基于非接觸式IC卡讀寫(xiě)器的研究

許珊　王鳳桐　徐霽堂

通過(guò)對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)原理的研究，揭示了射頻IC卡系統(tǒng)的工作原理。介紹了Type A型常用的卡片MF1 IC S50和對(duì)應(yīng)讀卡器的設(shè)計(jì)方法和電路（使用專用射頻讀卡集成芯片RC500）。實(shí)際測(cè)試證明該讀寫(xiě)器完成了基本功能，運(yùn)行穩(wěn)定。

微控制器非接觸式IC卡讀寫(xiě)器MF-RC500射頻識(shí)別非接觸式智能卡又稱射頻卡，是近幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。它是根據(jù)射頻電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的，它的操作只需將卡放在讀寫(xiě)器一定距離內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。它成功地將射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來(lái)，將具有微處理器的集成電路芯片和天線封裝于塑料基片之中。讀寫(xiě)器采用兆頻段及磁感應(yīng)技術(shù)，通過(guò)無(wú)線方式對(duì)卡片中的信息進(jìn)行讀寫(xiě)并采用高速率的半雙工通信協(xié)議。其優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用范圍廣、操作方便。因此，在公交、門禁、娛樂(lè)場(chǎng)所等方面有廣泛的應(yīng)用前景。目前我國(guó)引進(jìn)的射頻卡主要以PHILIPS公司的MIFARE卡為主。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本IC卡讀寫(xiě)器擬以ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)作為微控制器，采用MF-RC500芯片作為射頻卡讀/寫(xiě)模塊，采用DS1302作為系統(tǒng)時(shí)鐘，以AT24C64作為不掉電存儲(chǔ)器，采用LCD顯示，并以RS232接口和計(jì)算機(jī)通信，組成一套功能齊全的非接觸IC卡讀寫(xiě)系統(tǒng)。當(dāng)IC卡在天線區(qū)域經(jīng)過(guò)時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)需求對(duì)IC卡進(jìn)行讀寫(xiě)，再把讀/寫(xiě)卡的時(shí)間一起存到存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)串口把相關(guān)讀/寫(xiě)卡信息讀到計(jì)算機(jī)上，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、報(bào)表和打印輸出等。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源模塊

該電源按常規(guī)設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)工作提供所需電源，其輸入為220V、50Hz交流電，輸出電壓等級(jí)為±5V，電路原理圖如圖1示。該部分主要采用78系列穩(wěn)壓器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，輸出電壓紋波小。當(dāng)所需電流超過(guò)穩(wěn)壓器標(biāo)定值時(shí)，可采用外接功率管的方法來(lái)擴(kuò)大輸出電流。市電交流220V經(jīng)變壓器降壓為交流6V，經(jīng)過(guò)全橋整流輸出直流電流，再經(jīng)過(guò)1000μF的電解電容濾波，除去整流后的交流成分，送至各三端穩(wěn)壓器，輸出需要的電壓。經(jīng)過(guò)各三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，在LM7805輸出端輸出+5V直流電壓，LM7905輸出的端輸出-5V直流電壓。

2.2 人機(jī)接口模塊

本系統(tǒng)的人機(jī)接口部分采用LCD顯示、3×2矩陣式鍵盤，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IC 卡的操作和系統(tǒng)設(shè)置等功能。LCD型號(hào)為ACM1602A，該字符型液晶顯示模塊由字符型液晶顯示屏，具有字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符，有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個(gè)58點(diǎn)陣字符或四個(gè)511點(diǎn)陣字符。

2.3 系統(tǒng)時(shí)鐘模塊

刷卡時(shí)要記錄刷卡的時(shí)間，用外接硬件實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的辦法，為系統(tǒng)提供一個(gè)準(zhǔn)確可靠的時(shí)鐘，用3V備用電池保證在系統(tǒng)掉電時(shí)也能正常走時(shí)，在此選用體積小、接口簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302。

在本設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)的P1.0-P1.2與DS1302進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘，其連接方法如圖2所示。

