单片机无源IC卡读写器的设计
单片机无源IC卡读写器的设计[20200131184009]
【摘要】
随着经济不断发展，人工收费的方式已经越来不适应现在社会的发展的需求。电子技术和通信技术飞速发展，使得公交系统与IC卡技术的融合成为社会发展的必然趋势。这就使得公共交通自动收费的实现有了现实和技术上的可能性。
本文提出了一种采用无线射频技术，以稳定、安全、快捷为性能指标的非接触式公交IC卡读写系统。论述了基于MF-RC500和AT89S51单片机的系统组成，并详细的论述系统的工作机理以及相应的硬件设计和软件设计方案。
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关键字:】非接触式IC卡,AT89S51,MF-RC500
引言 1
（一）设计背景 1
（二）设计意义 1
（三）IC卡技术的应用与发展 2
（四）设计目的 2
一、方案论证 3
（一）材料选择 3
1、芯片 3
2、监视电路选择 3
3、显示器选择 3
4、 读写器接口 4
（二）总体设计方案 4
二、系统硬件设计 4
（一）单片机介绍 4
1、AT89S51单片机结构和原理 4
（二）监控模块 6
1、 芯片MAX813L的结构及特点 7
2、监控接口电路 8
（三）键盘输入模块 8
（四）液晶显示模块 9
1、1602概述 9
2、显示接口电路 10
（五） 报警器驱动模块 11
（六）通信模块 12
1、MAX232概述 12
2、通信接口电路 12
（七）读写器接口模块 13
1、 Mifare 1型非接触式IC卡 13
2、读写器芯片MF RC500 15
3、接收天线 17
4、MF RC500与AT89S51的接口电路 18
三、系统软件设计 19
四、结 论 2
五、致 谢 2
六、参考文献 2
六、附 录 1
程序 1
引言
（一）设计背景
公共交通是城市交通的主体，其公交运营工作的质量和效率会直接影响到人们的日常生活和工作。而部分城市公交公司现行的售票方式已滞后于公交事业的整体发展，无人售票存在运营效率低，对公交的社会效益和经济效益，城市形象造成消极的影响。手工售票的低效率的工作方式已经不能适应城市公共交通事业的发展。
近几年来，城市公交系统逐渐开始将IC卡技术应运于公交收费系统，不仅实现自动收费，电脑结算，而且缩短运行时间；减少假币、假票，加速了资金周转，减少点钞人员和管理环节，杜绝贪污，促进企业信息管理系统的完善，带来了管理机构和管理方式上的巨大变化。因此，IC卡应用的推广，可以改变城建系统企业传统的管理服务方式，提高企业劳动效率，使企业经济效益和服务水平明显提高，并对提高城市形象起到了极大的推动作用。
实践证明，以非接触IC卡为支付介质的建设事业IC卡应用系统建设在城市公交、轨道交通、出租车、轮渡、高速路、停车场、公园景点等小额支付领域所表现的方便、快捷的卓越性能，是传统的磁卡和接触式IC卡不可比拟的。非接触IC卡的推广应用为公交支付提供了安全可靠，方便高效的支付方式和完整的业务处理系统，为提高公交行业的服务质量，树立公交行业优质高效服务的新形象，奠定了坚实的技术基础。同时，为城市居民的出行提供了极大的方银行更进一步地发展持卡消费，创造了良好的条件。因此，随着智能公交概念的提出和智能卡的深入发展，公交系统与非接触IC卡技术相结合成为发展的必然要求。公共交通实行一卡通也是大势所趋。但任何新事物都有缺乏经验的一面，也会出现令人无法预料的新情况，诸如卡丢失后无法挂失、卡内存储信息不全及充值烦琐等问题。所以如何建立整个城市范围内的公交车收费系统，并利用现代计算机和通讯技术，实现乘客IC卡系统的集中化及现代管理，改善公交车、售卡充值点和公交公司之间的数据通讯能力，促进各级内部处理手段和办公效率的全面提高，已成为公交企业当前急待解决的问题。
