毕业设计--智能IC卡收费系统--论文.doc

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河南科技大学本科毕业设计论文

智能IC卡收费系统

摘要

非接触式IC卡（ContactlessCard）技术是最近几年发展起来的一项新技术。

它是将无线识别技术和IC卡技术集于一体，成功解决了无源（卡中无电源）和非接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。

随着社会经济和科技的发展，非接触式IC卡技术已广泛地应用于各种行业，特别是公共交通、无线通信、身份识别、金融交易和安全防卫等行业.门禁系统是一种管理人员进出的数字化管理系统。

非接触式IC卡由于其较高的安全性、较好的便捷性和性价比成为收费系统的主流。

本文首先简单介绍了IC卡的技术发展背景和应用现状，重点分析非接触式IC卡的技术特点和应用方向，然后通过对射频识别技术的研究，分析了非接触式IC卡的工作原理.针对本系统所采用的Mifare1非接触式IC卡作了简要介绍，并对Mifare1卡的功能组成以及IC卡的安全性能进行了分析。

接着阐述了系统的设计目标和预期实现的主要功能，以及本智能收费系统的组成结构。

关键词:

非接触式IC卡，智能收费系统，Mifare1卡，读卡器

IntelligentICcardchargesystem

ABSTRACT

Thecontact-lessICcardtechnologywasanewtechnologyinrecentyears.ItwasatechnologythatcombineswirelessidentifytechnologywiththeICcardtechnology,andsuccessfullysolvespassive（nopowersupplyincard）andcontact-lessproblem,whichisabreakthroughinthefieldofelectronicdevice.Withthedevelopmentofsocialeconomyandsciencetechnology,thecontact-lessICcardtechnologyhasbeenbroadlyappliedbyallkindsoftrades,speciallysuchasmasstransit,wirelesscommunication,identify,financetradeandsafety-defendetc.Entranceguardsystemisadigitizationmanagementsystem,whichmanagespersonnelinandout.Thecontact-lessICcardbecomesthemainstreamofIntelligentICcardchargesystembecauseofitshighersecurity,betterconvenienceandperformancepriceratio.

ThepaperfirstlyintroducesthetechnologicaldevelopmentbackgroundandthecurrentapplicationsituationforICcard,analyzeswithemphasisthetechnologyspecialtyandtheapplicationdirectionofcontact-lessICcard.Thenoperationalprincipleofcontact-lessICcardisdiscoursedbystudyingonradiofrequencyidentificationtechnology.Mifare1contact-lessICcardusedinthissystemisbrieflyintroduced,andthefunctionandsecurityperformanceofMifare1cardisanalyzed.Thispaperelaboratedthedesigngoalandthemainfunctionwouldberealizedinthesystem,andpresentedthestructureandsecuritymechanismofIntelligentICcardchargesystem.

KEYWORDS:

Contact-lessICcard,IntelligentICcardchargesystem,Mifare1card,Readerdevice

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 IV

前言 1

第1章总体方案设计 3

§1.1餐厅收费系统概述 3

§1.2智能餐厅收费管理系统可行性分析 3

§1.2.1系统安装的必要性 3

§1.2.2系统安装的可行性 4

§1.3智能餐厅收费系统总体方案 5

§1.3.1智能餐厅收费系统的工作原理 5

§1.3.2硬件电路设计 5

§1.4本章总结 8

第2章硬件电路元件的选择和天线设计 9

§2.1主CPU的选择 9

§2.1.1AT89C52的特点 9

§2.1.2AT89C52的管脚及其功能 10

§2.2读写芯片的选择 11

§2.2.1MFRC500芯片简介 12

§2.2.2管脚排列及其功能 12

§2.2.3PHILIPS公司的MIFARERC500 13

§2.3天线设计 14

§2.4本章小结 16

第3章射频模块接口电路的实现 17

§3.1数字电路模块中的各个部分 17

§3.2读写模块的电路及工作原理 20

§3.3本章总结 22

结论 23

参考文献 24

致谢 26

附录 27

47

前言

IC卡的出现和发展,它将进一步推动人类经济活动支付体系的革命性变革,并将成为21世纪人类最重要、最便利、最不可缺的工具。

当今,IC卡已逐渐广泛地应用于金融、医疗卫生、社会保险、工商税务、电信、交通管理、智能建筑等各类领域。

IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，它连接在IC卡与PC机之间,承担信息识别、传送、处理任务。

随着IC卡在社会经济各领域广泛应用的需求,与各类IC卡适配的IC卡读写器应运而生、发展迅速快。

IC卡按卡与外界数据传送的形式不同,分为接触式IC卡和非接触式IC卡.接触式IC卡通过8个触点从读写器获取能量和交换数据,非接触式IC卡通过射频感应从读写器获取能量和交换数据,所以非接触式IC卡又叫射频卡.现在常见的是接触式IC卡，这类卡的读写操作速度较慢，在公交、考勤等需要频繁

