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毕业设计

（正文部分）

题目IC卡读写器的设计

姓名方唯程

学号20126077

系部理工系

年级专业12级电子信息工程

指导教师彭沛夫

2016年5月28日

摘要

信息领域发展的一个分支——智能卡即IC（Integrated Circuit）卡。

本文介绍一种基于AT89C51单片机的射频IC卡读写器系统，该系统主要由AT89C51单片机、射频IC卡读写模块、天线及RS485通讯接口组成。

非接触式IC 卡又称射频IC卡。

是最近几年发展起来的一项新技术，它成功的将射频识别技术与IC卡技术结合起来，解决了无源（卡中无源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。

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。

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。

本文首先对非接触式IC卡进行了综合概述，详细介绍了其种类、特点、关键技术等，并介绍了非接触式IC卡的关键技术：

射频识别技术。

读卡器的硬件设计包括电源供应电路、LED状态显示电路、蜂鸣器驱动电路、RS232通信电路、MCU的连接、MFRC500接口电路和读卡器天线这几部分的设计，以及MFRC500与MCU接口电路设计、与电源接口电路设计和与天线射频接口电路设计三个部分。

随着射频技术的推广，IC卡已经广泛应用于公共交通终端、手持终端、非接触式PC终端等各个非接触式通信场合。

关键词射频卡、51单片机、LCD1602、读写功能。

Title：

DesignofICcardreader

Abstract：

Abranchof thefieldofinformation developmentsisIC.ThispaperdescribesaradiofrequencybasedonAT89C52microcontrollerICcardreadersystem,thesystemconsistsofAT89C52microcontroller,RFICcardreadermodules,antennasandRS485communicationinterface. Non-contactICcard,alsoknownasICcardRF.Inrecentyearsdevelopedanewtechnology,itwillbethesuccessofradiofrequencyidentificationtechnologyandICcardtechnologytogethertosolvethepassive（passivecard）andfreeaccesstothisdifficultproblem,thefieldofelectronicdevicesisamajorbreakthrough.Operationwithfast,stronganti-interference,distancework,safe,easy,"amulti-purposecard"andsoon,intheautomatictollcollection,identificationandelectronicpurseandotherfieldsofcontactlessICcardcannotmatchthesuperiorityofhavebroadmarketprospects.Non-contactICcardreadernon-contactICcardapplicationsystem,oneofthekeyequipment.

Inthispaper,firstnon-contactICcardaresummarizedonthecharacteristicsofthetypesofkeytechnology.Andintroducedthenon-contactICcardtechnology:

radiofrequencyidentificationtechnology.Readerhardwaredesign,includingpowersupplycircuit,LEDstatusdisplaycircuit,buzzerdrivercircuit,RS232communicationcircuit,MCUconnection,MFRC500readerantennainterfacecircuitandthedesignoftheseparts,aswellaswiththeMCUinterfacecircuitMFRC500design,andPowerInterfaceCircuitDesignandRFantennainterfacecircuitdesignisinthreeparts.WithRFtechnologypromotion,ICcardhasbeenwidelyusedinpublictransportterminals,handheldterminals,non-contactPCterminalsandothernon-contactcommunicationapplications.

Keywords:

