毕业设计（论文） 基于单片机89C51的IC卡识别（LED显示）

《毕业设计（论文） 基于单片机89C51的IC卡识别（LED显示）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文） 基于单片机89C51的IC卡识别（LED显示）（46页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、辽宁石油化工大学继续教育学院论文毕 业 设 计（论 文）说 明 书 题目 基于单片机89C51的IC卡识别（LED显示） 助学单位：辽宁石化职业技术学院 专 业： 自动化 班 级： 自动化082 准考证号： 学生姓名： 指导教师： i辽宁石油化工大学继续教育学院论文摘 要伴随着电子信息技术的发展，尤其是IC卡技术的广泛应用，人民的日常生活变得日益的方便和快捷。IC卡是一个正蓬勃发展的边缘产业，一个与我们生活越来越密切的产业。目前“一卡通”正在许多领域得到应用，如公交系统、税控管理、宾馆服务、医疗保险等。在普及因特网和计算机的大潮涌来时，IC卡扮演着日益重要的角色。IC卡读写器是IC卡与应用系统

2、间的桥梁，在ISO国际标准中称之为接口设备IFD(Interface Device)。IFD内的CPU通过一个接口电路与IC卡相连并进行通信。IC卡接口电路是IC卡读写器中至关重要的部分，根据实际应用系统的不同，可选择并行通信、半双工串行通信和I2C通信等不同的IC卡读写芯片。非接触式IC卡简介又称射频卡，成功地解决了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。本文设计了单片机控制IC卡数据读写的软/硬件、LED显示以及与PC机之间的串口通信。介绍了以单片机AT89C51为核心的IC卡系统的设计。关键词：89C51单片机 IC卡 LED显示ABSTRACTWith the d

3、evelopment of electronic information technology, especially the wide application of IC card technology, the peoples daily lives become more convenient and faster. IC card is the edge of a booming industry, a life more closely with our industry. At present, Card is applied in many fields such as publ

4、ic transportation systems, tax management, hotel services, and medical insurance. Popularity of the Internet and computers in the coming tide of time, IC card to play an increasingly important role. IC card reader is a bridge between systems and applications, in the ISO international standard interf

5、ace device called IFD (Interface Device). IFD within the CPU via an interface circuit and the IC card is connected and communicate. IC card interface IC card reader circuit is a vital part of the difference based on the actual application system, choose parallel communication, half-duplex serial com

6、munication, and I2C communications, such as different IC card reader chip. Introduction of non-contact IC card, also known as radio frequency card, successfully resolved the passive (no power supply card) and free access to this problem, the field of electronic devices is a major breakthrough. In th

7、is design， we discuss IC card data read and write MCU hardware / software， LED display， and with the serial communication between PC machine. Introduced to the AT89C51 microcontroller as the core of the design of IC card system.Keywords: 89C51 microcontroller IC card LED display目 录摘 要iABSTRACTii引 言1

8、第1章 概述31.1 单片机介绍31.1.1 片机发展历程31.1.2 单片机的发展趋势31.2 IC卡技术51.2.1 IC卡技术51.2.2 IC卡的技术特点51.3 LED显示屏技术6第2章 原理图82.1 系统原理框图的绘制82.1.1 Protel99软件的概述82.2 原理图92.3 方案论证10第3章 硬件部分介绍113.1 AT89C51单片机简介113.1.1 主要特性113.1.2 管脚说明113.1.3 晶振电路133.1.4 芯片擦除143.2 RS232串行接口143.3 SLE4442卡简介153.4 IC卡座153.5 外围电路173.6 软件系统20第4章 软件

9、部分214.1 工作过程21总 结23参考文献24附录25致 谢3838引 言伴随着电子信息技术的发展，尤其是IC卡技术的广泛应用，人民的日常生活变得日益的方便和快捷。IC卡读写器有人也称读卡器。提起读卡器，很多人都立即会想到这种产品是配合数码相机而产生的，不过目前已经不再局限于数码相机使用了，而是扩展到了更多的领域。“读卡器”顾名思义这是一种读取数据的设备，但其不单单可以支持数据的读取同样支持数据的写入。IC卡一类为通用读写设备，或称联机读写器，是带有单片机和存储器的设备，通过并行或串行口与PC机或应用系统网络相连接。 在运行不同软件时可以读写不同种类的IC卡，组成不同的应用系统。如果配备开