2.4 存儲(chǔ)模塊

在本設(shè)計(jì)中采用串行E2PROM芯片AT24C64作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。AT24C64是ATMEL公司生產(chǎn)的采用I2C總線標(biāo)準(zhǔn)常用的串行E2PROM存儲(chǔ)芯片，其支持I2C總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，64K（bit）存儲(chǔ)器容量，用兩根線與CPU構(gòu)成串行接口。

在系統(tǒng)中采用單片機(jī)的P3.3、P3.4口與AT24C64進(jìn)行連接，由于本系統(tǒng)中采用到的AT89S52單片機(jī)不具備I2C總線接口，因此采用軟件法加以解決。

2.5 MF-RC500讀寫(xiě)模塊

MF-RC500是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡系列。該讀卡系列內(nèi)部包括并行微控制器接口、雙向FIFO緩沖區(qū)、中斷、數(shù)據(jù)處理單元、狀態(tài)控制單元、安全和密碼控制單元、模擬電路接口及天線接口。MF-RC500外部接口包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線、電源等。MF-RC500的并行微控制器接口自動(dòng)檢測(cè)連接的8位并行接口的類型。它包含了一個(gè)雙向FIFO緩沖區(qū)和一個(gè)可配置的中斷輸出，這樣就為連接各種MCU提供了很大的靈活性。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的并行-串行轉(zhuǎn)換。狀態(tài)和控制部分允許對(duì)器件進(jìn)行配置以使性能調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。模擬電路包含一個(gè)具有非常低阻抗橋驅(qū)動(dòng)器輸出的發(fā)送部分，這使得最大操作距離可達(dá)100mm，接收器可以檢測(cè)到非常弱的應(yīng)答信號(hào)。

2.6 通信模塊

本智能卡讀寫(xiě)器采用RS232標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)讀卡器和上位機(jī)之間的通信，能實(shí)現(xiàn)RS232通信協(xié)議的芯片很多，MAX232是一款比較優(yōu)良的RS232通信芯片。選取它的主要依據(jù)在于：?jiǎn)?V電源供電，與讀卡器里其它芯片的工作電壓相同；符合所有EIA/232E標(biāo)準(zhǔn)；多路輸入輸出。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

讀卡器工作的過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的程序執(zhí)行過(guò)程，要執(zhí)行一系列的操作指令，調(diào)用多個(gè)函數(shù)。其主要包括鍵盤掃描、LCD顯示、讀寫(xiě)E2PROM、讀/寫(xiě)卡及與上位機(jī)通信等。這一系列的操作必須按固定的順序進(jìn)行。在沒(méi)MF1卡進(jìn)入射頻天線有效范圍內(nèi)時(shí)，在LCD液晶上顯示當(dāng)前時(shí)鐘，當(dāng)有MF1卡進(jìn)入到射頻天線的有效范圍內(nèi)時(shí)，讀卡程序驗(yàn)證卡及密碼成功后，將卡號(hào)和讀卡時(shí)間作為一條記錄存入E2PROM存儲(chǔ)器中，并在LCD顯示器上顯示該卡的卡號(hào)等信息。讀卡器的主程序流程圖如圖4所示。

4 結(jié)論

本文從整體的角度，對(duì)非接觸式智能卡系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究，著重介紹了基于Philips公司MIFARE技術(shù)的非接觸式智能卡讀卡器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。該讀卡器能夠讀寫(xiě)距離在0～100mm范圍內(nèi)的符合IEC/IS014443 Type A標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式智能卡。讀卡器采用外接電源供電，具有蜂鳴器報(bào)警、系統(tǒng)時(shí)鐘、LCD顯示、3×2小鍵盤輸入和采用RS232接口同上位機(jī)通信的功能，能夠很好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。經(jīng)過(guò)努力，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，實(shí)際測(cè)試證明系統(tǒng)已能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈宇超.射頻識(shí)別技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2007，（1）：8-9.

[2]潘長(zhǎng)東.IC卡電能表的現(xiàn)狀與改進(jìn)[J].電測(cè)與儀表，2006，（8）：15-19.

