基于单片机的IC卡读写器设计.docx

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基于单片机的IC卡读写器设计

石家庄铁道大学毕业设计

基于单片机的IC卡读写器设计

TheDesignoftheICCardRead-WriteDeviceBasedonsinglechipmicrocomputer

2012届电气工程系

专业

学号

学生姓名

指导教师陈东阳

完成日期2012年5月15日

毕业设计成绩单

学生姓名

学号

班级

专业

毕业设计题目

基于单片机的IC卡读写器设计

指导教师姓名

指导教师职称

评定成绩

指导教师

得分

评阅人

得分

答辩小组组长

得分

成绩：

院长（主任）签字：

年月日

毕业设计任务书

题目

基于单片机的IC卡读写器设计

学生姓名

学号

班级

专业

自动化

承担指导任务单位

石家庄铁道大学

导师

姓名

陈东阳

导师

职称

副教授

一、主要内容

设计一款读写器，能通过与计算机通信，由计算机发送新数据到单片机，完成对卡的读/写。

IC卡应用于消费电子产品对IC卡的管理，如电卡，饭卡，购物卡，娱乐消费卡等其他消费费系统充值与管理。

这里设计的读写器能实现简单的读写与显示功能。

二、技术参数和要求

1、使用SLE4442卡，密码用123456。

2、33-36区域放置AA5580FE四个字节作为卡片识别代码。

3、37区域放置能消费值MN（钱包值MN<=99）

4、38区域放置MN的备份NN，

5、39区域放置工作时间TT（TT<=99）

6、读取卡信息上传到计算机

7、注册有效卡并对其进行充值管理。

8、其他要求：

写卡成功失败都要有声光提示；有写卡状态指示；

电路原理图设计，protel印刷电路图设计。

提出系统设计框图，提出相应的解决方案。

论文正文不少于1.5万字，查阅文献资料不少于15篇，其中外文文献2篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。

一、结构框图

◆整体分三部分单片机部分，读写卡模块，232模块部分。

◆接口电路部分属于IC卡槽和上位机相连的部分，也是IC卡能与单片进行通话的部分。

◆数码显示部分是显示IC卡存储器内数值的部分。

◆单片机与IC卡完成通信，对卡进行写操作。

并将数据通过232部分与计算机通信。

◆232模块部分，电平转换，通过这部分完成计算机与单片机的通信。

◆编程提示：

计算机将要写的数据先发送到单片机，单片机再完成对卡的读写操作

三、应收集的资料及参考文献

1、参考及查阅资料

◆RS232，数码显示

◆I2C总线

◆通信协议

2、通讯协议

上位机通过查询命令，读取写入数据，协议如下：

上位机（计算机）发送：

AA55810081ED

读卡器返回数据串：

AA5501NABC,,,,YED

现在解释一下这个协议的含义。

先解释AA55810081ED

AA55是帧头,81是命令码，如果有很多命令的话，就靠这个数据区分。

00是数据长度，因为没有要下发的数据，所以是0，81代表的是校验和，是除去帧头外的前面所有数据的累加和，进位去掉。

这里只有8100，所以校验和还是81，ED是帧尾，表示数据串结束。

再解释AA5501NABC,,,,YED

AA55还是帧头。

01是针对于81命令的返回码，就是将命令码加上80后舍掉进位的数据。

如果命令码是91，它的返回码就是11，以此类推。

N表示这个数据串里面要传递的真正有意义的数据个数。

即从N与Y之间有多少个字节。

ABC,,,,就是要传递的字节数据。

Y是校验和，就是从01开始到数据结束，所有字节累加和。

ED是帧尾。

例如上位机发送读卡命令如下：

AA55830083ED

解释AA55帧头，83读卡命令码，000个没有数据，83是命令码83和数据个数00的累加验和，ED是结束码

单片机执行命令后返回数据如下：

有效卡：

AA5503（命令返回码）04（有效数据个数）MN（钱包值）NN（一次消费值）TT（一次运行时间）Y（累加校验和）ED

无效卡：

AA5503（83命令返回码）01（有效数据个数）55（无效卡数据）59（030155累加校验和）ED

上位机发送命令如下：

AA558203MNNNTTYED

（82是充值命令，其他参照上面解释）

单片机执行后返回命令如下：

写卡成功：

AA5502（82返回命令码）01（数据长度）01（成功数据）04（累加校验和）ED

写卡失败：

AA5502（82返回命令码）01（数据长度）02（失败数据）05（累加校验和）ED

其他命令如注册有效卡等命令按这个规定自行编写。

上位机发送和接受命令，可以通过串口调试助手完成。

STC单片机官网上的程序下载软件都有这个功能，波特率用9600。

串口方式选择1个起始位，8个数据位，一个停止位。

五、进度计划

第一周～第二周　　开题报告

第三周～第四周　　资料收集，方案设计

第五周～第七周系统设计

第八周中期检查

第九周~第十二周系统调试和论文撰写

第十三~第十四周论文审核

第十五周~第十六周答辩

教研室主任签字

时　间

毕业设计开题报告

题目

基于单片机的IC卡读写器设计

学生姓名

学号

班级

专业

自动化

一、研究背景

IC卡是集成电路卡（IntegratedCircuitCard）的简称，有些国家和地区称之为微芯片卡（MicrochipCard）或微电路卡（MicrocircuitCard）。

