单片机的非接触式射频IC卡读写器
单片机的非接触式射频IC卡读写器[20200128195641]
摘 要
本文阐述了基于单片机的非接触式IC卡读写器工作的基本原理，并对射频IC卡读写器在工程上的设计和开发作了研究。首先描述了IC卡系统的发展和现状，通过对射频识别技术的研究，阐述了射频IC卡系统的工作原理。写出了Type A 型常用的卡片MF1 IC S50和对应读卡器的设计方法和电路 (使用专用射频读卡集成芯片RC500)，并详细阐述了系统各个模块的组成和原理。然后根据课题要求着重介绍了一款Type A 型读卡器的核心部件，射频模块的实现方案和电路。最后介绍了系统设计的软件部分，并详细介绍了RC500的主要特性、基本指令集以及与Mifare1非接触IC卡数据通信的一些重要模块的编程思路和编程方法，给出了两个编程实例。实际测试证明该读写器完成了基本功能，运行稳定。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:微控制器；非接触式IC卡；读写器；MF-RC500；射频识别
目 录
一 绪论 1
（一） 课题研究的背景和意义 1
（二）目前国内外研究现状 1
（三）本课题设计的主要工作和任务 2
二 读卡器系统方案设计与实现 3
（一） IC卡介绍 3
（二）读卡器基本原理 4
（三） 总体方案论证 4
1 各模块方案选择与论证 4
2 总体方案确定 6
三 系统硬件设计与实现 7
（一）电源模块 7
（二）人机接口模块 7
（三） 系统时钟模块 8
（四） 存储模块 9
（五）MF-RC500读写模块 10
1 MF-RC500介绍 10
2 天线模块的设计 12
3 MF-RC500与AT89S52连接图 14
（六）通信模块 15
四 系统软件设计与实现 16
（一） 软件设计环境 16
（二）主程序的设计 17
（三） 读/写卡程序设计 18
1 MF-RC500指令说明 18
2 读/写卡程序流程图 20
（四） 读卡器外围基本电路程序的设计 21
（五）通信部分程序设计 24
五 系统调试 25
(一)调试过程 25
(二)测试结果 25
结 论 26
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A 总电路图 28
附录B 读/写卡源程序 29
一 绪论
（一） 课题研究的背景和意义
IC卡，一个正在蓬勃发展的、与我们的生活越来越密切的产业。在因特网、分布式和普及计算大潮涌来时，IC卡扮演着越来越重要的角色。 IC卡是集成电路卡（Integrated Circuit Card）的英文简称，在有些国家也称之为智能卡、智慧卡、微芯片卡等。将一个专用的集成电路芯片镶嵌于符合ISO 7816标准的PVC（或ABS等）塑料基片中，封装成外形与磁卡类似的卡片形式，即制成一张IC卡。当然也可以封装成纽扣、钥匙、饰物等特殊形状。
IC卡的最初设想是由日本人提出来的。1969年12月，日本的有村国孝提出一种制造安全可靠的信用卡方法，并于1970年获得专利，那时叫ID卡。 1974年，法国的罗兰莫雷诺发明了带集成电路芯片的塑料卡片，并取得了专利权，这就是早期的IC卡。1976年法国布尔（Bull）公司研制出世界第一枚IC卡。 1984年，法国的PTT将IC卡用于电话卡，由于IC卡良好的安全性和可靠性，获得了意想不到的成功。随后，国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）的联合技术委员会为之制订了一系列的国际标准、规范，极大地推动了IC卡的研究和发展。