[3]Rosenthall EM.Proceedings of the fifth Canadian Mathematical Congress[J].2006.110-112.endprint

通過(guò)對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)原理的研究，揭示了射頻IC卡系統(tǒng)的工作原理。介紹了Type A型常用的卡片MF1 IC S50和對(duì)應(yīng)讀卡器的設(shè)計(jì)方法和電路（使用專用射頻讀卡集成芯片RC500）。實(shí)際測(cè)試證明該讀寫(xiě)器完成了基本功能，運(yùn)行穩(wěn)定。

微控制器非接觸式IC卡讀寫(xiě)器MF-RC500射頻識(shí)別非接觸式智能卡又稱射頻卡，是近幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。它是根據(jù)射頻電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的，它的操作只需將卡放在讀寫(xiě)器一定距離內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。它成功地將射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來(lái)，將具有微處理器的集成電路芯片和天線封裝于塑料基片之中。讀寫(xiě)器采用兆頻段及磁感應(yīng)技術(shù)，通過(guò)無(wú)線方式對(duì)卡片中的信息進(jìn)行讀寫(xiě)并采用高速率的半雙工通信協(xié)議。其優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用范圍廣、操作方便。因此，在公交、門禁、娛樂(lè)場(chǎng)所等方面有廣泛的應(yīng)用前景。目前我國(guó)引進(jìn)的射頻卡主要以PHILIPS公司的MIFARE卡為主。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本IC卡讀寫(xiě)器擬以ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)作為微控制器，采用MF-RC500芯片作為射頻卡讀/寫(xiě)模塊，采用DS1302作為系統(tǒng)時(shí)鐘，以AT24C64作為不掉電存儲(chǔ)器，采用LCD顯示，并以RS232接口和計(jì)算機(jī)通信，組成一套功能齊全的非接觸IC卡讀寫(xiě)系統(tǒng)。當(dāng)IC卡在天線區(qū)域經(jīng)過(guò)時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)需求對(duì)IC卡進(jìn)行讀寫(xiě)，再把讀/寫(xiě)卡的時(shí)間一起存到存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)串口把相關(guān)讀/寫(xiě)卡信息讀到計(jì)算機(jī)上，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、報(bào)表和打印輸出等。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源模塊

該電源按常規(guī)設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)工作提供所需電源，其輸入為220V、50Hz交流電，輸出電壓等級(jí)為±5V，電路原理圖如圖1示。該部分主要采用78系列穩(wěn)壓器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，輸出電壓紋波小。當(dāng)所需電流超過(guò)穩(wěn)壓器標(biāo)定值時(shí)，可采用外接功率管的方法來(lái)擴(kuò)大輸出電流。市電交流220V經(jīng)變壓器降壓為交流6V，經(jīng)過(guò)全橋整流輸出直流電流，再經(jīng)過(guò)1000μF的電解電容濾波，除去整流后的交流成分，送至各三端穩(wěn)壓器，輸出需要的電壓。經(jīng)過(guò)各三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，在LM7805輸出端輸出+5V直流電壓，LM7905輸出的端輸出-5V直流電壓。

2.2 人機(jī)接口模塊

本系統(tǒng)的人機(jī)接口部分采用LCD顯示、3×2矩陣式鍵盤，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IC 卡的操作和系統(tǒng)設(shè)置等功能。LCD型號(hào)為ACM1602A，該字符型液晶顯示模塊由字符型液晶顯示屏，具有字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符，有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個(gè)58點(diǎn)陣字符或四個(gè)511點(diǎn)陣字符。

2.3 系統(tǒng)時(shí)鐘模塊

刷卡時(shí)要記錄刷卡的時(shí)間，用外接硬件實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的辦法，為系統(tǒng)提供一個(gè)準(zhǔn)確可靠的時(shí)鐘，用3V備用電池保證在系統(tǒng)掉電時(shí)也能正常走時(shí)，在此選用體積小、接口簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302。

在本設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)的P1.0-P1.2與DS1302進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘，其連接方法如圖2所示。