（二）设计意义
主要从经济效益和社会效益两个方面来讲设计的意义。
(1) 经济效益
1) 及时掌握客流情况，科学合理调度而创造效益。
2) 促进管理，加强经济改革，最终减少公交企业亏损。
3) 加快乘客上车速度，减少车辆停站时间,加速车辆周转等于减少车辆。
4) 可以节省无人售票点钞工作人员的费用。
5) IC卡表面的封装广告和冠名权为运营公司带来直接的收益。
6) 采用预收费的方式，增加企业周转资金。
7) 有效制止了假币的流通。
(2) 社会效益
1) 提高公共交通的服务档次，符合建设国际城市的目标。
2) 方便市民，减少社会现金流通量。
3) 提高车辆运行效率，节省乘车时间。
4) 收费及统计全面自动化管理，有效堵塞漏洞，杜绝可能发生的管理人员贪污及假票现象。
5) 提高城市市政交通的信息化管理水平，响应国家促进城市信息化建设的号召，提升当地的城市面貌，为城市的发展带来新的商机。
（三）IC卡技术的应用与发展
IC(Integrated Circuit)，即集成电路。IC卡也就是在卡上放有集成电路，通常也称IC卡为智能卡、聪明卡。IC卡是通过IC存储数据实现于数据交换。按IC卡中所镶嵌的集成电路类型的不同可分为：存储器卡、逻辑加密卡、智能卡。按与外界传送数据的形式可分为：接触式 IC卡和非接触式IC卡(射频卡或感应卡)。
IC卡具有信息存储量大、数据保密性很好、可反复读写、易于管理等优点。因而发展迅速，在金融、通信、交通等众多领域这后来居上，已成为信息时代这不可缺少的重要工具之一，广泛地应用于社会事业的各个领域，出现在人们的日常生活中。IC卡不仅改进了现有多种卡的使用方法和功能作用，它还不断开创出新的应用发展领域。
接触式IC卡是通过触点的连接进行数据传递的，触点通讯是否可靠直接影响数据传递的可靠性。因此接触式IC卡不适合在潮湿、颤动、烟尘、快速和使用频率高 的应用领域使用。非接触式IC卡的数据传递是通过无线电波的藕合进行的，没有机械触点的摩擦接触，因此在使用环境和耐用度上优于接触式IC卡。这些特性也 决定了接触式IC卡和非接触式IC卡的应用范围。
非接触式IC卡正在成为发展的主流，而一卡多用则是发展方向。从技术上看，存储器IC卡正逐步向CPUIC卡发展。到1998年底，全国发行的IC卡 90%以上还是存储器IC，但随着应用要求的提高，电子技术的发展，CPUIC卡价格的下降，CPUIC卡的整体需求量呈快速上升的趋势；另一个特点是非接触式IC卡的应用将大幅度增加；在多用途方面，综合了接触和非接触技术的复合卡已经问世，为客户不同的需求提供了灵合的选择余地；在IC卡安全方面，要求IC卡本身具有高安全性，具有DES加密算法和有512位或1024为公开密钥计算能力和加密卡可满足不同安全等级的要求，要加强IC卡安全管理， 密钥管理。
（四）设计目的
公交汽车IC卡控制系统采用了非接触式IC技术和计算机技术，是以公交售卡充值IC卡读写器为设计对象的主体，以计算机系统为信息处理方法的现代化管理系统，充分利用了非接触式IC交易时间短，快捷，方便的特点，作为公交汽车控制系统的一种全新的现代化管理手段，提高了公交车辆的运营服务水平，使城市公交管理开放，不仅取得了较好的经济效益，同时还取得了良好的社会效益。
公交汽车IC卡控制系统把公交汽车的售票方式以IC卡电子收费作为支付手段，以提高客运汽车的收费速度、简单快捷的售卡充值方式、自动化处理客运信息、准备结算与动态分析运营信息为目的，为客运企业的运营，城市交通管理，城市建设及发展提供了良好的科学依据。