IC卡的大小和磁卡相同，它把集成电路镶在塑料卡片上，芯片一般是数据不易丢失的存储器（ROM,EPROM.EPROM）,保护逻辑电路，或者CPU。

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。

按照IC卡与读写器的数据交换方式，IC卡可分为接触型IC卡和非接触型IC卡。

所谓接触型IC卡就是在使用时通过有形的金属电极触点将卡的集成电路与外部接口电路直接接触连接，提供集成电路工作的电源并进行数据交换的IC卡。

其特点是在卡的表面有符合IS07816标准的多个金属触点。

IC卡的出现已经有了40年左右的时间，人们根据系统的需要，设计了各种各样的IC卡读写器，

IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，在ISO国标标准中称之为接口设备IFD（InterfaceDevice）.IFD内的cpu通过一个接口电路与ic卡相连并进行通信。

IC卡最早是在70年代初提出来的，由法国布尔公司于1976年首先创造出来，并将这项技术应用到金融、交通、医疗、身份证、餐饮等多个行业。

将IC卡作为一种先进的信息存储介质，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。

与其相关的配套产品IC卡读写装置，它为一些生产厂家所带来的利益也是非常巨大的。

IC卡越来越广泛的应用，一定会带动读写装置的广泛应用。

随着信息技术的不断发展，IC卡芯片的制作成本将不断降低，IC卡也会以其独有的安全性和使用灵活性最终取代磁条卡。

IC卡发展的如此迅疾自然也会导致其读写器的性能越来越好，功能也越来越强。

IC卡读写器现在在银行、消费办公场所到处可见。

今天我们用的校园一卡通，在卡务中心就是通过IC卡读写器将IC卡与电脑相连来进行充值的,所以本设计将对IC卡读写器装置展开研究。

二、国内外研究概况

IC（IntegratedCircuit）卡是1970年由法国人RolandMoreno发明的，他第一次将可编程设置的IC芯片放于卡片中，使卡片具有更多功能。

法国布尔（BULL）公司于1976年首先创造出IC卡产品，并将这项技术应用到金融、交通、医疗、身份证明等多个行业，它将微电子技术和计算机技术结合在一起，提高了人们生活和工作的现代化程度。

第一代IC卡的最初设想是由日本人提出来的。

1969年12月，日本的有村国孝（KunitakaArimura）提出一种制造安全可靠的信用卡方法，并于1970年获得专利，那时叫ID卡（IdentificationCard）。

第二代IC卡在1974年，法国的罗兰·莫雷诺（RolandMoreno）发明了带集成电路芯片的塑料卡片，并取得了专利权，这就是早期的IC卡。

第三代IC卡是1976年法国布尔（Bull）公司研制出世界第一枚IC卡。

第四代，1984年，法国的PTT（Posts,TelegraphsandTelephones）将IC卡用于电话卡，由于IC卡良好的安全性和可靠性，获得了意想不到的成功。

随后，国际标准化组织（ISO，InternationalStandardizationOrganization）与国际电工委员会（IEC，InternationalElectrotechnicalCommission）的联合技术委员会为之制订了一系列的国际标准、规范，极大地推动了IC卡的研究和发展。

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

IC卡随着半导体技术、大规模集成电路芯片的发展而产生，也必将随着计算机技术、网络技术等的高速发展而迅速发展壮大。

而与其相伴而生的IC卡写卡器的科学技术和制造工艺也再不断进步。

从最简单的接触式读写器到非接触式读写器再到现在市场上的通用型IC卡读写器、专用型IC卡读写器。

IC卡读写器正是伴着IC卡的腾飞而辉煌，IC卡的创新没有止步，IC卡读写器也同样在引进新技术如：

网络远程控制技术、生物识别技术。

读写器是IC卡应用系统的终端设备，只有通过读写设备才能和IC卡建立联系，本次设计我要通过对SLE4442卡的应用，实现一个简单的接触式IC卡写卡器，可以通过对IC卡写入数据来实现简单的金额存储，运用于饭卡、购物卡，娱乐消费卡等简单的交易卡上。

三、研究内容和预期结果

3.1研究内容包括：

（1）串口部分如何将上位机和单片联系起来？

（2）对于89C52单片如何利用才会更合理？

（3）显示部分是采用液晶显示还是数码管显示，该用共阴极还是共阳极？

（4）IC卡协议怎么写？

（5）是否需要键盘？

（6）如何实现读写卡时报警提示？

（7）电路原理图设计，protel印刷电路图设计。

3.2预期达到的结果：

（1）整体分三部分单片机部分，写卡模块，232模块部分。

另外还附带了一个显示模块。

（2）单片机与IC卡完成通信，对卡进行读写操作，实现信息存储，能显示0到99间的任一数值。

（3）232模块部分，电平转换，通过这部分完成计算机与单片机的通信。

（4）计算机将要写的数据先发送到单片机，单片机再完成对卡的读写操作。

（5）插拔卡时有报警提示，读写操作时也有报警提示。

（6）上电时数码管能显示IC卡的存储信息。

指导教师签字

时间

2012年2月25日

摘要

IC卡读写器现在在银行、消费办公场所到处可见。

今天我们用的校园一卡通，在卡务中心就是通过IC卡读写器将IC卡与电脑相连来进行充值的,本设计将对IC卡写卡器装置展开研究。

本设计以西门子公司的SLE4442型逻辑加密卡为基础，从SLE444