电路 4
1.键盘的介绍 4
2.键盘的连接电路 5
（四）数据储存器电路 5
1.AT24C64芯片介绍 5
2.数据存储电路 6
（五）串行通信接口电路 6
1.MAX232A芯片介绍 6
2.串行通信接口电路 6
（六）MF-RC500射频接收电路 7
1.MF-RC500芯片介绍 7
2.MF-RC500射频接收电路 7
三、软件程序设计 8
（一）主程序工作分析 8
（二）子电路工作程序分析 8
1.LCD液晶显示工作程序分析 8
2.键盘工作程序分析 9
3.数据存储程序分析 9
4.串行通信程序分析 10
5.MF-RC500射频接收程序分析 10
四、电路仿真 11
（一）Protues简介 11
（二）电路仿真 11
总结 12
致谢 13
参考文献 14
附录 15
（一）原理图 15
（二）PCB图 16
（三）程序 17
引 言
在21世纪的开始，科学技术发展速度惊人，尤其是电子科技这方面，人们对更替迅速的电子产品的需求日益旺盛，IC卡被广泛应用于普通大众的生活。IC卡不仅拥有传统磁卡的全部功能，还拓展到许多传统磁卡所不能使用的地方。IC卡拥有大容量存储空间，高安全性，方便易使用，还有一定的数据处理能力，使用寿命长等优点，使IC卡迅速融入人们的日常生活中并迅速发展。与之配套的IC卡的读写器也广泛应用在生活的各个方面，如交通付费领域，个人信息,第二代身份证认证领域,移动通信、银行的金融服务部门,停车费收取方面、公共交通设施的自动刷卡消费及公共交通工具的公交卡等等领域。另外在劳动与社会保障卡和医疗保健方面、识别用户的个人信息、各类高校的校内一卡通也得到了广泛的应用。IC卡读写器具有安全、简易、实用、快捷、方便的众多优点，很好的缓解了城市公共交通的收费的一系列运营管理问题，可以说，IC卡读写器有着十分广阔的发展前景。
本设计中单片机采用单片机AT89C51，根据芯片内部的物理特性，基本上能满足本次设计的功能要求。本论文中采用4X4矩阵按键输入键盘，数据显示器使用LCD液晶显示器。在读写器正常工作时，内部电路会一直对外发射电磁波，此时若有IC卡靠近，读写器发出的频率会与IC卡内电路的谐振频率相同，在电磁波的激励下，整个谐振电路就会产生电磁共振，此时，卡内的电容会被充电。整个回行电路工作时，接有一个具有单向导电性的电子泵，电子泵会将电容A会对电容B进行充电。当B电容内充电量达到2V时，此时电容B就会成整个电路的供电源，工作时就会向IC卡提供电压，从而实现IC卡内数据与读写器传送。
一、系统总体设计
（一）主要的设计内容
图1是IC卡读写器的工作系统框图，由单片机及其外围电路、键盘输入电路、LCD液晶显示电路、数据储存电路、串行通信接口电路和MF-RC500射频接收电路所组成。整体电路设计通过单片机AT89C51控制外围工作电路，以射频信号接收电路来实现数据的传送和接收。
图1 读写器系统工作框图
（二）设计思路
本次设计中采用的是AT89C51单片机，它是一款市面上通用型的微系统处理器，适合整体电路的设计。采用4X4式矩阵电路，通过电阻与单片机上的I/O口相接，实现对读写器系统设置等功能，这样既节约资源又实用。采用LCD屏显示出数据，AT24C64芯片作为存储器，该芯片占用的单片机端口较少，占用系统资源较少，主要起到基本数据信息的存储。射频电路采用MF-RC500芯片，可进行近距离的操作（约100mm），比较符合读写器的实际设计需要。
二、硬件电路设计
（一）单片机AT89C51
1.AT89C51芯片简介
图2是AT89C51 芯片引脚图，有如下端口结构：32个双向I/O口，内部设有256X8bit的RAM，16位可编程定时/计数器中断有3个端口，串行中断有2个端口，外部中断源有2个端口，读写中断有2个端口。
图2 AT89C51单片机引脚图
2.单片机最小系统
图3是单片机控制电路的最小系统图，XTAL1和XTAL2端口接外部晶体振，保护单片机内部各电路的正常工作。，RST和Vss之间接一个电阻R8，与Vcc接一个电容C8，用来实现复位功能。
图3 单片机最小系统图
（二）LCD液晶显示电路