10、发系统软件，可对IC卡做初始规划，数据加密和初始写入，从而构成IC卡应用开发制作环境。在本设计中，我们讨论通用开发系统基于ATM89c51单片机的IC卡读/写器的设计。 本文设计了单片机控制IC卡数据读写的软/硬件、LED显示以及与PC机之间的串口通信。介绍了以单片机AT89C51为核心的IC卡系统的设计。IC卡读/写器各部分结构与功能简单介绍如下：1.单片机和存储器 读写器中配备单片机和ROM，RAM存储器，构成微机系统，单片机运行ROM中固化的软件，执行与IC卡和上位PC机的通信规程。控制对IC卡的读写，完成IC 卡与主机间数据的格式转换。为减轻单片机负担，提高读写速度，常配置有硬件密文转

11、换和单元。2.IC卡卡座 IC卡卡座是连接IC卡与读写器的。其功能包括对IC卡供电，提供读写信号和传送数据。要求提供方便的插拔方式和可靠的接触，并带有带电插拔，过流保护，插卡检测等能力。IC卡和插座的结构尺寸必须符合国际标准化组织(ISO)7816的标准。对触点数目、位置、信号名称和功能都有明确规定，以保证兼容性。3.IC卡系统软件本设计的系统软件是通过AT89C51编写的。4.接口电路和外围设备通用读写器一般与PC机或网络联机工作， 常用标准并行或串行口与上位机连接和通讯。常用的是带有25芯或者9芯插口的RS232- C 型串行接口， 可直接接到PC 机的COM1或COM2上。此时，可利用主

12、机的显示器作监视器，主机键盘作控制和输入，利用主机打印机输出。此时主机与读写器组成了IC卡应用与开发系统，操作与一般微机相仿，但用户界面将随所配软件而有很大不同。第1章 概述1.1 单片机介绍1.1.1 片机发展历程（1）SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。（2）MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对

13、象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。（3）单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋

14、势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。1.1.2 单片机的发展趋势 （1）CMOS化 近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较

15、大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。（2）低功耗化 单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在36V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。（3）低电压化 几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在36V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限

16、已可达12V。目前0.8V供电的单片机已经问世。（4）低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。大容量化 以往单片机内的ROM为1KB4KB，RAM为64128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。（5）高性能化 主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可

17、以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。（6）小容量、低价格化 与上述相反，以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。外围电路内装化 这也是单片机发展的主要方向。随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内

18、。除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。串行扩展技术 在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP（One Time Programble）及各种类型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是I C、SPI等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。1.2 IC卡技术1.2.1 IC卡技术（1）IC卡读/写技术 I

19、C卡是一种集成电路卡，它的读写设备是每个IC卡应用系统不可缺的周边设备。该设备通过IC卡的8个触点向IC卡提供电源与IC卡相互交换信息。虽然IC卡是从磁卡发展而来的，但他在机器读/写性能上却远优与磁卡，无需往复的机械动作即可完成人-机-卡之间的多次会话过程，使卡在应用时操作简单，给人们带来极大的便利。（2）IC卡的安全技术 信息安全的目的就是保证数据在确定的时间内，在确定的地点，在确定的条件下，只能被却定的对象使用。而IC 卡正是为了解决数据是安全问题而设计的，它采用的是半导体密码存放与软件加密技术，能够有效地阻止卡的非法复制与数据篡改，应用设备设备在脱离网络的情况下，可以对IC卡进行鉴别。

