1、利用单片机实现非接触式 IC 卡读写1本 科 毕 业 论 文 （ 设 计 ）题 目： 基于单片机的非接触式 IC 卡的读写 利用单片机实现非接触式 IC 卡读写2学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士
2、学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、 保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、 不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 利用单片机实现非接触式 IC 卡读写3摘 要非接触式 IC 卡是 IC 卡领域的一项新兴技术，它是射频识别技术和 IC 卡技术相结合的产物。由于非接触式 IC 卡具有操作快捷、抗干扰性强、工作距离远、安全性高、便于“一卡多用”等特点，在自动收费、身份识别和电子钱包等领域具有接触式 IC 卡所无法比拟的优越性，具有广阔的市场前景
3、。非接触式 IC 卡读卡器是非接触式 IC 卡应用系统的关键设备之一。本论文介绍了非接触式 IC 卡其特点、种类、国际标准、关键技术、典型应用和发展趋势，重点介绍了 Philips 公司的MIFARE 技术，对 MIFARE 卡片和 MIFARE 非接触式 IC 卡的读写组件 MFRC500进行了全面的阐述；在此基础上，论文详细地阐述了非接触式 IC 卡读卡器的硬件和软件设计，给出了每一部分的实际电路图和应用程序。读卡器的硬件设计包括数码管及 LED 状态显示电路、蜂鸣器驱动电路、MCU 的连接、ZLG500AT 读卡模块等几部分的设计，软件设计分为 ZLG500AT 模块的应用程序的设计和显
4、示部分。关键词： IC 卡、非接触式、ZLG500AT 读卡模块、读卡器利用单片机实现非接触式 IC 卡读写4AbstractContactless IC Card is one kind of new technology in the field of IC card, which is the combination of RF technology and IC card technology. Because contactless IC card has some advantages over common IC card such as its high working spe
5、ed,good anti -jamming quality,long working distance, there will be a good prospect for it in many fields such as automatic pricing,identity distinguishing,electric wallet and so on. The contactless IC card reader is one of the key devices of a contactless IC card system. At first this paper generall
6、y introduces the IC card,including its feature,type,international standard,key technology and typical usage. After that the MIFARE technology developed by PHILIPS Semiconductors is introduced in detail. Based on these, the paper discusses the design of the contactless IC card reader in detail, inclu
7、ding the circuit design and software design. The readers circuit is made up of power supply circuit,LED and display circuit,buzzer drive circuit,MCU interface circuit ,ZLG500AT read-write module and so on. The software design includes programming of ZLG500AT module and programming of main program. K
8、EYWORDS: IC Card, contactless, ZLG500AT read-write module, Card reader利用单片机实现非接触式 IC 卡读写5目 录摘 要 .3Abstract.4目 录 .5第一章 绪论 .71.1 前言 .71.2 IC 卡的分类 .81.3 非接触式 IC 卡 .81.3.1 非接触式 IC 卡的特点 .81.3.2 非接触式 IC 卡的关键技术 .91.4 IC 卡的国际标准 .9第二章 MIFARE 技术 .112.1 MIFARE 1 非接触式 IC 卡的功能组成 .112.1.1 RF 射频接口电路 .112.1.2 数字电路模
9、块 .122.2 MIFARE 1 卡片的存储结构 .132.3 MF RC500 读写芯片简介 .14第三章 硬件电路设计 .153.1 系统整体设计 .153.2 单片机最小系统介绍 .153.2.1 AT89S52 简介 .153.2.2 单片机复位电路 .163.3 MAX7219 及数码管显示 .163.3.1 MAX7219 简介 .163.3.2 MAX7219 与单片接口电路 .183.4 WBL500UG 模块 .193.4.1 概述 .193.4.2 基本参数 .193.4.3 引脚定义 .193.4.4 编程说明 .203.4.5 通讯命令 .21利用单片机实现非接触式