ContactlessICCard；Read-WriteDevice；MF-RC500；RadioFrequencyIdentification；

目录

第一章绪论 5

1.1课题研究背景及意义 5

1.2国内外发展现状 5

1.2.1射频卡发展与现状 5

1.2.2LCD技术发展状况 6

1.2.3单片机技术发展现状 6

1.3论文主要内容及章节安排 7

第二章系统方案设计 7

2.1系统需求分析 7

2.1.1系统设计原则 8

2.1.2系统需求分析 8

2.1.3硬件需求分析 9

2.2系统方案设计 9

2.2.1整体结构设计 10

2.3.2系统功能设计 10

2.3本章小结 10

第三章程序编译环境 12

3.1开发平台搭建 12

3.1.1软件安装 12

3.1.2程序设计以及解释分析 14

第四章系统硬件设计与实现 15

4.1射频卡模块介绍 15

4.1.1射频卡模块选择原则 15

4.2LCD1602模块介绍 15

4.3单片机选型 16

4.3.1单片机选型 16

4.3.2STC51单片机介绍 16

4.3.3系统实物图：

18

第五章总结与展望 18

5.1论文工作总结 18

5.2工作展望 18

致谢 2

参考文献 25

第一章绪论

1.1 选题的背景和意义 

本次我的设计任务是基于非接触式IC卡的读写器的硬件部分。

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。

非接触式IC卡是根据射频电磁感应原理产生的。

已的读写操作只需将卡片放在读写器附近一定的距离之内就能实现数据交换，无需任何接触，使用中非常方便、快捷，不易损坏。

因此，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。

系统硬件主要包括微型单片机AT89C51、MFRC500、时钟电路、匹配电路及接口等外围电路。

非接触式IC卡读写器以射频识别技术为核心，读写器内主要使用了1片Mifare卡专用的读写处理芯片——MMM微模块。

已是一个小型的最大操作即离达20-30mm的Mifare读/写设各的核心器件，其功能包括调制、解调、产生射频信号、安全管理和防碰撞机制。

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，卡片内有一个LG串联谐振电路，其频率与读写器的发射频率相同，这样在电磁波的激励下，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，接有一个单向导电的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储。

当电容器充电达到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，将卡内数据发射出去或接收读写器发出的数据与保存。

IC卡的全称是集成电路卡，其英文名字为IntegratedCircuitCard。

在最开始的时候人们先发明了磁卡。

磁卡最早出现在美国，当时美国金融机构发行了塑料金融交易卡，在这种交易卡的背面贴好磁条，使卡能够自动读取信息并且在线处理卡内部的信息。

因为一张小小的磁卡带来了巨大的方便，而且价格低廉，结构简单，被越来越多的人们所使用。

后来IC卡的出现，以其更多的优点取代了磁卡。

射频卡卡有着更高的安全性、灵巧智能化和国际标准化。

射频卡功能的强大，使得射频卡卡在各个领域行业中都被使用。

因而发展迅速，在金融、通讯、交通等众多领域中后来居上，即使那些磁卡己经普及应用的范围也将被取而代之。

射频卡不仅改变了现有多种卡的使用方法和功能作用，还不断开创出新的应用领域。

将射频卡和其他设备组成系统就能提供非常丰富的服务功能，把这些功能与生产或流通领域有机地结合起来，将出现令人意想不到的奇迹，创造出巨大的经济和社会效益。

随着信息技术的发展，射频卡作为一种先进的信息存储介质，它的应用已经渗透到各国的经济、社会生活、军事等各个方而，将来更有着广阔的发展空间。

IC卡一开始是一种接触式的卡片系统，只要是接触式的物品，都有一个共同的缺点就是磨损。

随着使用次数的增加，卡上面的芯片就会磨损坏，导致卡失效，影响了交易的速率。

对于用户的使用需求不断的改进，现在已经有了非接触式的IC卡，即射频卡。

射频卡系统由IC卡芯片和感应天线组成，通过无线电波进行卡的读写操作。

射频卡的出现时电子器件领域的一大突破。

它将射频识别技术和IC卡技术完美的组合在一起。

1.2射频卡发展与现状 

Philips公司的Mifare技术是当今世界上的主流。

在一九九零年该公司的MFRC卡技术诞生了，在一九九四年MFRC卡技术被推向了全世界。

MFRC卡技术在1995年被用在公交系统上，最初被实施在英国、法国等国家。

马来西亚将MFRC卡技术用在了停车场的收费系统中。

在此之后，该公司不断地开发MFRC卡技术。

现在射频卡被广泛的用于各个领域：

停车场自动收费、公交卡、身份证、银行卡、门禁卡、校园卡等等。

我国由于历史的原因，接触现代技术较晚，比较落后，特别是芯片设计生产方面远远不能与外国人相比，目前国内只有华为一家公司能制作芯片，还被美国等大国在市场上被打压。

也就是说我国对于射频