20、IC卡的信息安全一般具有以下特征： 保密性：既防止未经授权的使用者获取信息； 完整性：防止未经授权的信息改变（更改、删除、增加）； 可获取性：防止未经授权的截取信息；真实型：即通过一系列的技术措施验证信息的真实性；持久性：即长久时间信息保存的可靠性。（3）数据存储技术在一个应用系统的使用中，系统必须对所有持卡人建立一份身份与使用的档案。在磁卡系统中，这组档案存放在中心数据库系统内，没次持卡人使用必须通过终端，以网络形式从数据库系统中提出那分与自己有关的档案，IC 卡的数据存储能路比磁卡要强得多，卡把持卡人有关的大量信息存放在卡中，因而使得IC卡使用的灵活性大大增强，交易的实时性也明显改善。目前

21、，IC卡的存储容量可达近1MB。1.2.2 IC卡的技术特点(1)芯片的制造技术与工艺目前，IC卡用芯片扑片采用较为先进的CMOS，BICMOS等集成电路制造工艺，具有较好的点性能及抗干扰能力，一采用CMOS工艺制造的IC 卡芯片为例，起主要技术指标为；写入/删除次数最少可大100000次。数据保存时间最少为10年。工作电压为5V。抗静电4000V左右。噪音容限也较高。（2）IC 卡座的技术要求 IC卡卡座哈IC 卡应有良好的接触点，应有尽量小的摩擦。 具有生产制造时的质量稳定性。 具有对应用环境（温度、湿度、震动及电磁干扰等）的适应性。 其中正确的工作顺序较为重要。按有关ISO/IEC781

22、6标准规定，在IC卡的触点和读/写设备的触点之前，读/写设备不应对磁卡施加有关点信号，以免造成不可预料的损坏。IC卡读/写设备作为系统和用户交互的接口，必将棉队各种各样复杂的应用环境，如在金融系统应用中的ATM（自动柜员机），有可能放置在露天公共场合，处于高/低温、潮湿、电磁干扰等环境；在电车、汽车自动售票系统应用中，处于振动、电磁干扰等环境。因此，在设计阶段就应注意；IC卡读/写设备环境适应性问题。1.3 LED显示屏技术(1)采用进口LED优质管芯制作全彩显示屏:具有视角大、功耗小、色彩均匀一致、屏厚超薄、屏体重量轻、故障率低、易维护等优势. (2)采用PCTV卡:该卡是一块性能卓越的集显

23、示、采集、视频捕获等功能的多媒体显示卡,该卡附有一个Studio编辑软件.Studio是Pinnacle Systems公司的一个备受赞誉的软件,其与现有通用普通多媒体卡相比较 它有如下优势: 使用户能够在自己的PC机上制作数字电影、捕获视频、编辑和添加风格化的标题、转换,甚至自己的乐曲以及数字视频制作的叙述. Studio可以让用户选择以MPEG或者AVI文件的格式输出视频并且存储到CD盘上,或者在Web站点上展示,或者创建视频电子邮件.由于Studio可以和Pinnacle Systems公司的一系列的捕获装置进行工作,视频捕获变得前所没有的轻而易举. Studio的应用软件象一个VCR有

24、从容易到用着好、更好、最好的质量形式,并且计算计算机能存储多少视频.Studio自动发现和记录场景变化,使编辑变的轻而易举 使用Studio来创作是一个快速的和交互的过程.使用即时预览视窗可以在编辑的任何时候预览电影,即所看即所得. 如果不喜欢标题或者效果,可以做一个改变并且可以立即看到这种改变,视频编辑从来没有象这样快速和有趣.够自由、够个性化,还具有背景音乐、画外音等效果. (3)采用最新DVI 接口技术: DVI接口(Digital Visual Interface)是PC机与数字式平板显示器(包括)接口的工业标准,众所周知,计算机是数字式的,即它所处理的信息全是数字量,但是迄今用得最广

25、泛的CRT显示器(如电视机)是模拟式的.因此在将计算机处理好的数据送往显示器显示之前,必须做一个数/模转换(D/A),这种处理造成了信息的损失和显示效果的缺陷.LCD、PDP、HDTV等新一代显示器本身就是数字式的,用传统的方式,计算机图形卡的输出(模拟量)还要再经过模数转换(A/D)才能送往显示器,这又造成新的损失和麻烦.采用DVI接口,开发的LED显示系统可直接从PC机的DVI接口取数,不需要银河卡之类的专用显卡,也不需要特殊的采集卡,可不受PC机的限制,由于没有D/A和MD转换过程,避免了图像细节的丢失,从而保证了计算机图像在显示屏中的完美再现.同时由于DVI是工业标准所以虽然带宽高达8