2.4 存儲(chǔ)模塊

在本設(shè)計(jì)中采用串行E2PROM芯片AT24C64作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。AT24C64是ATMEL公司生產(chǎn)的采用I2C總線標(biāo)準(zhǔn)常用的串行E2PROM存儲(chǔ)芯片，其支持I2C總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，64K（bit）存儲(chǔ)器容量，用兩根線與CPU構(gòu)成串行接口。

在系統(tǒng)中采用單片機(jī)的P3.3、P3.4口與AT24C64進(jìn)行連接，由于本系統(tǒng)中采用到的AT89S52單片機(jī)不具備I2C總線接口，因此采用軟件法加以解決。

2.5 MF-RC500讀寫(xiě)模塊

MF-RC500是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡系列。該讀卡系列內(nèi)部包括并行微控制器接口、雙向FIFO緩沖區(qū)、中斷、數(shù)據(jù)處理單元、狀態(tài)控制單元、安全和密碼控制單元、模擬電路接口及天線接口。MF-RC500外部接口包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線、電源等。MF-RC500的并行微控制器接口自動(dòng)檢測(cè)連接的8位并行接口的類型。它包含了一個(gè)雙向FIFO緩沖區(qū)和一個(gè)可配置的中斷輸出，這樣就為連接各種MCU提供了很大的靈活性。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的并行-串行轉(zhuǎn)換。狀態(tài)和控制部分允許對(duì)器件進(jìn)行配置以使性能調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。模擬電路包含一個(gè)具有非常低阻抗橋驅(qū)動(dòng)器輸出的發(fā)送部分，這使得最大操作距離可達(dá)100mm，接收器可以檢測(cè)到非常弱的應(yīng)答信號(hào)。

2.6 通信模塊

本智能卡讀寫(xiě)器采用RS232標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)讀卡器和上位機(jī)之間的通信，能實(shí)現(xiàn)RS232通信協(xié)議的芯片很多，MAX232是一款比較優(yōu)良的RS232通信芯片。選取它的主要依據(jù)在于：?jiǎn)?V電源供電，與讀卡器里其它芯片的工作電壓相同；符合所有EIA/232E標(biāo)準(zhǔn)；多路輸入輸出。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

讀卡器工作的過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的程序執(zhí)行過(guò)程，要執(zhí)行一系列的操作指令，調(diào)用多個(gè)函數(shù)。其主要包括鍵盤掃描、LCD顯示、讀寫(xiě)E2PROM、讀/寫(xiě)卡及與上位機(jī)通信等。這一系列的操作必須按固定的順序進(jìn)行。在沒(méi)MF1卡進(jìn)入射頻天線有效范圍內(nèi)時(shí)，在LCD液晶上顯示當(dāng)前時(shí)鐘，當(dāng)有MF1卡進(jìn)入到射頻天線的有效范圍內(nèi)時(shí)，讀卡程序驗(yàn)證卡及密碼成功后，將卡號(hào)和讀卡時(shí)間作為一條記錄存入E2PROM存儲(chǔ)器中，并在LCD顯示器上顯示該卡的卡號(hào)等信息。讀卡器的主程序流程圖如圖4所示。

4 結(jié)論

本文從整體的角度，對(duì)非接觸式智能卡系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究，著重介紹了基于Philips公司MIFARE技術(shù)的非接觸式智能卡讀卡器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。該讀卡器能夠讀寫(xiě)距離在0～100mm范圍內(nèi)的符合IEC/IS014443 Type A標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式智能卡。讀卡器采用外接電源供電，具有蜂鳴器報(bào)警、系統(tǒng)時(shí)鐘、LCD顯示、3×2小鍵盤輸入和采用RS232接口同上位機(jī)通信的功能，能夠很好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。經(jīng)過(guò)努力，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，實(shí)際測(cè)試證明系統(tǒng)已能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈宇超.射頻識(shí)別技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2007，（1）：8-9.

[2]潘長(zhǎng)東.IC卡電能表的現(xiàn)狀與改進(jìn)[J].電測(cè)與儀表，2006，（8）：15-19.