【摘要】
随着经济不断发展，人工收费的方式已经越来不适应现在社会的发展的需求。电子技术和通信技术飞速发展，使得公交系统与IC卡技术的融合成为社会发展的必然趋势。这就使得公共交通自动收费的实现有了现实和技术上的可能性。
本文提出了一种采用无线射频技术，以稳定、安全、快捷为性能指标的非接触式公交IC卡读写系统。论述了基于MF-RC500和AT89S51单片机的系统组成，并详细的论述系统的工作机理以及相应的硬件设计和软件设计方案。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】非接触式IC卡,AT89S51,MF-RC500
引言 1
（一）设计背景 1
（二）设计意义 1
（三）IC卡技术的应用与发展 2
（四）设计目的 2
一、方案论证 3
（一）材料选择 3
1、芯片 3
2、监视电路选择 3
3、显示器选择 3
4、 读写器接口 4
（二）总体设计方案 4
二、系统硬件设计 4
（一）单片机介绍 4
1、AT89S51单片机结构和原理 4
（二）监控模块 6
1、 芯片MAX813L的结构及特点 7
2、监控接口电路 8
（三）键盘输入模块 8
（四）液晶显示模块 9
1、1602概述 9
2、显示接口电路 10
（五） 报警器驱动模块 11
（六）通信模块 12
1、MAX232概述 12
2、通信接口电路 12
（七）读写器接口模块 13
1、 Mifare 1型非接触式IC卡 13
2、读写器芯片MF RC500 15
3、接收天线 17
4、MF RC500与AT89S51的接口电路 18
三、系统软件设计 19
四、结 论 2
五、致 谢 2
六、参考文献 2
六、附 录 1
程序 1
引言
（一）设计背景
公共交通是城市交通的主体，其公交运营工作的质量和效率会直接影响到人们的日常生活和工作。而部分城市公交公司现行的售票方式已滞后于公交事业的整体发展，无人售票存在运营效率低，对公交的社会效益和经济效益，城市形象造成消极的影响。手工售票的低效率的工作方式已经不能适应城市公共交通事业的发展。
近几年来，城市公交系统逐渐开始将IC卡技术应运于公交收费系统，不仅实现自动收费，电脑结算，而且缩短运行时间；减少假币、假票，加速了资金周转，减少点钞人员和管理环节，杜绝贪污，促进企业信息管理系统的完善，带来了管理机构和管理方式上的巨大变化。因此，IC卡应用的推广，可以改变城建系统企业传统的管理服务方式，提高企业劳动效率，使企业经济效益和服务水平明显提高，并对提高城市形象起到了极大的推动作用。
实践证明，以非接触IC卡为支付介质的建设事业IC卡应用系统建设在城市公交、轨道交通、出租车、轮渡、高速路、停车场、公园景点等小额支付领域所表现的方便、快捷的卓越性能，是传统的磁卡和接触式IC卡不可比拟的。非接触IC卡的推广应用为公交支付提供了安全可靠，方便高效的支付方式和完整的业务处理系统，为提高公交行业的服务质量，树立公交行业优质高效服务的新形象，奠定了坚实的技术基础。同时，为城市居民的出行提供了极大的方银行更进一步地发展持卡消费，创造了良好的条件。因此，随着智能公交概念的提出和智能卡的深入发展，公交系统与非接触IC卡技术相结合成为发展的必然要求。公共交通实行一卡通也是大势所趋。但任何新事物都有缺乏经验的一面，也会出现令人无法预料的新情况，诸如卡丢失后无法挂失、卡内存储信息不全及充值烦琐等问题。所以如何建立整个城市范围内的公交车收费系统，并利用现代计算机和通讯技术，实现乘客IC卡系统的集中化及现代管理，改善公交车、售卡充值点和公交公司之间的数据通讯能力，促进各级内部处理手段和办公效率的全面提高，已成为公交企业当前急待解决的问题。
