基于非接触式IC卡读卡器设计.

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1、本科毕业论文基于非接触式IC卡的读卡器的设计二 级 学 院机械与电子工程学院专 业电子信息工程年 级2010 级学 号1010612049学 生 姓 名韦明珠指 导 教 师韩彦良职 称讲师完 成 时 间2014 年04 月30 日 独 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。签名： 年月日授权声明本人完全理解贺州学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：学院有权

2、保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权贺州学院可以将毕业论文（设计）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、汇编论文（设计）。本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为：无。签 名： 年月日指导教师签名： 年月日目 录摘 要1引 言21 设计要求及方案方案选择31.1 设计要求31.2 方案选择32 非接触式IC卡读卡器硬件设计52.1 非接触式IC卡读卡器结构框图52.2 非接触式IC卡读卡器单片机的选择62.3 RS232通信与波特率的自动识别电路选择与设计112.4 MAX85通

3、讯模块132.5 MFRC522射频模块电路142.6 PS/2电路163 系统软件设计与分析183.1 主程序的设计183.2 RC522的读/写程序的设计193.3 通信部分程序的设计203.4 波特率自适应设置设计213.5 系统软体总体设计功能224 调试234.1 硬件调试234.2 软件调试234.3 上位机程序234.4 调试结果分析245 总结28参考文献29附录30Abstract.37致 谢38贺州学院本科毕业论文（设计）基于非接触式IC卡的读卡器的设计作 者 韦明珠指导教师 韩彦良摘 要:本系统非接触式IC卡读卡器设计选取STC89C52单片机当做控制器, 射频芯片选取M

4、FRC522，选取Mifare卡片，高速访问射频卡，通信速率是106Kbit/s，以及百分之百的ASK调制深度米勒编码通讯, 在读卡过程当中中实现的卡片的防冲突处理。卡数据存储在读卡器内部设置的Flash存储器中,当Flash容量满的时，读卡器的串行数据接口把读出的数据发送到管理中心的上位机。读卡器的硬件模块有电源供电路，时钟电路，蜂鸣器驱动电路，RS232通信电路，RS485通信电路，PS/2通信电路以及MFRC522射频电路等这几部分的设计。 关键词: IC读卡器；STC89C52；MFRC522；RS232引 言非接触式IC卡系统是基于射频技术与IC卡技术相结合而产生的，是近来这几年才出

5、现的一项新兴技术，它实现了把RFID术与IC卡技术两者相互综合一起，完美的处理掉无电源与非接触技术上面临的问题，这项技术于电子元件方面有着深远的意义。Mifare卡放置于读卡器旁边时也能够实现对卡的读与写操作。因为它与接触式IC相比较有着得天独厚的优势，避免了接触式IC卡在进行读写操作出现的所有问题。因此非接触式IC卡在市场上刚出现时，马上就吸引了遍及全球的目光关注。相较于接触式IC，卡非接触式IC卡操作起来方便多了了，我们不用进行插卡拔卡操作过程了，也避免插拔卡是造成硬件的损坏；它不需要与读卡器相连就可以实现读写卡功能，不受其他外界环境影响，因此其不仅抗干扰性且高可靠性高；具有防冲突机制，可

6、以同时进行多卡操作等特点，以上这些特点是接触式IC卡无法实现的功能，正是这些特质让非经接触式IC卡在某些接触式IC卡不适合抑或不能使用的场合，具有不可取代的优势，常见实用于公交收费、超市收费、门禁出入，上班出勤系统等领域。又因为此类系统内存很大；很小体积、且体重轻盈；优秀的抗干扰能力；容易拿放；安全系数好；对网络的要求不高的等特点，IC卡从出现到现在尽管只有短短的几年间，然而市场对它的需求量是我们无法估量的。现在接触式IC卡的使用遍及全世界，伴随非接触式IC卡技术的不断进步发展, RFID应用技术已经渐渐深入到我们日常生活的各个领域中。面对用户对一卡多的渴求，相信在不久的将来RFID应用技术会