非接触式IC卡系统是当今世界先进的射频技术和IC卡技术相结合的产物，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功地将射频识别技术和IC技术结合起来，解决了无源和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破，使卡片在靠近读写器表面时即可完成卡中数据的读写操作。非接触式IC卡的操作、抗干扰性、可靠性、安全性都有很大的提高，使它在一些接触式IC卡不适用或者无法使用的场所，具有无可比拟的优势，被广泛应用于通信、就医、公共交通、图书馆管理和公司考勤等领域。
（二）目前国内外研究现状
智能卡的发展时间并不长，且全球各地发展不均衡，其中欧洲发展得最早、最好。据Innovation国际发明组织统计，2005年10月至2006年9月，全球IC卡硬件产业中，IC卡及其读写设备数量分别为42000万张和877000台，其中法国分别占98%和71%，处于世界领先地位。目前，法国生产制造的IC卡不仅在数量上领先各国，其应用领域也灵活多样，如在金融、电信、医疗和交通运输等各个领域都有IC卡的应用，其中电子金融卡等己经达到经济生产规模。
我国对IC卡行业的发展始于1994年，当时的中共中央领导，特别是江泽民同志，高度重视IC卡行业，明确指示要发展我国自己的IC卡事业，建立“金卡工程”。虽然至今为止仅仅发展了短短的十几年，但己取得了不小的成就。我国自“金卡”工程实施以来，推动了金融电子化、商业和流通领域电子化的步伐，使我国银行业得到迅速发展，并逐渐波及医疗、交通、企业管理等领域。智能卡在我国各领域全面发展，目前超过大部分政府部门和行业推广应用智能卡。近年来，我国的发卡量年增长率达到40%至50%,已成为世界智能卡应用发展最快的国家之一。
目前在我国，随着金卡工程建设的不断深入发展，IC卡系统已在众多领域获得广泛应用，并取得了初步的社会效益。随着政府管理和支持力度的加大、技术研发水平的提升，IC卡市场竞争格局将发生深刻的变化。随着政府智能卡项目的启动，国内企业技术实力和工艺流程的优化，使得国外品牌市场份额受到很大程度的限制，而国内品牌将会有快速的发展。今后的几年，是我国IC卡系统应用向纵深发展的时期。我国IC卡系统市场格局必将由无序走向有序，市场竞争必将由有限走向无限，IC卡系统市场将逐步走向成熟。但是对于尖端的CPU卡及非接触式IC智能射频卡的制卡技术及其相应的读/写卡设备技术，仍处于落后状态。这极大地制约了IC卡行业的发展，特别是在要求有极高安全性和保密性的金融行业中，制约了我国金卡工程的实施和发展。设计和开发出更好的读卡设备，对加快我国IC卡行业的发展，特别是尖端的CPU卡及非接触式IC智能射频卡的推广应用，有着重大的意义[1]。
（三）本课题设计的主要工作和任务
非接触式IC卡代表了IC卡发展的方向，同接触式IC卡相比其独有的优点使其能够在绝大多数场合代替接触式IC卡的使用，而在非接触式IC 卡应用系统中非接触式IC卡读卡器是关键设备。根据课题设计要求，本课题将开发一种基于飞利浦公司MF-RC500读卡芯片的非接触式IC卡读卡器，其具有以下特点：能识别TYPEA型卡片，读取卡号，并有防冲突功能；能对TYPEA 的卡片进行高层操作；可以使用RS232通信接口输出来与上位机之间通信；可根据实际需求将其作为门禁系统中的读卡器，或者一卡通系统中的读卡器。本设计完成后所要达到的主要指标有：
(1) 显示系统：液晶屏显示，能显示系统时钟和卡片信息等；
(2) 按键操作：能实现对系统的设置和卡上数据的操作；
(3) 机器读卡速度：0.5秒可完成一次打卡过程，读卡距离为5至10厘米；
(4) 保密性和防伪性：能辨认卡的密码，非授权范围内的卡作报警处理；
(5) 存储容量：每台读写器最多可存储2000条记录。
本设计中需要解决的若干关键技术有：
(1) 射频识别技术；
(2) 软件的安全机制；
(3) 由于射频的特殊性给系统调试带来的困难。
该读写器完成以后，既可独立使用，完成基本功能，外扩简单接口后，就能构成IC卡考勤、门禁、售饭一卡通等系统，在公交、校园、娱乐场所等方面有广泛的应用前景。
摘 要