26、3MHZ,也能很好地工作.现在DVI可支持VGA(640480)到HDTV(19201080)和QXGA(20481536)的所有显示模式.除此以外采用DVI接口,开发的LED显示系统,在获得稳定可靠的显示数据的基础上,还能将许多重要的功能集成在一起 例如:无数据损失,不受到PC机限制, 方便升级,一般显示卡内存为8M,而该卡内存为128-256M,窗口位置和大小的调整;帧频高达60HZ;非线性调整输出,更适合人眼观看;100级屏体亮度控制;恒流驱动;单元板红、绿、蓝三色亮度分别可调,消除马赛克。 第2章 原理图2.1 系统原理框图的绘制2.1.1 Protel99软件的概述 （1）Prote

27、l 99采用全新的管理方式，即数据库的管理方式。Protel 99 是在桌面环境下第一个以独特的设计管理和团队合作技术为核心的全方位的印制板设计系统。所有Protel99设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。 Protel 99软件沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel 98大体相同，新增加了一些功能模块。Protel公司引进了德国INCASES公司的先进技术，在Protel99中集成了信号完整性工具，精确的模型和板分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消除盲目性。Protel99容易使用的特性就是新的“这是什

28、么” 帮助。按下任何对话框右上角的小问号，然后选择你所要的信息。现在可以很快地看到 特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。 （2）原理图连线设计确定起始点和终止点，Protel99就会自动地在原理图上连线，从菜单上选择Place/Wir e后，按空格键切换连线方式，自动连线、任意角度、45连线、90连线，使得设计 者在设计时更加轻松自如。只要简单地定义AutoWire方式。自动连线可以从原理图的任 何一点进行，不一定要从管脚到管脚。 (3)检查原理图电性能可靠性打开LCD Controller.ddb 设计数据库，点取LCD Controller 文件夹下的L

29、CD Cont roller.prj原理图设计窗口，Protel99可以帮助我们进行电气规则检查选择Tools下面 的ERC，在Rule Matrix种选择要进行电气检查的项目，设置好各项后，在Setup Ele ctrical Rlues Check对话框上选择OK即可运行电气规则检查，检查结果将被显示到 界面上。 Protel 99采用全新的管理方式，即数据库的管理方式。Protel 99 是在桌面环境下第一个以独特的设计管理和团队合作技术为核心的全方位的印制板设计系统。所有Protel99设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。 Protel 99软件沿

30、袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel 98大体相同，新增加了一些功能模块。Protel公司引进了德国INCASES公司的先进技术，在Protel99中集成了信号完整性工具，精确的模型和板分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消除盲目性。Protel99容易使用的特性就是新的“这是什么” 帮助。按下任何对话框右上角的小问号，然后选择你所要的信息。现在可以很快地看到 特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。2.2 原理图2.3 方案论证方案一：设计要求制作一个IC识别系统，实现单片机的IC卡有效控制。本系统采用AT89

31、C51单片机为主控芯片，它不但和8051指令管脚完全兼容，而且用户可以用电的方式瞬间插除、改写这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短 方案二：与方案一不同的是方案二选用AT8031芯片，来实现IC卡识别 与AT8031相比，AT89C51在性能上具有明显的优势，若采用AT8031用户若想对写入的程序修改必须用一种特殊的紫外线的灯将其照射擦除之后才可写入渗入渗出到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言，故采用方案一。第3章 硬件部分介绍3.1 AT89C51单片机简介 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable an

32、d Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89c51是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.1.1 主要特性与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：10

33、00写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 3.1.2 管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双