1.ACM1602芯片
图4是ACM1602芯片引脚图，芯片具有显示质量高且显示内容丰富、数字化接口、轻重量、低功耗等优点。各引脚的功能如下：VCC：电源端，GND：接地端，VL：显示偏压信号，RS：数据命令的选择端，R/W：读写的选择端，E：使能信号，D0D7：数据I/O口，BLA：正背光源，BLK：负背光源。
图4 ACM1602芯片引脚图
2.LCD液晶显示电路
图5是 LCD液晶显示电路图，单片机的P0口与芯片引脚的八根数据线相接，用来显示卡内的数据信息；另三根读写控制线与P3.3,P3.4,P3.5口相接，通过调节RP1改变背光亮度。
图5 LCD液晶显示电路图
（三）按键电路
1.键盘的介绍
图6是键盘按键的排列图，本次设计的键盘共有16个按键。键盘工作时，会先判断是否有键按下，再判断闭合键是否松开，如果没有松开就继续等待并将闭合键号保存，同时按键执行该闭合键的功能。
图6 键盘排列图
2.键盘的连接电路
图7是键盘的连接电路图，4X4矩阵键盘与单片机的P1口相接，列线接到P1口的高4位，行线接到P1口的低4位，同时通过上拉电阻连接到Vss，实现按键电路的正常工作。
图7 键盘的连接电路图
（四）数据储存器电路
1.AT24C64芯片介绍
图8是AT24C64芯片引脚图，端口功能描述如下：A0、A1、A2：数据地址输入端。SCL：用于产生数据的发送或接收；SDA：传送地址和数据的发送、接收；VCC电源，GND接地。
图8 AT24C64芯片引脚图
摘要
今天，随着社会的发展科技的进步和人们生活水平的不断提高的，IC卡也逐渐应用在现今生活的各个方面。而IC卡读写器则是IC卡和计算机之间的传输媒介。本设计就是以AT89C51单片机作为微控制器的IC卡读写器。系统由单片机及其外接电路、键盘输入电路、液晶显示电路、数据储存器电路、串行通信电路和MF-RC500射频接收电路组成。本论文对IC卡读写器电路进行了硬件部分的设计，并细致分析了整个电路的工作原理。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机、读写器、MF-RC500芯片
引 言 1
一、系统总体设计 2
（一）主要的设计内容 2
（二）设计思路 2
二、硬件电路设计 2
（一）单片机AT89C51 2
1.AT89C51芯片简介 2
2.单片机最小系统 3
（二）LCD液晶显示电路 3
1.ACM1602芯片 3
2.LCD液晶显示电路 3
（三）按键电路 4
1.键盘的介绍 4
2.键盘的连接电路 5
（四）数据储存器电路 5
1.AT24C64芯片介绍 5
2.数据存储电路 6
（五）串行通信接口电路 6
1.MAX232A芯片介绍 6
2.串行通信接口电路 6
（六）MF-RC500射频接收电路 7
1.MF-RC500芯片介绍 7
2.MF-RC500射频接收电路 7
三、软件程序设计 8
（一）主程序工作分析 8
（二）子电路工作程序分析 8
1.LCD液晶显示工作程序分析 8
2.键盘工作程序分析 9
3.数据存储程序分析 9
4.串行通信程序分析 10
5.MF-RC500射频接收程序分析 10
四、电路仿真 11
（一）Protues简介 11
（二）电路仿真 11
总结 12
致谢 13
参考文献 14
附录 15
（一）原理图 15
（二）PCB图 16
（三）程序 17
引 言
在21世纪的开始，科学技术发展速度惊人，尤其是电子科技这方面，人们对更替迅速的电子产品的需求日益旺盛，IC卡被广泛应用于普通大众的生活。IC卡不仅拥有传统磁卡的全部功能，还拓展到许多传统磁卡所不能使用的地方。IC卡拥有大容量存储空间，高安全性，方便易使用，还有一定的数据处理能力，使用寿命长等优点，使IC卡迅速融入人们的日常生活中并迅速发展。与之配套的IC卡的读写器也广泛应用在生活的各个方面，如交通付费领域，个人信息,第二代身份证认证领域,移动通信、银行的金融服务部门,停车费收取方面、公共交通设施的自动刷卡消费及公共交通工具的公交卡等等领域。另外在劳动与社会保障卡和医疗保健方面、识别用户的个人信息、各类高校的校内一卡通也得到了广泛的应用。IC卡读写器具有安全、简易、实用、快捷、方便的众多优点，很好的缓解了城市公共交通的收费的一系列运营管理问题，可以说，IC卡读写器有着十分广阔的发展前景。