（二）设计意义
主要从经济效益和社会效益两个方面来讲设计的意义。
(1) 经济效益
1) 及时掌握客流情况，科学合理调度而创造效益。
2) 促进管理，加强经济改革，最终减少公交企业亏损。
3) 加快乘客上车速度，减少车辆停站时间,加速车辆周转等于减少车辆。
4) 可以节省无人售票点钞工作人员的费用。
5) IC卡表面的封装广告和冠名权为运营公司带来直接的收益。
6) 采用预收费的方式，增加企业周转资金。
7) 有效制止了假币的流通。
(2) 社会效益
1) 提高公共交通的服务档次，符合建设国际城市的目标。
2) 方便市民，减少社会现金流通量。
3) 提高车辆运行效率，节省乘车时间。
4) 收费及统计全面自动化管理，有效堵塞漏洞，杜绝可能发生的管理人员贪污及假票现象。
5) 提高城市市政交通的信息化管理水平，响应国家促进城市信息化建设的号召，提升当地的城市面貌，为城市的发展带来新的商机。
（三）IC卡技术的应用与发展
IC(Integrated Circuit)，即集成电路。IC卡也就是在卡上放有集成电路，通常也称IC卡为智能卡、聪明卡。IC卡是通过IC存储数据实现于数据交换。按IC卡中所镶嵌的集成电路类型的不同可分为：存储器卡、逻辑加密卡、智能卡。按与外界传送数据的形式可分为：接触式 IC卡和非接触式IC卡(射频卡或感应卡)。
IC卡具有信息存储量大、数据保密性很好、可反复读写、易于管理等优点。因而发展迅速，在金融、通信、交通等众多领域这后来居上，已成为信息时代这不可缺少的重要工具之一，广泛地应用于社会事业的各个领域，出现在人们的日常生活中。IC卡不仅改进了现有多种卡的使用方法和功能作用，它还不断开创出新的应用发展领域。
接触式IC卡是通过触点的连接进行数据传递的，触点通讯是否可靠直接影响数据传递的可靠性。因此接触式IC卡不适合在潮湿、颤动、烟尘、快速和使用频率高 的应用领域使用。非接触式IC卡的数据传递是通过无线电波的藕合进行的，没有机械触点的摩擦接触，因此在使用环境和耐用度上优于接触式IC卡。这些特性也 决定了接触式IC卡和非接触式IC卡的应用范围。
非接触式IC卡正在成为发展的主流，而一卡多用则是发展方向。从技术上看，存储器IC卡正逐步向CPUIC卡发展。到1998年底，全国发行的IC卡 90%以上还是存储器IC，但随着应用要求的提高，电子技术的发展，CPUIC卡价格的下降，CPUIC卡的整体需求量呈快速上升的趋势；另一个特点是非接触式IC卡的应用将大幅度增加；在多用途方面，综合了接触和非接触技术的复合卡已经问世，为客户不同的需求提供了灵合的选择余地；在IC卡安全方面，要求IC卡本身具有高安全性，具有DES加密算法和有512位或1024为公开密钥计算能力和加密卡可满足不同安全等级的要求，要加强IC卡安全管理， 密钥管理。
（四）设计目的
公交汽车IC卡控制系统采用了非接触式IC技术和计算机技术，是以公交售卡充值IC卡读写器为设计对象的主体，以计算机系统为信息处理方法的现代化管理系统，充分利用了非接触式IC交易时间短，快捷，方便的特点，作为公交汽车控制系统的一种全新的现代化管理手段，提高了公交车辆的运营服务水平，使城市公交管理开放，不仅取得了较好的经济效益，同时还取得了良好的社会效益。
公交汽车IC卡控制系统把公交汽车的售票方式以IC卡电子收费作为支付手段，以提高客运汽车的收费速度、简单快捷的售卡充值方式、自动化处理客运信息、准备结算与动态分析运营信息为目的，为客运企业的运营，城市交通管理，城市建设及发展提供了良好的科学依据。
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