基于89C51单片机的IC卡读写控制系统设计.doc

学号：1403054623毕业设计（论文）题 目：基于89C51的IC卡读写控制系统设计作 者届 别2007系 别物理与电子信息系专 业电子信息工程指导老师职 称副教授完成时间2007.01~2007.05毕业设计（论文）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 Being interface device of IC cards, the IC card read-write terminal is necessary in all IC card information management systems. Besides fulfilling the base function of IC card data reading and writing, IC card read-write terminals also need other functions such as collecting data transferring, user command inputting and display message outputting, control interface providing, data encrypting and so on. To design a read-write terminal with needed functions and excellent performance is a key to composing an efficient IC card management application system. This paper introduces the designing of a type IC card read-write terminal mainly. The terminal is a MCU embedded application system.The paper has introduced the reading and writing technique of IC card data.The paper has specified the software and hardware realization of IC card data reading and writing on the base of SLE4442 which is a kind of Smart Card with Security Logic made by SIEMENS.Keyword: Micro controller unit ;IC card; Control system目 录摘 要 IABSTRACT II目 录 III图表目录 IV第一章 绪 论 11.1 引言 11.2 IC卡的发展和使用情况 11.3 IC卡应用技术 2第二章 SLE4442卡接口电路和读写控制 52.1 接触式IC卡的接口电路和一般控制 52.1.1 IC卡供电电路 52.1.2 IC卡卡座接口电路 52.2 SLE4442芯片 62.2.1 芯片的特点 62.2.2 芯片的引脚配置 62.2.3 芯片的功能 7第三章 系统的软硬件实现 103.1 读写终端整体结构设计 103.2 控制芯片AT89C51 113.2.1 主要功能部件 123.2.2 AT89C51接口分配及系统电路设计 123.3 AT89C51与IC卡接口电路 133.4 键盘及其接口技术 143.5 显示器接口设计技术 173.5.1 LED显示器基本原理 173.5.2 LED显示电路的软件和硬件设计 183.6 IC卡读写程序设计 203.6.1 IC卡的命令格式 203.6.2 IC卡读写程序 20第四章 IC卡系统安全问题 234.1 对IC卡及其系统的潜在攻击 234.2 IC卡管理系统的安全性考虑 24第五章 总结与展望 26参考文献 27致 谢 28附 录 29图表目录图2.1 IC卡接口设备的供电回路 5图2.2 IC卡的卡座接口电路 6图2.3 SLE4442芯片引脚图 7表2.1 芯片引脚功能 7图3.1 读写器方框原理图 10图3.2 89C51内部结构 12图3.3 AT89C51最小系统 13图3.4 IC卡与单片机接口电路原理图 14图3.5 4*4矩阵键盘示意图 15图3.6 键盘扫描流程图 17图3.7 显示电路示意图 19表3.1 IC卡命令格式及功能 20图3.8 复位和应答模式图 21图3.9 命令模式时序图 21图3.10 输出数据模式时序图 21图3.11 图数据处理模式时序图 22I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1.2 IC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。

1.3 IC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、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。