[3]Rosenthall EM.Proceedings of the fifth Canadian Mathematical Congress[J].2006.110-112.endprint

通過(guò)對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)原理的研究，揭示了射頻IC卡系統(tǒng)的工作原理。介紹了Type A型常用的卡片MF1 IC S50和對(duì)應(yīng)讀卡器的設(shè)計(jì)方法和電路（使用專用射頻讀卡集成芯片RC500）。實(shí)際測(cè)試證明該讀寫(xiě)器完成了基本功能，運(yùn)行穩(wěn)定。

微控制器非接觸式IC卡讀寫(xiě)器MF-RC500射頻識(shí)別非接觸式智能卡又稱射頻卡，是近幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。它是根據(jù)射頻電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的，它的操作只需將卡放在讀寫(xiě)器一定距離內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。它成功地將射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來(lái)，將具有微處理器的集成電路芯片和天線封裝于塑料基片之中。讀寫(xiě)器采用兆頻段及磁感應(yīng)技術(shù)，通過(guò)無(wú)線方式對(duì)卡片中的信息進(jìn)行讀寫(xiě)并采用高速率的半雙工通信協(xié)議。其優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用范圍廣、操作方便。因此，在公交、門禁、娛樂(lè)場(chǎng)所等方面有廣泛的應(yīng)用前景。目前我國(guó)引進(jìn)的射頻卡主要以PHILIPS公司的MIFARE卡為主。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本IC卡讀寫(xiě)器擬以ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)作為微控制器，采用MF-RC500芯片作為射頻卡讀/寫(xiě)模塊，采用DS1302作為系統(tǒng)時(shí)鐘，以AT24C64作為不掉電存儲(chǔ)器，采用LCD顯示，并以RS232接口和計(jì)算機(jī)通信，組成一套功能齊全的非接觸IC卡讀寫(xiě)系統(tǒng)。當(dāng)IC卡在天線區(qū)域經(jīng)過(guò)時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)需求對(duì)IC卡進(jìn)行讀寫(xiě)，再把讀/寫(xiě)卡的時(shí)間一起存到存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)串口把相關(guān)讀/寫(xiě)卡信息讀到計(jì)算機(jī)上，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、報(bào)表和打印輸出等。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源模塊

該電源按常規(guī)設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)工作提供所需電源，其輸入為220V、50Hz交流電，輸出電壓等級(jí)為±5V，電路原理圖如圖1示。該部分主要采用78系列穩(wěn)壓器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，輸出電壓紋波小。當(dāng)所需電流超過(guò)穩(wěn)壓器標(biāo)定值時(shí)，可采用外接功率管的方法來(lái)擴(kuò)大輸出電流。市電交流220V經(jīng)變壓器降壓為交流6V，經(jīng)過(guò)全橋整流輸出直流電流，再經(jīng)過(guò)1000μF的電解電容濾波，除去整流后的交流成分，送至各三端穩(wěn)壓器，輸出需要的電壓。經(jīng)過(guò)各三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，在LM7805輸出端輸出+5V直流電壓，LM7905輸出的端輸出-5V直流電壓。

2.2 人機(jī)接口模塊

本系統(tǒng)的人機(jī)接口部分采用LCD顯示、3×2矩陣式鍵盤，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IC 卡的操作和系統(tǒng)設(shè)置等功能。LCD型號(hào)為ACM1602A，該字符型液晶顯示模塊由字符型液晶顯示屏，具有字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符，有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個(gè)58點(diǎn)陣字符或四個(gè)511點(diǎn)陣字符。

2.3 系統(tǒng)時(shí)鐘模塊

刷卡時(shí)要記錄刷卡的時(shí)間，用外接硬件實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的辦法，為系統(tǒng)提供一個(gè)準(zhǔn)確可靠的時(shí)鐘，用3V備用電池保證在系統(tǒng)掉電時(shí)也能正常走時(shí)，在此選用體積小、接口簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302。

在本設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)的P1.0-P1.2與DS1302進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘，其連接方法如圖2所示。