10、IC 卡读写63.5 蜂鸣器、工作状态指示灯与单片机接口 .213.5.1 蜂鸣器驱动电路 .213.5.2 工作状态指示灯电路 .223.6 串口通信 .223.6.1 MAX 232 芯片简介 .223.6.2 硬件连接图 .23第四章 软件设计 .244.1 非接触式 IC 卡处理子程序流程图 .244.2 显示子程序 .244.3 读写卡的实现 .26第五章 系统调试 .285.1 串口通信 .285.2 硬件系统调试 .285.3 软件调试 .29第六章 总结与展望 .30结束语 .31致 谢 .32参考文献 .33附录 A 硬件电路图 .34附录 B 软件主程序 .35利用单片机实
11、现非接触式 IC 卡读写7第一章 绪论1.1 前言IC 卡的概念是 70 年代初提出来的 1，法国布尔(BULL)公司于 1976 年首先创造出 IC 卡产品，并将这项技术应用到金融、交通、医疗、身份证明等多个行业，它将微电子技术和计算机技术结合在一起，提高了人们生活和工作的现代化程度。在此后的十几年间，除法国的布尔公司之外，世界上先后有Motorola、TI、Thomson、Hitachi、OKI、Toshiba、Sharp、Atmel、Gemplus、Schlumberger、Philips 等十几家公司相继投入了智能卡芯片和卡片成品的开发与生产，形成了一个世界性的新兴技术产业。当前，用于
12、信息处理的卡片种类繁多，而且基本上都采用了较新的技术，IC卡脱颖而出的原因在于它对于磁卡、PET 卡、光卡和凸字卡等其它种类的卡具有以下突出的特点：存储容量大安全性高。 对网络的要求不高。正是由于这些特点，使得 IC 卡从诞生至今虽然只有短短数年，但其市场却遍布世界各地。在全球智能卡蓬勃发展之际，中国于 1993 年提出了“金卡工程” 。金卡工程是以电子货币应用为重点的各类卡基应用系统工程，是为了实现电子货币大范围流通的跨部门、跨地区和跨世纪的系统工程。在“金卡工程”提出至今 15 年来，我国 IC 卡应用发展迅猛，累计发卡约 15 亿张，据不完全统计，仅 2003 年一年，我国发行使用各类
13、IC 卡约 5.4 亿张左右 2。IC 卡目前已在商贸、交通、电信、医疗、卫生保健、社会保险、金融、税务、工商、公安、组织机构代码和城市公共事业管理等许多领域得到广泛应用，并取得了初步的社会和经济效益。它对提高现代化管理水平和人民的生活质量，推动整个社会信息化进程具有重要作用。本课题正是在这种环境下提出的。1.2 IC 卡的分类IC 卡可以按照多种方法进行分类 3，根据卡中所镶嵌的集成电路的不同可以分利用单片机实现非接触式 IC 卡读写8成以下三类：（1）存储器卡 （2）逻辑加密卡 （3）CPU 卡 严格意义讲，只有 CPU 卡才是真正的智能卡 4。1.3 非接触式 IC 卡1.3.1 非接触
14、式 IC 卡的特点非接触式 IC 卡无机械触点，通过无线方式与读写设备进行通讯，与接触式 IC卡相比具有一下特点 5：（1）操作快捷卡与读卡器之间为无线通讯，使用时无需插拔卡及固定方向。（2）高抗干扰性非接触式 IC 卡具有防冲突机制，在多张卡片同时进入读卡器工作范围时能够防止卡片之间出现数据干扰，允许多张卡片同时操作，相对接触式 IC 卡增加了“并行”处理能力。（3）配合具体应用具有多种工作距离非接触式 IC 卡中既有作用距离为几米、可用于高速公路收费系统 5中的远距离卡，又有作用距离为几厘米、可用于电子钱包的近距离卡，使得系统配置灵活多样。（4）高可靠性非接触式 IC 卡与读卡器之间无机械
15、接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障，同时无需担心由于触点损坏或脱落而导致卡片失效，提高了应用的可靠性及设备和卡的寿命。（5）可适合于多种应用接触式 IC 卡的存储结构的特点使其可以一卡多用，能用于不同的系统，用户可以根据不同的应用设置不同的密码和访问条件 6。（6）高安全性非接触式 IC 卡的序列号是唯一的，制造商在产品出厂前将此序列号固化于卡内芯片中，不可再更改，使用时非接触式 IC 卡于读卡器要进行三次相互认证，而且通讯过程中所有的数据都加密，卡内各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。利用单片机实现非接触式 IC 卡读写91.3.2 非接触式 IC 卡的关键技术非接触式 IC 卡的工
16、作特点使其在设计和制造过程中存在一些技术难点，主要集中在芯片制造和卡片封装上，这些关键技术是：（1）射频技术非接触式 IC 卡是射频技术和 IC 卡技术相结合的产物，非接触式 IC 卡的射频技术有以下特殊要求：由于 IC 卡的尺寸限制，使大部分非接触式 IC 卡的内部不带电池，需要由读写设备通过无线方式供电，经过卡内的稳压电路产生芯片工作所需的直流电压。内部结构如图 11：图 11 非接触式 IC 卡内部结构（2）低功耗技术对于卡内有电池和无电池的非接触式 IC 卡来说降低芯片功耗以提高卡片寿命和保证一定的工作距离都非常重要。卡内芯片一般采取低压低功耗 CMOS 工艺制造，并在电路设计中采用“
17、休眠模式”等技术以降低功耗。（3）封装技术由于非接触式 IC 卡中需要封装天线、芯片和片外电容等部件，为确保卡片的大小、厚度、柔韧性，需要特殊的封装技术。（4）安全技术非接触式 IC 卡以卡用芯片的物理安全技术、卡片制造的安全技术和卡的通讯安全技术这三个方面的内容构成其强大的安全技术。1.4 IC 卡的国际标准非接触式 IC 卡表面无触点，因此接口设备与非接触式卡的通信方式与接触式利用单片机实现非接触式 IC 卡读写10卡不同，提供电源的方式也不同，为此 ISO/IEC 根据接口设备与 IC 卡作用距离的不同而定义了三个国际标准，如表 11 所示：表 11 非接触式 IC 卡国际标准标准 卡类型 作用距离（约）ISO/IEC10536 密耦合 010MMISO/IEC 14443 近耦合 0100MMISO/IEC 15693 疏耦合 01000MM其中 ISO/IEC 14443 又分为 TypeA 和 Type B 两个标准。本课题开发的非接触式 IC 卡读写设备即是基于 ISO/IEC 14443 TypeA 标准的。