读写卡的场合就很不方便,而且IC卡的触点暴露在外,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内就能实现数据交换,无需任何接触,使用非常方便、快捷,不易损坏.因此,在公交、门禁、校园、企事业人事管理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Mifare1和ATMEL公司的Temic卡.而PHILIPS公司的Mifare1卡现在是市场的主流产品,应用越来越广.其典型型号为Mifare1S50,它有1K字节E2PROM用于存放数据,分成16个区,每个区都有自己的密码,完善的安全机制使之具有一卡多用性.

非接触式IC卡系统由Mifare1卡、发卡器、读卡器和PC管理机组成.其中Mifare1卡存放身份号（PIN）等相关数据,由发卡器将密码和数据一次性写入完成.发卡器实际上是一种专用的写卡器,直接与PC机通过RS-232串行口相连,由系统管理员管理,通过PC机设置或选择好要写入的数据,发出写卡命令完成对Mifare1卡的数据及密码的写入.与读卡器不同,写卡器往往处于被动地位,不主动读写进入射频能量范围内的射频卡,必须接收PC机的命令才操作.读卡器是主动操作的,只要有非接触式IC卡进入读卡器天线射频能量范围,读卡器便读卡中的数据.发卡器与读卡器在硬件设计上大同小异,都是由单片机控制专用读写芯片,再加上一些必要的外围器件组成.本文阐述了设计实现一种基于智能卡应用的IC卡读写器。

此读写器在智能卡应用的基础上突出通用性,能够对以智能卡为主的各类IC卡进行操作。

根据目前智能卡应用中的实际需求,读写器主要具备以下基本功能:

（1）向IC卡提供稳定的电源和时钟信号。

（2）实现读写器与IC卡之间的数据交换,并提供控制信号。

（3）具有和外部用户交换信息的接口,并提供相应的控制信号。

（4）有基本的加解密安全体系。

（5）适用于对非接触式智能IC卡的操作。

设备同时具有开放性的软、硬件接口,能够与PC机等用户平台进行连接,从而为后期用户提供良好的二次开发方面的支持。

本文是针对智能IC卡在餐厅收费系统中的应用而进行的设计。

第一章，从系统描述，安装的必要性和可行性进行了描述，并以次进行了系统电路的初步设计；第二章，围绕系统电路所用的芯片的选择和天线的设计进行说明，最终确定电路所用的芯片；第三章，对智能IC卡餐厅收费系统的射频模块进行了详细的说明。

文章最后对课题设计中的优点和不足进行了归纳和总结。

第1章总体方案设计

§1.1餐厅收费系统概述

随着电子工业的飞速发展，电子科技给生活所带来的种种方便几乎无处不见,最近的一两年里在许多大学和机关的公共食堂，大家可以看到一张电子卡替代了传统的饭票使人们就餐变得方便卫生，同时也使得餐厅管理现代化成为现实，以往餐厅使用的饭票有以下缺点：

1.流通频繁，是疾病、细菌的传染源。

2.易损坏，保存携带不便。

3.买饭时点饭票、找饭票过程繁琐，浪费时间。

4.营业统计时采用点饭票的方式，既不方便也不准确。

5.饭票印刷费用累计较高。

6.无安全措施，极易伪造，这种现象在一些学校已经十分严重。

智能卡餐厅收费系统是以高科技智能卡取代饭票和现金而对整个食堂售饭过程实现信息化管理的一种计算机网络系统。

它主要采用智能卡作为介质，用电子货币的全新手段取代传统的交易媒介，广泛的运用于学校、企业、宾馆、俱乐部、会所、医院、商场的各种收费场所，实现无纸化电子货币结算，提升实施单位本身的工作效率和管理水平。

§1.2智能餐厅收费管理系统可行性分析

§1.2.1系统安装的必要性

由于传统的餐厅交易媒介（如饭票、饭卡、现金等）存在的缺点所带来的种种弊端，使得许多高校、机关的食堂管理部门都在寻找一种卫生、可靠、管理方便的新型管理系统。

智能卡收费管理系统就将这一切成为了现实。

智能卡餐厅售饭管理系统克服了以往的纸质印刷饭票的以下缺点：

1．疾病、细菌的传染源。

2．易损坏，保存难。

3．买饭时点饭票找饭票过程繁琐，浪费时间。

4．营业时点饭票找饭票的方式，既不方便也不准确。

5．饭票印刷费用累计较高，无安全措施，极易伪造，这种现象在有些单位已十分严重

6．不排除有贪污行为存在。

§1.2.2系统安装的可行性