34、向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储

35、器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3

36、.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，M

37、OVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2

38、：来自反向振荡器的输出。3.1.3 晶振电路所谓的晶振电路即指单片机的时钟电路。该电路通常有内部时钟电路和外部时钟电路。一般选用前者。单片机芯片内部有一个反相放大器构成的振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，把XTAL1和XTAL2与外部石英晶体及两个电容连接起来可构成一个石英晶体振荡器如图3-4所示。时钟发生器是一个2分频电路。它把晶体振荡器的频率2分频后供给片内其他电路。一般电容C1和C2起到稳定振荡频率、快速起振的作用。3.1.4 芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码

39、阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 3.2 RS232串行接口 EIA-RS-232C是由美国电子工业协会EIA制订的一种串行物理接口标准。RS-232C采用负逻辑，-5 -15V为逻辑1，+5+15V为逻辑0。而TTL电平的“1”和“0”的特征电压分别为.和.，用RS-232C总线进行串行通信

40、需外接电路实现电平转换。在发送端需用驱动电路将电平转换成RS-232C电平，在接收端用接收电路将RS-232C电路转换为TTL电平。本设计是用的TI公司的RS-232C收发器MAX232，可用单一+5V电源供电实现电平转换。RS-232C在设计中主要永远用于PC机与IC卡读/写器之间的通信，框图如下RS-232C芯片的引脚结构如图所示： 图 图3-1中的C1、C2、C3、C4及V+、V是电源变换电路部分。在实际应用中，器件对电源噪音很敏感。因此，VCC必须要对地加去耦电容，其值为0.1F 。电容C1、C2、C3及C4取同样的数值的钽电解电容，用以提高抗干扰能力，在连接时必须尽量靠近器件。MAX

41、232的13、14管脚为串行异步通信发送及接受引脚。3.3 SLE4442卡简介 SLE4442卡内部有一个2568bitEEPROM，不可逆的4个写保护字节，具备密码保护功能，可以随时读取主存储器内容；在校验成功后，可读保护存储器、读写安全存储器和写主存储器。 SLE4442有一个密码逻辑，用以控制对存储器的读写。为此，SLE4442包含一个4字节加密存储区，该存储区有一个错误计数器EC（0-2位）和三个字节的参考数据，这三个字节作为一个整体，称为可编程密码（PSV）。整个数据区除了参考数据，其它的数据都能被读取，在校验数据与内部参考数据比较正确后才能进行读写操作，连续三次比较错误后，错位计

42、数器将阻止任何比较尝试，从而也消除了任何擦写操作。3.4 IC卡座 IC卡座引脚如图所示，其中引脚SW1、SW2为微动开关在无IC卡状态时，处与断开状态；有卡插入时，IC卡卡座上的微动开关闭合。因此，此开关往往是用来判断是否插IC卡的传感器件。其引脚VCC：工作电压；SCL（CLK）：串行时钟；GND：接地；SDA（I/O）：串行数据（输入/输出）；SW1、SW2：微动开关本设计中与逻辑有关的引出端先只有2条：SCL和SDA。所有的地址、数据及读/写控制命令等信号均从SDA端输入/输出。为了区分线上的数据、地址、操作命令以及各种状态的“开始”与“结束”，卡片内设计就多个逻辑控制单元。其中，启动

43、与停止逻辑单元产生控制读/写操作的“开始”与“停止”标志信号。“开始”状态：当SCL处于高电平时，SDA从高电平转向低电平，即产生“开始”标志信号。“停止”状态：当SCL处于高电平时，SDA从低电平转向高电平，即产生一个“停止”标志信号，如图所示：图 SDA和SCL通常各自通过一个电阻拉到高电平，当SCL为高电平时，对应的SDA上的数据有宵；而当SCL为低电平时，允许SDA上的数据变化。数据输入/输出应答逻辑单元产生数据输入/输出操作应答信号。操作时所有的地址和数据字均一8位码串行输入/输出于卡片。卡片没收到一个8位码长的地址或数据后都以置SDA线为低电平方式“确认”应答信号，其波形如图所示图