7、成为未来信息社会建设的一项基础技术。而此时正是全球智能卡蓬勃发展，前景美好之际，面对社会对非接触式IC卡的如此大需求，对非接触式IC卡技术的研究是很有必要的，因为本设计便是在此背景下提出的。 1 设计要求及方案方案选择1.1 设计要求本设计要求满足以下功能要求：（1）工作频率13.56MHZ，支持ISO14443TYPEA/B标准；（2）标准的ESD协议，RS232串行接口,485远距离通讯接口、键盘口通讯；（3）波特率从9600至115200bit/s，自动侦测；（4）单电源5V供电，提供电路保护；（5）高速访问射频卡，通信速率为106Kbit/s。 本设计中需要解决的若干关键技术有：（1）

8、射频识别技术；（2）软件的安全机制；（3）波特率的自动识别电路实现困难。该读卡器做成以后，可单独使用，达到设计要求的基本功能，若要应用校园的IC卡上课考勤、进出宿舍门禁、饭堂售饭等方面，只需在硬件外扩简单接口即可。1.2 方案选择1.2.1 控制器选择现在市面上流行的单片机主要有以下这些：属于英特尔公司出产的MCS51型号MCS96型号、属于微软公司出产的PIC16CXX型号，还有摩托罗拉公司出产的68XX号等。在性能、价格、应用领域上都各有不相同，但其功能都非常强大。在单片机的选择应充分考虑如程序存储器容量大小，外部中断与定时器中断功能，开发工具成本等因素。微软公司出产PIC16CXX型号单

9、片机的程序存储器通常都小于4K，该类芯片没有C语言编程功能，只能够进行汇编语言编程，不方便编程。尽管MOTOROLA公司出产的仿真器能够用汇编语言编程与C语言编程，但价钱也不便宜。因此，各方面相比较我们选定市场上众多有8位微处理器由TMEL公司生产的STC89C52芯片。1.2.2 RFID读卡芯片的选择 伴随着RFID市场快速的发展，很多之前生产传统IC芯片制造商也投身于RFID读卡芯片的研发浪潮里，因此我们能够选用各式各样的芯片，在这里介绍几款现在市场比较流行RFID读写芯片：方案一：德州仪器公司出产的TRF7960。其具有一个全部集成的协议处理功能，模拟和数字电源是独立，幅度与频率同输入

10、接收机的解调信号，卡和卡读卡器防碰撞计算方法，能够调节输出功率，自带带通滤波器，我们能选取边界频率，低功耗应用，处于掉电模式时，电流将低于lA，处于激活状态时电流是10mA;与微处理器接口的8位并行接口或4线SPI接口。 方案二：MFRC522属于NXP公司出产的Mifare非接触式的读卡芯片。 MFRC522芯片工作频率为13.56MHz，整合了所有非接触通讯的方法与协议，支持ISO14443TYPEA/B的所有层的通讯规格。因为内置有天线，内部收发器模块可以自动驱动近耦合，则没必要额外加电路；数字模块可以处理所有的ISO14443帧数据与检错，具备可以直接与8位的微处理器连接对应的并行接口

11、，而且支持SPI兼容接口，符合ISO / IEC14443卡，用于读取MIFARE的信号。它优点集中体现在低电压、低功耗、小尺寸、低成本等方面。因为MFRC522能可以满足设计所有要求，参照它比其他芯片运用范围的广泛以及资料齐全，加上它的价格也实惠，最终MFRC522当选为本课题的射频接口芯片。 根据上述分析，以下是本设计方案：此非接触式IC卡读卡器选取艾特梅尔公司出产的STC89C52单片机作为微处理器，利用MFRC522芯片作为射频卡读写模块，用RS232，RS485接口与计算机通讯，非接触式IC卡是由一组函数来读取和写入系统。当IC卡放置读卡器工作范围内时，单片机将自动（自动读卡模式与被