基于89C51的IC卡读写控制系统设计论文.docx

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基于89C51的IC卡读写控制系统设计论文

基于89C51的IC卡读写控制系统设计

摘要

在IC卡管理应用系统中，作为IC卡数据读写的终端IC卡读写器是必不可少的。

IC卡读写器除了完成基本的IC卡数据读写功能外，还要完成数据收集传送、控制命令输入和显示输出、提供上位机控制管理接口和数据加密处理等等功能。

本文主要介绍了一种IC卡读写终端的设计，IC卡读写终端是一个单片机嵌入式应用系统。

论文介绍了实现IC卡数据存储的控制方法，并以西门子公司的SLE4442型逻辑加密卡为基础，详细介绍了单片机控制IC卡数据读写的软、硬件实现方法。

关键词：

单片机；IC卡；控制系统

ABSTRACT

BeinginterfacedeviceofICcards,theICcardread-writeterminalisnecessaryinallICcardinformationmanagementsystems.BesidesfulfillingthebasefunctionofICcarddatareadingandwriting,ICcardread-writeterminalsalsoneedotherfunctionssuchascollectingdatatransferring,usercommandinputtinganddisplaymessageoutputting,controlinterfaceproviding,dataencryptingandsoon.Todesignaread-writeterminalwithneededfunctionsandexcellentperformanceisakeytocomposinganefficientICcardmanagementapplicationsystem.ThispaperintroducesthedesigningofatypeICcardread-writeterminalmainly.TheterminalisaMCUembeddedapplicationsystem.ThepaperhasintroducedthereadingandwritingtechniqueofICcarddata.ThepaperhasspecifiedthesoftwareandhardwarerealizationofICcarddatareadingandwritingonthebaseofSLE4442whichisakindofSmartCardwithSecurityLogicmadebySIEMENS.

Keyword:

Microcontrollerunit;ICcard;Controlsystem

图表目录

第一章绪论

1.1引言

IC卡是利用安装在卡中的集成电路（IC）来记录和传递信息，是一种将个人信息有效地送入信息网络并获得所需结果的有效办法。

IC卡与磁卡相比，具有存储容量大，可靠性和安全性高等特点，在应用上除了覆盖磁卡的全部应用范围以外，还提供了许多磁卡所不具备的应用特性。

正是这些特性，使IC卡在脱机业务处理和联网数据一致性等方面表现出前所未有的优势。

因此IC卡将逐渐代替磁卡广泛应用于金融和商贸等信息管理领域，其本身有着广阔的发展前景。

1.2IC卡的发展和使用情况

卡片是作为个人身份识别的手段而引进的，而作为交易凭证的一片则早在19世纪80年代就萌芽于英国了，1950年，美国商人设计了第一张现代的塑料信用卡，1951年美国富兰克林银行作为金融机构率先发行了信用卡，到60年代中期，人们在塑料金融交易卡的背面贴上磁条，发展成为能够自动读取信息进行在线处理的磁卡，磁卡因为结构简单，价格低廉，得到迅速推厂，IC卡是近年从欧洲开始出现的，IC卡具有突出的3S特点，即Standard（国际标准化）、Smart（灵巧智能化）、和Security（安全性）。

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。

IC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IC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，IC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卡的应用在国外发展很快。

法国作为IC卡的诞生地，也是IC卡应用的先驱。

据Innovation国际发明组织的统计，1988.10至1989.9全世界IC卡硬件产品中，IC卡及读写器产量分别为4200万张和87700台，其中法国分别占98%和71%，处于领先地位。

现在，法国在IC卡应用的广泛程度和普及性方而也都处于先进行列。

美国是信用卡的发源地，拥有两家最大的发卡组织Master和VISA,1993年仅Master卡和VISA卡的发卡量即达6.6亿张，消费额达8250亿美元。

当前，金融中已开始用IC卡取代磁卡。

在美国，IC卡还成功应用在校园，交通部门，身份验证，作战指挥等领域。

德国的德意志银行从93年5月起，为它的160万客户提供了智能卡，持卡者不仅可以在德意志银行国内1400个ATM机中提款，还可在17000个其他银行的ATM机中提款，并且还适用于全欧4万个ATM机。

德国从94年年底开始，还把使用了近100年的医疗证退役，由智能IC卡取代。

在港台方面，台湾发展IC卡不仅在于台湾本身的应用，还在于要发展成为世界上最重要的IC卡生产基地。

金融IC卡将把公共汽车卡、加油卡、停车卡、家庭/企业银行卡、自动售货卡五者结合成为五合一卡。

香港是世界上三大金融中心之一，信用卡的发卡量超过500万张，平均每人0.4张以上。

香港有两大ATM自动提款及网络，汇丰系统有1300台ATM机，银通系统有1000余台ATM机。

另外还有大大小小80个网络支持着300万台阅读器组成的信用卡/储蓄卡网络。

可以看到我国的一些领域，如电信、交通、医疗等等部门，使用IC卡也己经很普遍，很多单位也已经使用IC卡来进行人员和财务管理。

在金融上我国还基本上是使用磁卡，但是由于IC卡的诸多优点，在不久将来用IC卡取代磁卡己经是必然趋势。

1993年7月我国电子工业部协同银行、邮电及有关部门提出了命名为“金卡”的专项工程，总目标是:

用10年左右的时间，在个国400个大中城市及部分经济发达县区推广使用卡基支付工具，在这些覆盖了3亿城市人口的地区，发卡总量要达到2亿张，年交易额达到一万亿元。

预计在未来的十年中，按金卡工程的总目标为2亿张卡估算，如果到2005年，在3亿城市人日中推广信用卡，若人均一张就是3亿张卡，IC卡所需芯片达3亿张。

若ATM的应用达到台湾当前水平，全国就需要4.5万台ECR和POS，在全国大、中型市场的配备率如要达20%，则至少需要200万台，而这些设备的寿命仅3-5年，十年之需至少在500万台以上，专家们预测在未来十年间，金卡工程对电子产品、软件产业的需求，将提供1000亿元以上的市场，这对我国电子信息产业既是机遇也是挑战，更是巨大的推动力。

1.3IC卡应用技术

IC卡比磁卡存储容量大，可靠性和安全性高，在应用上除了覆盖磁卡的全部应用范围以外，还提供了许多磁卡所不具备的应用特性。

正是这些特性，使IC卡在脱机业务处理和联网数据一致性等方面表现出前所未有的优势。

IC卡虽然有很强的功能，但仅当IC卡加入到应用系统中，构成发行商、应用系统和持卡人之间的数据传输媒介时，才能有效地发挥其优势。

一个好的IC卡应用系统，应具备良好的应用特性和性能价格比，还要有好的安全特性。

IC卡最初是为了解决金融交易中的安全性问题而设计的，它带来全新的交易概念与巨大的优势。

很快，这一优势也为其他应用部门所看中，使之广泛应用于电话、医疗保健、路禁控制和门锁控制等等系统中。

随着时间的推移，应用范围还在不断扩大，使用IC卡的数量呈几何级数增长。

同时，为了不同应用场合的需求，IC卡制造商们人在不断地向市场推出新的IC卡，IC卡的价格将随着使用量的增加而逐年下降，所有这些，无疑又会大大推进IC卡在各个领域的普及。

IC卡在应用中的技术优势在于良好的机器读写能力、共同认可的安全防范技术和相对较大的数据存储能力：

1.良好的机器读写性能便于人机卡之间的会话

IC卡是一种电路卡，它在机器读写性能上远优于磁卡和光卡，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，使卡在应用时更容易进行操作与相互验证，给卡的应用开发者和使用者都带来了极大的便利。

2.良好的安全防范技术是卡能够脱离网络使用

IC卡采用了为国际上各种开发者与使用者所共同认可的半导体密码存放于软件加密技术，它可以有效地阻止卡的非法复制与数据的篡改。

应用设备可以在脱离网络的情况下，不需要人工干预，即可对IC卡进行鉴别，以确定该卡是否是本系统所许可的，是否可在该应用场合中使用等。

通过持卡人输入PIN，与卡内一组密码比较，可以确认持卡人的身份。

这些特点使IC卡能成为传导媒体，再加上认证和数据加密等功能，使卡能够脱离网络使用。

3.大容量的数据存储能力使IC卡成为数据媒体

在一个应用系统使用中，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，持卡人每次使用都需通过终端，以网络形式从数据库系统中提出那份与自己相关的档案。

现在IC卡的存储能力增加了，这份相关信息可以存放在IC卡中，终端设备交易的实时性明显改善，使用的灵活性也大大增加。

IC卡三大特点的结合，构成了IC卡应用的强大优势，它一方面降低了对网络的依赖程度，提高了相应速度；另一方面对发行商、应用商和持卡者三方面的利益提供了有效的保护手段，解决了以前所难于解决的关键问题，为IC卡的广泛应用铺平了道路。

IC卡应用范围相当广泛，这里仅根据现有的应用提供部分应用领域：

1.应用于金融领域，可以作为信用卡、现金卡、证券卡或电子资金转账卡等。

2.可以作为身份证明卡使用，如身份证、驾驶执照、会员卡等。

3.在医疗、保健等领域，IC卡可以用于健康卡、少儿疫苗卡、就诊卡等。

4.在商业及服务领域，可以用IC卡作为优惠卡、结算卡、服务卡等。

5.在交通领域，可以用IC卡取代公交或地铁月票，可以改变原有对月票的当月有效限制为有效次数限制。

还可用于公路付费和停车付费等场合。

6.IC卡电话卡，这是至目前为止IC卡用量最大的一种应用。

用IC卡公用电话替代磁卡电话与投币电话即可杜绝欺诈行为，又可省去携带零钱所带来的麻烦。

此外，IC卡在数字移动通讯网中，以身份卡及保密卡方式投入使用，避免了因冒用用户电话号码给用户带来的损失，是通讯行业中一个成功的应用。

7.IC卡在门禁系统、设备使用等情形中，以钥匙卡的形式出现，使“锁”有了新的一个层次定义。

8.IC卡还可集各种服务功能于一身，如企业的员工卡、校园“一卡通”等即属此类，持卡人可以用卡进行考勤、开门、就餐、借阅图书等。

第二章SLE4442卡接口电路和读写控制

2.1接触式IC卡的接口电路和一般控制

IC卡的接口电路是连接IC卡与读写机具的通路，由它实现对IC卡的供电，并满足不带电插拔的要求。

2.1.1IC卡供电电路

IC卡接口设备中的IC卡供电电路应是一个相对独立于其他回路，并提供完善的过流保护措施的稳压电路，这是由于IC卡接口设备是一个独立于IC卡的设备，当有卡插入时，接口设备便开始向