44、3.5 外围电路（1）状态灯IC卡的上电一般是可知的，即对IC卡读/写时，须给IC卡上电（送电源），因此，IC卡的上电控制比较简单。由于IC卡读/写电流很小，一般为几个A，因此其实现可按照图所示。由单片机89C51的P14信号通过小功率三极管9012控制系统的+5V电源切入IC卡座。当IC卡上电后，发光二极管L2被点亮，起读/写指示作用。每次对IC卡读/写完成后。即及时先电，以减少插拔时带电的可能性，要保证IC卡能任意插拔（有可能处于带电状态），不致IC卡损坏，必须使IC卡拔电过程处于断电的状态。要做到这点，必须保证IC卡的下电迅速及时图（2）蜂鸣器一般所指的蜂鸣器是以压电陶瓷为主要元件的。压

45、电陶瓷是一类有将压力与电流相互转换能力的特殊陶瓷。这种能力缘于其特殊的晶体结构。当压电陶瓷在一定方向上受到一个压力使其晶体结构发生形变时，它就会在内部产生一个电流，并且电流的变化与压力的变化密切相关。反之亦然。所以利用这一特性，在压电陶瓷上通过一定频率的电流，就会引起压电陶瓷微小形变，这一形变带动空气发生振动，如果频率适当，就可以被人耳所听见，也就是产生了蜂鸣声。本设计当中蜂鸣起的做用是IC卡与单片机是否连接。将IC卡插进卡座时，IC卡座与单片机之间的连接无误是蜂鸣器会响。在取出IC卡，即IC卡与单片机断开连接，蜂鸣器也要响。具体连接图如图所示：图（3） 电源电路U1=220V，U2=8V，U

46、c1=1.2U2=9.6V，UO =5V（4）单片机89C51点阵LED图文显示单片机89C51的P0.0P0.3口（D0D3）通过一个通用逻辑阵列GAL16V8D和三态收发器74HC245输出用于行选通信号(OIAOID)，P3.0和P3.1经74HC245输出用于列选通信号，如图3所示。图3 驱动部分用两个74HC138译码，将行选通信号作为两个译码器地址输入，可以得到16行的行值信号。考虑到74HC138的驱动能力有限，故LED阳极 通过三极管TIP127与电源相连，可提供2A左右的电流，74HC138输出引脚仅需要提供几个毫安的灌入电流即可控制其通断。 输入驱动由八个8位串行输入，串行

47、或并行输出三态移位寄存器74HC595实现。该芯片具有串行输入、并行输出两个独立的时钟信号。输入数据在串行移位时 钟SRCLK上升沿由串行输入端SER 输入到芯片内部串行移位寄存器中，同时, SQH端串行输出；在锁存时钟信号RCLK上升沿到来时，芯片将内部串行移位寄存器8位数据并行输出。正常工作时，应将复位端SRCLR与使能端RCLK 分别接高电平、低电平。单片机输出信号直接与串入并出移位寄存器74HC595的锁存器输出端连接。列驱动电路原理图如图所示。 图3.6 软件系统 程序可以实现与计算机的通信，可非常方便地任意修改所要显示的汉字；并使显示屏可固定、平移地显示汉字。程序中将数据存储器分为

48、三个区：显示缓冲区，数据存 储区和接收缓冲区4。单片机通过串口接收PC机传来的数据（包括显示内容，显示方式和显示状态）暂时放在接收缓冲区，处理后放入数据存储区保存，然后 再根据显示方式从数据存储区中读出数据放入显示缓冲区用于显示。显示方式的实现取决于数据放入显示缓冲区的顺序，左移是从数据存储区取出一位数放入显示缓 冲区，上移是每次取出一行数据放到缓冲区，时间显示是先把实时时钟的数据放到显示缓冲区。显示时并不识别显示缓冲区的数据，只是依次从显示缓冲区提取数据 向显示屏发送并送入相应的锁存消隐和行值信号，完成扫描。程序功能框图如图所示。图软件系统采用模块化结构，包括主程序、显示子程序和串口中断服务

