一種實(shí)用的非接觸式IC卡讀寫(xiě)器的設計
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：李科讓 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月17日
IC卡按數據傳送的形式可分為有接觸型IC卡和非接觸型IC卡二種：當前廣泛使用的是接觸型IC乍，在這種卡片上IC芯片有8個(gè)觸點(diǎn)可與外界接觸。非接觸瓔IC卡的集成電路不向外引出觸點(diǎn)，它除r包占有存儲器卡、邏輯加密卡、CPU卡3種#的電路外，還帶有射頻收發(fā)電路及相關(guān)電路，讀寫(xiě)器對卡的讀寫(xiě)為非接觸式，因而稱(chēng)這種IC卡為非接觸式或感應IC卡。非接觸式IC卡又稱(chēng)射頻卡(RF卡)，RF卡是世界上最近幾年發(fā)展起來(lái)的一項新的技術(shù)，已成功地將射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)結合起來(lái)，解決了無(wú)源IC(卡中無(wú)電源)和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)域的一大突破。
與接觸式IC卡相比較，非接觸式IC卡具有可靠性高、操作方便、快捷、防沖突、加密性好、適合于多種應用等優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)問(wèn)世，便立即為世人關(guān)注，并以驚人的速度得到推廣，大有替代各種磁卡和接觸式IC卡的應用。
1 讀寫(xiě)器的硬件構成
非接觸式IC卡讀寫(xiě)器的硬件由單片機、鍵盤(pán)、顯示器、非接觸式IC卡讀寫(xiě)部件、接收和發(fā)送天線(xiàn)、電源、時(shí)鐘及與上位機(PC機)的通信接口等構成，如圖1所示。上述部件與器件以周密的邏輯設計通過(guò)程序控制完成對非接觸式IC卡片的讀寫(xiě)，并可通過(guò)串行通信接口與PC機的串行通信接幾(420m1或corn2)進(jìn)行通信，以便完成對非接觸式IC卡片的某些方面應用的管理。
圖1非接觸式IC卡讀寫(xiě)器硬件框圖
1．1基于讀寫(xiě)器的單片機
非接觸式IC卡讀寫(xiě)器應具有讀寫(xiě)非接觸式IC卡的能力。為此，選用ATMEL公司的AT89C52單片機作為控制核心。
AT89C52是一種內含8KB EPROM、256寧節的RAM并能與MCS一51系列的指令系統和管腳完全兼窬的低電壓、高性能CMOS 8位微控制器。其性能：32條I／0線(xiàn)、3個(gè)16位定時(shí)器／計數器、8個(gè)二級中斷源結構、1個(gè)全雙工串行口。片內帶有振蕩器和時(shí)鐘電路且設有穩態(tài)邏輯，在低到零頻率下仍有靜態(tài)邏輯。支持2種軟件ar選的省電模式、在閑置模式下CPU停止工作，但RAM、定時(shí)器／計數器、申行口和中斷系統仍在工作；在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止使用其它芯片功能，直到下一個(gè)硬件復位為止。
以這種高性能的微控制器為核心，配合以相應的組合邏輯設計，構成主控單元。
1．2系統的RAM設計
選用總線(xiàn)器件24LC65作為系統的存儲器fRAM)。24LC65是MICrochip公司的64KB CMOS、“靈巧”串行的E干ROM．其8引腳的DIP封裝，使系統PCB設計簡(jiǎn)潔。同時(shí)，也可使系統具有掉電保護功能與單片機的連接如圖2所示。
1．3鍵盤(pán)、顯示器電路設計
采用10個(gè)共陰極的LED數碼塊以醒目、簡(jiǎn)潔地顯示非接觸式IC卡片的數據信息。也可顯示從鍵盤(pán)輸入的需寫(xiě)人非接觸式lc卡片的數據信息。圖3為采用行列(矩陣)式鍵盤(pán)和動(dòng)態(tài)掃描方式進(jìn)行鍵盤(pán)識別及數據品示的電路框圖。這種設計可減少硬件開(kāi)銷(xiāo)、降低成本。
1．4系統復位和電源報警電路
系統工作時(shí)，會(huì )經(jīng)常進(jìn)入復位狀態(tài)。為保證系統町靠復位，選用iMP709為系統提供所需的RESET和RESET復位電平，具體電路設計如圖4所示。
圖4 系統復位和電棖撤警電路
用于電源報警。③手動(dòng)復位輸入功能可消除抖動(dòng)。與采用分立元件或單一功能芯片組合的電路相比，大大減少了系統電路的復雜性和元什數量，顯著(zhù)地提高r系統可靠性和精確度，當電源波動(dòng)或跌落時(shí)，南R1、R2分壓產(chǎn)生的，J限電平使iMP709的ID(5腳)端輸出低電乎。此低電平與AT89C52的INTO(中斷0)相連產(chǎn)生中斷，發(fā)出報警指令，產(chǎn)生聲音(蜂鳴器)報警。
2 射頻感應部件的設計
射頻感應部分可分為射頻感應部件和天線(xiàn)二部分設計，具體設計如圖5所示
圖5射頻感應鄙件設計
2．1射頻器件GB9簡(jiǎn)介
GB9是一個(gè)具有讀和寫(xiě)非接觸式IC卡功能的射頻感應器件，其工作電壓范圍比較寬(5～12V)，射頻上作頻率額為125kHz．讀寫(xiě)R片的數據為9．6K Baud串行ASCII(讀、寫(xiě)卡片數據不受方向限制)。所需讀或寫(xiě)卡片的數據分別由AI’89C52的串千亍通信口的數據接收端(Rxt))和發(fā)送端(TXD)接收和發(fā)送。讀到卡片數據時(shí)，其P LED端產(chǎn)生的電平可使AT89C52的1NTl引腳發(fā)生中斷并由中斷處理程序將此數據作相應處理。AT89C52將鍵盤(pán)鍵入的數據由其串行通信幾(TXD)傳送到GP9的DATA IN(7腳)，由天線(xiàn)發(fā)出，并寫(xiě)入該感應部件天線(xiàn)距離范圍內的非接觸式IC卡片中。
2．2射頻器件GB9的天線(xiàn)設計
射頻器件GB9的天線(xiàn)設計亦是非常重耍的一個(gè)環(huán)節。在非接觸式IC卡讀、寫(xiě)器設計中，射頻器件GB9的天線(xiàn)是一個(gè)低Q值的線(xiàn)圈，其電感量可用wL／R來(lái)計算，大體上為17¨H(筆者自己設計的天線(xiàn)瀆、寫(xiě)卡片距離可達14cm)。因此，設計一個(gè)好的天線(xiàn)對提高非接觸式IC卡讀寫(xiě)器的讀、寫(xiě)可靠性是至關(guān)重要的。
3 軟件設計流程框圖
非接觸式IC卡讀寫(xiě)器的軟件采用積木式模塊設計。其主要模塊程序由鍵盤(pán)掃描、LED動(dòng)態(tài)顯示、讀寫(xiě)器及與上位機(PC機)通信等組成，軟件設計主程序流程框如圖6所示。
圖6土程序流程框圖
本設計在實(shí)際應用中證明：此系統讀寫(xiě)非接觸式IC卡片迅速、方便、可靠、穩定，深受用戶(hù)歡迎。有足夠的優(yōu)勢取代目前仍使用磋}和接觸式IC卡讀寫(xiě)器的應用，具有巨大的市場(chǎng)競爭力和廣闊的發(fā)展前景。
