公交IC卡原理图.pdf
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1、-公交非接触公交非接触 ICIC 卡读写器的应用设计卡读写器的应用设计采用 PHILIPS 公司的 Mifare 卡作 IC 卡,设计以射频技术为核心,以单片机为控制器的 IC 卡读写器在公交自动收费系统中的应用。制作的 IC 卡读写器可以实现制卡、售卡、自动收费等功能,具有平安、实用、方便、快捷、可靠性高的特点,解决了城市公共交通效劳行业既频繁又琐碎的收费管理问题,有广泛的应用前景。关键词:关键词:单片机 非接触式 IC 卡 读写器一、一、ICIC 卡读写器概述卡读写器概述目前经常接触到的 IC 卡有两种:接触式的和非接触式的 IC 卡。接触式的 IC 卡通过机械触点从读写器获取能量和交换数
2、据;非接触式 IC 卡通过线圈射频感应从读写器获取能量和交换数据,所以又称射频卡。目前在社会上常见的是接触式 IC 卡。它具有存储量大以兆为单位,功能强有多重密码设置和认证功能,可实现一卡多用。但是,这类卡的读写操作速度较慢,操作也不方便,每次读写时必须把卡正确地插入到读写器的口槽才能完成数据交换,这样,在公交、考勤等需要频繁读写卡的场合就很不方便,而且读写器的触点和卡片上 IC 卡的触脚暴露在外,容易损坏和搞脏而造成接触不良。非接触式 IC 卡是根据射频电磁感应原理产生的。 它的读写操作只需将卡片放在读写器附近一定的距离之就能实现数据交换,无需任何接触,使用中非常方便、快捷,不易损坏。因此,
3、在公交、门禁、校园、企事业等人事管理、娱乐场所等方面有广泛的应用前景。目前我国引进的射频 IC 卡主要有 PHILIPS 公司的 Mifare 和 ATMEL 公司的 Temic 卡。下面以 PHILIPS 公司的 Mifare 卡为主、介绍城市公交自动售票 IC 卡读写器的实现方法。二、工作原理二、工作原理非接触式 IC 卡读写器以射频识别技术为核心,读写器主要使用了 1 片 Mifare 卡专用的读写处理芯片-MMM 微模块。它是一个小型的最大操作距离达 2030mm 的 Mifare 读/写设备的核心器件,其功能包括调制、解调、产生射频信号、平安管理和防碰撞机制。部构造分为射频区和接口区
4、:射频区含调制解调器和电源供电电路,直接与天线连接;接口区有与单片机相连的端口,还具有与射频区相连的收/发器、16 字节的数据缓冲器、存放 64 对传输密钥的 ROM、存放 3 套密钥的只写存储器以及进展三次证实和数据加密的密码机、防碰撞处理的防碰撞模块和控制单元。这是与射频卡实现无线通信的核心模块,也是读写器读写 Mifare 卡的关键接口芯片。读写器工作时,不断地向外发出一组固定频率的电磁波13.6MHz,当有卡靠近时,卡片有一个LG 串联谐振电路,其频率与读写器的发射频率一样,这样在电磁波的鼓励下, LG 谐振电路产生共振, 从而使电容充电有了电荷。 在这个电容另一端, 接有一个单向导电
5、的电子泵,将电容的电荷送到另一个电容存储。当电容器充电到达 2V 时,此电容就作为电源为卡片上的其他电路提供工作电压,将卡数据发射出去或接收读写器发出的数据与保存。三、硬件组成三、硬件组成公交收费系统构造复杂,环节较多,因此,公交非接触 IC 卡的读写器至少应包括公交售卡机、公交车载机和公交制卡机三个读写器。除了售卡机要求有键盘外,其余的硬件组成大体一样。图 1 为非接触 IC 卡及其读写器硬件电路原理图,主要由MMM 微模块、单片机、键盘、显示、存储器、天线和监控电路以及与 PC 机通信的 TC232 串行通信接口电路等局部组成。-. word.zl-1 1单片机系统单片机系统单片机采用 8
6、9C52。它片有 8KB 的 ROM,256 字节的 RAM 以及有 32 个 I/O 口。P1 口与串行器件 24C64 和显示、报警电路连接;P0 口与 MMM 微模块相连,用作数据线;P2 口用作 44 键盘;P3 口用于读写控制和中断。2 2键盘电路键盘电路键盘接口电路用 P2 口接成 44 构造,共 16 个键。其中数字键 10 个,功能键 2 个,退格键和回车键各 1 个,有 2 个键暂时未用。 功能键有查询和通信两键。查询键:售卡员可以通过此键查询售卡金额和售卡记录数。通信键:由于读写器的存储量有限,因此读写器每售卡一段时间,应将读写器中的数据通过RS-232 串行接口与 PC
7、机通信,以便回放和清空读写器中的数据。数据回放到 PC 机中后,通过分析处理, 形成各种报表,以便公交公司及时掌握售卡情况。3 3显示电路显示电路 显示局部采用数码显示,利用串行输入 BCD 码-十进制译码驱动显示器件 MC14499 来完成与单片机系统的显示接口,以显示读写器工作状态、输入的数据或读出 IC 卡中所剩余以及出错信息等。此器件主要有 1 个 20 位移位存放器、1 个锁存器、1 个多路输出器。多路输出器输出的BCD 码经段译码器译码后,换成七段码abcdefg和小数点 DP 送到段驱动器输出。4 4存储器存储器读写器中设计了存储器。存储器选用 24CXX 系列的串行 E2PRO
8、M。在售卡机中主要存放卡号、售卡员号、售卡金额、售卡日期、售卡总金额和售卡总记录数;在车载机中主要存放乘客IC 卡号、司机号和刷卡总数等信息。显示用 MC14499 驱动 4 位共阴数码管。正常工作后,每隔一段时间要把读写器拿到公交管理中心将读写器储存的信息回放到 PC 机中保存处理。读写器中存储器可采用 24C64,其存储量为 8KB,如有需要也可用容量更大的存储器如 24C128 或 24C256 等。5 5监控电路监控电路监控电路采用 DS1232L 芯片。它是个看门狗定时器,其功能是:上电和掉电时给 89C52 产-. word.zl-生 RESET 信号;看门狗对系统进展监控,防止死
9、机。6 6非接触式非接触式ICIC 卡卡非接触式 IC 卡选用 Mifare 卡。其工作频率为 13.6MHz,存储量为1KB 分 16 区,每区2 套密码,每个区的存储区域相互独立,因此每区可用作一种用途第 0 区一般不用以实现一卡多用。由于 Mifare 卡密码验证机制严密,保存的信息比拟可靠平安,可以擦写几万次。Mifare 卡的 16 个区,每区又分4 块,每块16 字节。在售卡机中用第1 区作用户储值块,其中第0 块存放身份号,第 12 块存放价值,第 3 块存放两套 6 字节密码和 4 字节读写访问条件。四、程序设计四、程序设计下面以售卡机为主介绍软件设计方法。考虑到售卡金额的平安
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