49、程序。主程序为顺序结构，完成堆栈、中断、串口的初始化设置后，循环调用显示子程序，以及响 应串行接收或发送中断；显示子程序从显示缓冲区取出字模，输出行选通信号至P0口并通过一个通用逻辑阵列GAL16V8D输出，配合列扫描信号，进行动态 扫描显示；中断服务程序串口接收PC机发送的汉字机内码数据，实现与计算机实时通信。程序各部分的功能，由各个模块分别实现。程序模块有: 串口初始化模块、数据输入模块、汉字首地址计算模块、取字模块、显示模块和移动模块。第4章 软件部分4.1 工作过程 软件结构设计及其分析（1）读/写器软件结构 读/写器的读/写操作由上位PC机进行控制，通过串行通信的命令字节来实现。集体

50、规定我诶：如握手信号为0AAH，则读卡；如握手信号为0BBH，则写卡。读/写器的主程序框图如图所示。其中，在读/写卡开始时，设置读写卡标志；在通信开始时，设置通信标志。避免数据不全或错误数据读入或写入。另外，所以的IC卡数据是先存放在IC卡的读缓冲区和写缓冲区的。“有卡插入否”是用过判断P33引脚的高低电平来实现的。为了保证读卡的可靠性，必须进行软件“去抖”处理。一旦有卡插入，则设置读/写卡标志（有卡）；在通信时，设置正在通信标志。目的是我为了避免带电插卡。本系统中关键的软复位是通过在外中断INT0服务函数中设置软复位标志、在主函数中强制跳转到函数首实现的。图1 拔卡处理是通过设置成高优先级的

51、下降沿触发的INT0中断来实现的。其程序如图2所示：图2 串行通信才用3线制软握手方式（2）软件系统分析 为保证IC卡读/写过程准确可靠，除要保证读/写函数严格按照IC卡的读/写时序外，还须采用“重读”和“复读”措施。即读IC卡是，采用读2次的方式，如2次相符，则数据有效，否则再进行第3次读，写IC卡时，先将数据写入，再回读比较，否则重写一次，以免偶然的写失导致得出IC卡失效的错误结论。如何使上、下位机均不死机或能简单恢复正常工作呢？对于作为下位机的IC卡读/写器，利用IC卡能随意插拔，再结合IC卡的拔卡处理是一个高级中断的特点，将IC卡的拔卡中断程序设计成2个分支：（1）非IC卡读/写且非与

52、上位机通信状态；（2）在与上位机通信或正在对IC卡读/写状态。第1种情况下，中断子程序是简单的鞍鼻卡BEEP告警后，直接中断返回；第2种情况，则会引起系统工作时常甚至死机，在恢复中断环境后，用强制跳转指令强制从主程序开始执行，达到复位的效果。程序框图如图 2所示。为确保串行通信的可靠性，应着重从上、下位机通信软件的以下问题入手合理选择通信波特率。由于上、下位机通信的数据量很小（最多为IC卡的容量），因此通信波特率可选低一些，如2400；但要高度重视下位机（即IC卡读/写器）的波特率参数整顶问题。对于51系统CPU，尤其要注意电源管理寄存器中SMOD位的设置。以2400波特率为例，当SMOD=0

53、时，波特率参数为0F9H，实际波特率为2232，此时波特率相对误差是7；而当SMOD=1时，波特率参数为0F3H，实际波特率为2401，此时波特率相对误差是0.16，满足正常通信所规定的波特率相对误差小于5的要求。总 结这次的毕业设计已经进入了令人鼓舞的阶段，经过了长期的摸索与实验，使我进一步掌握了单片机入门软件与硬件的常用设计与功能，还使我掌握了对于一项设计研究的制作过程所需要的详细步骤和具体的实现方法，使我学到了在课堂上学不到的知识和能力。毕业设计使我清楚的认识到团结协作的重要性，能很好的跟别人交流和探讨某个问题，我想这是我的最大的收获。这次论文的设计还增强了自身对知识的深化认识能力和对未