本设计中单片机采用单片机AT89C51，根据芯片内部的物理特性，基本上能满足本次设计的功能要求。本论文中采用4X4矩阵按键输入键盘，数据显示器使用LCD液晶显示器。在读写器正常工作时，内部电路会一直对外发射电磁波，此时若有IC卡靠近，读写器发出的频率会与IC卡内电路的谐振频率相同，在电磁波的激励下，整个谐振电路就会产生电磁共振，此时，卡内的电容会被充电。整个回行电路工作时，接有一个具有单向导电性的电子泵，电子泵会将电容A会对电容B进行充电。当B电容内充电量达到2V时，此时电容B就会成整个电路的供电源，工作时就会向IC卡提供电压，从而实现IC卡内数据与读写器传送。
一、系统总体设计
（一）主要的设计内容
图1是IC卡读写器的工作系统框图，由单片机及其外围电路、键盘输入电路、LCD液晶显示电路、数据储存电路、串行通信接口电路和MF-RC500射频接收电路所组成。整体电路设计通过单片机AT89C51控制外围工作电路，以射频信号接收电路来实现数据的传送和接收。
图1 读写器系统工作框图
（二）设计思路
本次设计中采用的是AT89C51单片机，它是一款市面上通用型的微系统处理器，适合整体电路的设计。采用4X4式矩阵电路，通过电阻与单片机上的I/O口相接，实现对读写器系统设置等功能，这样既节约资源又实用。采用LCD屏显示出数据，AT24C64芯片作为存储器，该芯片占用的单片机端口较少，占用系统资源较少，主要起到基本数据信息的存储。射频电路采用MF-RC500芯片，可进行近距离的操作（约100mm），比较符合读写器的实际设计需要。
二、硬件电路设计
（一）单片机AT89C51
1.AT89C51芯片简介
图2是AT89C51 芯片引脚图，有如下端口结构：32个双向I/O口，内部设有256X8bit的RAM，16位可编程定时/计数器中断有3个端口，串行中断有2个端口，外部中断源有2个端口，读写中断有2个端口。
图2 AT89C51单片机引脚图
2.单片机最小系统
图3是单片机控制电路的最小系统图，XTAL1和XTAL2端口接外部晶体振，保护单片机内部各电路的正常工作。，RST和Vss之间接一个电阻R8，与Vcc接一个电容C8，用来实现复位功能。
图3 单片机最小系统图
（二）LCD液晶显示电路
1.ACM1602芯片
图4是ACM1602芯片引脚图，芯片具有显示质量高且显示内容丰富、数字化接口、轻重量、低功耗等优点。各引脚的功能如下：VCC：电源端，GND：接地端，VL：显示偏压信号，RS：数据命令的选择端，R/W：读写的选择端，E：使能信号，D0D7：数据I/O口，BLA：正背光源，BLK：负背光源。
图4 ACM1602芯片引脚图
2.LCD液晶显示电路
图5是 LCD液晶显示电路图，单片机的P0口与芯片引脚的八根数据线相接，用来显示卡内的数据信息；另三根读写控制线与P3.3,P3.4,P3.5口相接，通过调节RP1改变背光亮度。
图5 LCD液晶显示电路图
（三）按键电路
1.键盘的介绍
图6是键盘按键的排列图，本次设计的键盘共有16个按键。键盘工作时，会先判断是否有键按下，再判断闭合键是否松开，如果没有松开就继续等待并将闭合键号保存，同时按键执行该闭合键的功能。
图6 键盘排列图
2.键盘的连接电路
图7是键盘的连接电路图，4X4矩阵键盘与单片机的P1口相接，列线接到P1口的高4位，行线接到P1口的低4位，同时通过上拉电阻连接到Vss，实现按键电路的正常工作。
图7 键盘的连接电路图
（四）数据储存器电路
1.AT24C64芯片介绍
图8是AT24C64芯片引脚图，端口功能描述如下：A0、A1、A2：数据地址输入端。SCL：用于产生数据的发送或接收；SDA：传送地址和数据的发送、接收；VCC电源，GND接地。
图8 AT24C64芯片引脚图
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