本文阐述了基于单片机的非接触式IC卡读写器工作的基本原理，并对射频IC卡读写器在工程上的设计和开发作了研究。首先描述了IC卡系统的发展和现状，通过对射频识别技术的研究，阐述了射频IC卡系统的工作原理。写出了Type A 型常用的卡片MF1 IC S50和对应读卡器的设计方法和电路 (使用专用射频读卡集成芯片RC500)，并详细阐述了系统各个模块的组成和原理。然后根据课题要求着重介绍了一款Type A 型读卡器的核心部件，射频模块的实现方案和电路。最后介绍了系统设计的软件部分，并详细介绍了RC500的主要特性、基本指令集以及与Mifare1非接触IC卡数据通信的一些重要模块的编程思路和编程方法，给出了两个编程实例。实际测试证明该读写器完成了基本功能，运行稳定。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:微控制器；非接触式IC卡；读写器；MF-RC500；射频识别
目 录
一 绪论 1
（一） 课题研究的背景和意义 1
（二）目前国内外研究现状 1
（三）本课题设计的主要工作和任务 2
二 读卡器系统方案设计与实现 3
（一） IC卡介绍 3
（二）读卡器基本原理 4
（三） 总体方案论证 4
1 各模块方案选择与论证 4
2 总体方案确定 6
三 系统硬件设计与实现 7
（一）电源模块 7
（二）人机接口模块 7
（三） 系统时钟模块 8
（四） 存储模块 9
（五）MF-RC500读写模块 10
1 MF-RC500介绍 10
2 天线模块的设计 12
3 MF-RC500与AT89S52连接图 14
（六）通信模块 15
四 系统软件设计与实现 16
（一） 软件设计环境 16
（二）主程序的设计 17
（三） 读/写卡程序设计 18
1 MF-RC500指令说明 18
2 读/写卡程序流程图 20
（四） 读卡器外围基本电路程序的设计 21
（五）通信部分程序设计 24
五 系统调试 25
(一)调试过程 25
(二)测试结果 25
结 论 26
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A 总电路图 28
附录B 读/写卡源程序 29
一 绪论
（一） 课题研究的背景和意义
IC卡，一个正在蓬勃发展的、与我们的生活越来越密切的产业。在因特网、分布式和普及计算大潮涌来时，IC卡扮演着越来越重要的角色。 IC卡是集成电路卡（Integrated Circuit Card）的英文简称，在有些国家也称之为智能卡、智慧卡、微芯片卡等。将一个专用的集成电路芯片镶嵌于符合ISO 7816标准的PVC（或ABS等）塑料基片中，封装成外形与磁卡类似的卡片形式，即制成一张IC卡。当然也可以封装成纽扣、钥匙、饰物等特殊形状。
IC卡的最初设想是由日本人提出来的。1969年12月，日本的有村国孝提出一种制造安全可靠的信用卡方法，并于1970年获得专利，那时叫ID卡。 1974年，法国的罗兰莫雷诺发明了带集成电路芯片的塑料卡片，并取得了专利权，这就是早期的IC卡。1976年法国布尔（Bull）公司研制出世界第一枚IC卡。 1984年，法国的PTT将IC卡用于电话卡，由于IC卡良好的安全性和可靠性，获得了意想不到的成功。随后，国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）的联合技术委员会为之制订了一系列的国际标准、规范，极大地推动了IC卡的研究和发展。
非接触式IC卡系统是当今世界先进的射频技术和IC卡技术相结合的产物，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功地将射频识别技术和IC技术结合起来，解决了无源和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破，使卡片在靠近读写器表面时即可完成卡中数据的读写操作。非接触式IC卡的操作、抗干扰性、可靠性、安全性都有很大的提高，使它在一些接触式IC卡不适用或者无法使用的场所，具有无可比拟的优势，被广泛应用于通信、就医、公共交通、图书馆管理和公司考勤等领域。