54、知问题的解决能力，受益匪浅。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的综合素质，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。参考文献1高吉祥全国大学生电子设计竞赛系列教程 电子工业出版社，20072李广第 王秀山单片机基础 航空航天大学出版社，20013李朝青单片机原理及接口技术 航空航天大学出版社，20034赵宝经等中国集成电路大全TTL电路 国防工业出版社，19855沈红伟单片机应用系统设计实例与分析科学出版社，2005.6邵贝贝等译嵌入式实时操作系统C/OSII（第2版） 电子工业出版社，2003.17何

55、立民单片机应用技术选编(10) 电子工业出版社，2003.18刘启中 李荣正 王力生 王威 PIC单片机原理及应用 清华大学出版社，2005.2附 录用C51实现的读/写主程序 #include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int / * IC卡信号输入/输出*/Sbit scl=P17;Sbit sda=P16; / *I/O口定义*/Sbit ICOUT=P32； Sbit ICIN=P33；Sbit COMM=P34；Sbit BELL=P35；Sbit PWR=P14；/*波特率选择*/Sbit B

56、ACD=P12；/*24c0124c16读/写驱动程序*/Sbit a0=ACC-0；Sbit a1=ACC-1；Sbit a2=ACC-2;Sbit a3=ACC-3;Sbit a4=ACC-4;Sbit a5=ACC-5;Sbit a6=ACC-6;Sbit a7=ACC-7;/ *读/写数据缓冲区，24C01最多为128B *Uchar buf16;Uchar flag;/ * 标志定义* /Sbit IC_WR=flag-0;Sbit ONCOMM=flag-1;Sbit RST=flag-2;Void start_ic(void) Sda=1; Scl=1; Delay(2); Sd

57、a=0; Delay(6); Void stop_ic(void) Sda=0; Scl=1; Delay(6);Sda=1;Delay(6);Scl=0;Sda=0;Void ack_ic(void)Sda=0;Delay(3);Scl=1;Delay(3); Scl=0; Sda=1; / * 读字节函数，无应答信号 * / Unsigned char rd24(void) sda=1; scl=1;a7=sda;scl=0; Scl=1;a6=sda;scl=0; Scl=1;a5=sda;scl=0; Scl=1;a4=sda;scl=0; Scl=1;a3=sda;scl=0; Sc

58、l=1;a2=sda;scl=0; Scl=1;a1=sda;scl=0;Scl=1;a0=sda;scl=0; Sda=1;scl=1;scl=o; Return(ACC); / * 写字节函数 * / Void wd24(unsigned char dd) ACC=dd; Sda=a7;scl=1;scl=0; Sda=a6;scl=1;scl=0; Sda=a5;scl=1;scl=0; Sda=a4;scl=1;scl=0; Sda=a3;scl=1;scl=0; Sda=a2;scl=1;scl=0; Sda=a1;scl=1;scl=0; Sda=a0;scl=1;scl=0;Sd

59、a=1;scl=1;While(sda=1);SCL=0; / * 随机地址地字节函数，address为预读单元地址 * Uchar read_buter(uchar address) Uchar x;Start_ic();Wd24(0a0);Wd24(address);Start_ic();Wd24(0a1); X=rd24();Stop_ic();Return(x); / * 从指定地址开始顺序读块地址数据，数据存入全局缓冲区中buf，n为数据字节数 * / Uchar read_bytes(uchar address,uchar n) Uchar a,y; For(y=0;yn;y+)

60、a=read_byter(address,y); bufy=a;/ * * / * 字节写入模式写函数，其中address为单元地址，dd为数据 * /Void write_byte(uchar address,uchar dd) Start_ic(); Wd24(0a0); Wd24(address); Wd24(dd); Stop_ic();/ * 串行通信子程序* / * 波特率，位数据位，位停止位，无校验位 * / * 先用握手字节y，然后发送x个数据 * / * 待发送数据在trdata缓冲区中 * /Void comm.(uchar x,uchar y)Uchar i,a;Uint j;While(1)TI; while(RI= =0); RI=0; A=SBUF; If(a!=y)goto1; For(j=0;ix;i+); SBUF trdatai; While(TI= =1); TI=0; For(j=0;j12500;j+); /