2.4 存儲(chǔ)模塊

在本設(shè)計(jì)中采用串行E2PROM芯片AT24C64作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。AT24C64是ATMEL公司生產(chǎn)的采用I2C總線標(biāo)準(zhǔn)常用的串行E2PROM存儲(chǔ)芯片，其支持I2C總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，64K（bit）存儲(chǔ)器容量，用兩根線與CPU構(gòu)成串行接口。

在系統(tǒng)中采用單片機(jī)的P3.3、P3.4口與AT24C64進(jìn)行連接，由于本系統(tǒng)中采用到的AT89S52單片機(jī)不具備I2C總線接口，因此采用軟件法加以解決。

2.5 MF-RC500讀寫(xiě)模塊

MF-RC500是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡系列。該讀卡系列內(nèi)部包括并行微控制器接口、雙向FIFO緩沖區(qū)、中斷、數(shù)據(jù)處理單元、狀態(tài)控制單元、安全和密碼控制單元、模擬電路接口及天線接口。MF-RC500外部接口包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線、電源等。MF-RC500的并行微控制器接口自動(dòng)檢測(cè)連接的8位并行接口的類型。它包含了一個(gè)雙向FIFO緩沖區(qū)和一個(gè)可配置的中斷輸出，這樣就為連接各種MCU提供了很大的靈活性。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的并行-串行轉(zhuǎn)換。狀態(tài)和控制部分允許對(duì)器件進(jìn)行配置以使性能調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。模擬電路包含一個(gè)具有非常低阻抗橋驅(qū)動(dòng)器輸出的發(fā)送部分，這使得最大操作距離可達(dá)100mm，接收器可以檢測(cè)到非常弱的應(yīng)答信號(hào)。

2.6 通信模塊

本智能卡讀寫(xiě)器采用RS232標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)讀卡器和上位機(jī)之間的通信，能實(shí)現(xiàn)RS232通信協(xié)議的芯片很多，MAX232是一款比較優(yōu)良的RS232通信芯片。選取它的主要依據(jù)在于：?jiǎn)?V電源供電，與讀卡器里其它芯片的工作電壓相同；符合所有EIA/232E標(biāo)準(zhǔn)；多路輸入輸出。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

讀卡器工作的過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的程序執(zhí)行過(guò)程，要執(zhí)行一系列的操作指令，調(diào)用多個(gè)函數(shù)。其主要包括鍵盤掃描、LCD顯示、讀寫(xiě)E2PROM、讀/寫(xiě)卡及與上位機(jī)通信等。這一系列的操作必須按固定的順序進(jìn)行。在沒(méi)MF1卡進(jìn)入射頻天線有效范圍內(nèi)時(shí)，在LCD液晶上顯示當(dāng)前時(shí)鐘，當(dāng)有MF1卡進(jìn)入到射頻天線的有效范圍內(nèi)時(shí)，讀卡程序驗(yàn)證卡及密碼成功后，將卡號(hào)和讀卡時(shí)間作為一條記錄存入E2PROM存儲(chǔ)器中，并在LCD顯示器上顯示該卡的卡號(hào)等信息。讀卡器的主程序流程圖如圖4所示。

4 結(jié)論

本文從整體的角度，對(duì)非接觸式智能卡系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究，著重介紹了基于Philips公司MIFARE技術(shù)的非接觸式智能卡讀卡器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。該讀卡器能夠讀寫(xiě)距離在0～100mm范圍內(nèi)的符合IEC/IS014443 Type A標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式智能卡。讀卡器采用外接電源供電，具有蜂鳴器報(bào)警、系統(tǒng)時(shí)鐘、LCD顯示、3×2小鍵盤輸入和采用RS232接口同上位機(jī)通信的功能，能夠很好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。經(jīng)過(guò)努力，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，實(shí)際測(cè)試證明系統(tǒng)已能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈宇超.射頻識(shí)別技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2007，（1）：8-9.

[2]潘長(zhǎng)東.IC卡電能表的現(xiàn)狀與改進(jìn)[J].電測(cè)與儀表，2006，（8）：15-19.

[3]Rosenthall EM.Proceedings of the fifth Canadian Mathematical Congress[J].2006.110-112.endprint