（二）目前国内外研究现状
智能卡的发展时间并不长，且全球各地发展不均衡，其中欧洲发展得最早、最好。据Innovation国际发明组织统计，2005年10月至2006年9月，全球IC卡硬件产业中，IC卡及其读写设备数量分别为42000万张和877000台，其中法国分别占98%和71%，处于世界领先地位。目前，法国生产制造的IC卡不仅在数量上领先各国，其应用领域也灵活多样，如在金融、电信、医疗和交通运输等各个领域都有IC卡的应用，其中电子金融卡等己经达到经济生产规模。
我国对IC卡行业的发展始于1994年，当时的中共中央领导，特别是江泽民同志，高度重视IC卡行业，明确指示要发展我国自己的IC卡事业，建立“金卡工程”。虽然至今为止仅仅发展了短短的十几年，但己取得了不小的成就。我国自“金卡”工程实施以来，推动了金融电子化、商业和流通领域电子化的步伐，使我国银行业得到迅速发展，并逐渐波及医疗、交通、企业管理等领域。智能卡在我国各领域全面发展，目前超过大部分政府部门和行业推广应用智能卡。近年来，我国的发卡量年增长率达到40%至50%,已成为世界智能卡应用发展最快的国家之一。
目前在我国，随着金卡工程建设的不断深入发展，IC卡系统已在众多领域获得广泛应用，并取得了初步的社会效益。随着政府管理和支持力度的加大、技术研发水平的提升，IC卡市场竞争格局将发生深刻的变化。随着政府智能卡项目的启动，国内企业技术实力和工艺流程的优化，使得国外品牌市场份额受到很大程度的限制，而国内品牌将会有快速的发展。今后的几年，是我国IC卡系统应用向纵深发展的时期。我国IC卡系统市场格局必将由无序走向有序，市场竞争必将由有限走向无限，IC卡系统市场将逐步走向成熟。但是对于尖端的CPU卡及非接触式IC智能射频卡的制卡技术及其相应的读/写卡设备技术，仍处于落后状态。这极大地制约了IC卡行业的发展，特别是在要求有极高安全性和保密性的金融行业中，制约了我国金卡工程的实施和发展。设计和开发出更好的读卡设备，对加快我国IC卡行业的发展，特别是尖端的CPU卡及非接触式IC智能射频卡的推广应用，有着重大的意义[1]。
（三）本课题设计的主要工作和任务
非接触式IC卡代表了IC卡发展的方向，同接触式IC卡相比其独有的优点使其能够在绝大多数场合代替接触式IC卡的使用，而在非接触式IC 卡应用系统中非接触式IC卡读卡器是关键设备。根据课题设计要求，本课题将开发一种基于飞利浦公司MF-RC500读卡芯片的非接触式IC卡读卡器，其具有以下特点：能识别TYPEA型卡片，读取卡号，并有防冲突功能；能对TYPEA 的卡片进行高层操作；可以使用RS232通信接口输出来与上位机之间通信；可根据实际需求将其作为门禁系统中的读卡器，或者一卡通系统中的读卡器。本设计完成后所要达到的主要指标有：
(1) 显示系统：液晶屏显示，能显示系统时钟和卡片信息等；
(2) 按键操作：能实现对系统的设置和卡上数据的操作；
(3) 机器读卡速度：0.5秒可完成一次打卡过程，读卡距离为5至10厘米；
(4) 保密性和防伪性：能辨认卡的密码，非授权范围内的卡作报警处理；
(5) 存储容量：每台读写器最多可存储2000条记录。
本设计中需要解决的若干关键技术有：
(1) 射频识别技术；
(2) 软件的安全机制；
(3) 由于射频的特殊性给系统调试带来的困难。
该读写器完成以后，既可独立使用，完成基本功能，外扩简单接口后，就能构成IC卡考勤、门禁、售饭一卡通等系统，在公交、校园、娱乐场所等方面有广泛的应用前景。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/4627.html
