毕业论文非接触式IC卡读卡器.doc

. 目录1 引言11.1 课题背景11.2 设计的目的和意义22 IC卡简介32.1 “卡”的发展历程42.1.1 光电（检测）卡42.1.2 磁卡52.1.3 IC卡52.2 IC卡的分类62.2.1 根据卡集成电路划分62.2.2 根据应用领域划分62.2.3 根据数据交换界面划分72.2.4 根据数据传输方式划分92.3 非接触式IC卡122.3.1 非接触式IC卡具有的优良特性152.3.2 非接触式IC卡的分类162.3.3 非接触式IC卡的工作方式162.4 IC卡的国际标准182.4.1 接触式IC卡的国际标准182.4.2 非接触式IC卡的国际标准193 系统的总休设计203.1 射频卡部分203.2　系统的主控模块213.3　系统的读写模块233.4　系统的通信模块234 系统电路设计244.1　电源电路254.2　复位电路264.3系统时钟电路4.4 蜂鸣器电路4.5 射频卡读写电路4.6　串行通信电路5 系统软件设计5.1 通信协议设计5.1.1 数据帧格式5.1.2 CRC校验算法5.2 数据表达方式5.3系统工作的流程5.3.1复位5.3.2 状态初始化5.3.3 流程图6 测试报告7 结论致 参 考 文 献THE DESIGN OF CONTACT-LESS IC CARD READER附录1 系统整体电路图附录2 程序源代码1 引言1.1 课题背景当今世界微电子技术和IT技术的发展日新月异，信息技术已广泛地渗透到社会生活的各个领域，在经济和社会发展中发挥着越来越重要的作用。

作为信息技术领域发展的分支——智能卡即IC（Integrated Circuit）卡的出现，就以其超小的体积、先进的集成电路芯片技术以与特殊的措施和无法被破译与仿造的特点，颇受人们的青睐，这种将微电子技术和计算机技术结合在一起的精灵，提高了人们生活和工作的现代程度早期的IC卡都是有触点的，目前IC卡正向非接触，智能化方向发展，已出现了无触点的IC卡即非接触IC卡一个非接触IC卡部结构示意图如图1-1所示图1-1 非接触式IC卡部结构图非接触式智能IC卡是一种射频卡，是近几年发展起来的一项新技术它没有接触式IC卡的电气触点，而是通过无线电波进行数据传输，相对于传统的接触式IC卡,非接触式IC卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障此外，非接触式卡表面无裸露的芯片，无须担心芯片脱落、静电击穿、弯曲损坏等问题，既便于卡片的印刷，又提高了卡片的使用可靠性因而正以惊人的速度得到推广它的迅猛发展大有替代各种磁卡和接触式IC卡这势毫无疑问，集众家之优的非接触式IC卡将在身份识别、金融、证券、电子货币、公共交通、铁路、电信、医疗、商业、工商管理、技术监督、企业管理、智能楼宇、小区物业、社会保障、教育管理、仓储运输等诸多领域独住房领风骚。

1.2 设计的目的和意义现在我国已经开始在很多城市的公共交通、考勤系统、第二代、校园一卡通等方面都大量使用非接触式IC卡，因此各种的IC卡读写器也随之涌现，不同的读卡器之间的性能和价格都不同在现阶段国使用的读卡器的核心射频电路读写芯片基本上都是使用Philips、TI、ATMEL等国外公司的专用集成电路芯片，特别是用Philips公司所生产的RC500或RC531芯片制作的读卡器占有较大市场份额这些射频芯片外围电路简单，设计方便，但由于该类芯片价格较贵，因此限制了一些对成本要求比较苛刻的场合使用而未得到较好的推广本设计是以ATMEL公司的AT89C52单片机和该公司TEMIC系列射频卡的读写基站芯片U2270B为核心而设计的一款实用型IC卡读写器本非接触式IC卡读写器系统的硬件由单片机、非接触式IC卡读写部件、接收和发送线圈、电源、复位和蜂鸣器电路与与上位机（PC机）的通信接口等构成加上通过周密的程序控制完成对非接触式IC卡片的读写并可通过串行通信接口与PC机的异步通信口进行通信本设计以实用为出发点，以迅速、简捷、方便、可靠、稳定对非接触式IC卡的数据进行读写操作为目的，并作为对非接触式IC卡应用的桥梁，使非接触式IC卡的应用领域进一步扩展。

2 IC卡简介2.1 “卡”的发展历程随着科学技术的不断进步，“卡”的类型与相关的设备也在不断的发展、变化、更新，应用围也随之更加广泛从信息的载体上来看，主要有光电（检测）卡、磁卡、IC卡等2.1.1 光电（检测）卡常用光电（检测）卡有两种，一种是打孔光电卡，即在专用的PVC塑料片上加工出特定的密码通孔，用专门的光电读卡器来读出这些密码孔所代表的信息由于光电信息外露，易于伪造，使用中难于再次写入信息，且易于折断，所以应用围很窄，逐渐为其它产品所替代；另一种是条形码卡，把条码制在专门的卡片上，即是条形码卡，目前主要用作ID卡，即作为身份识别用，它成本低，技术成熟，制作简单，但信息外露、性极差，故而被磁卡和IC卡所代替2.1.2 磁卡磁卡是利用贴在卡上的磁条来记录持卡人的、等信息的磁条表面涂有磁性材料，当读卡设备的磁头掠过磁条时，就可以对磁卡进行读写操作由于出现得较早，且容易生产和推广，目前世界围磁卡的发行量已超过数十亿磁卡的阅读器很便宜，但读写器较贵，由于一般的应用中，磁卡只记录个人等只读信息，使用时并不往卡中写信息，所以磁卡在金融领域用得比较广泛但磁卡仍有其不足之处： 首先，磁卡性差，虽然比光电卡的性好，但磁条上的信息还是比较容易读出，非法修改磁条上的容也较容易，所以大多情况下磁卡都是作为静态数据输入使用。

虽然第3磁道可读写，并且有金额字段，也只是用于小金额的应用领域，例如卡另外，磁卡应用方式比较单一、受限制，磁卡的方便应用需要有可靠的计算机系统和中央数据库的支持，在金融行业，作为金融交易卡的磁卡，一般配合强大、可靠的计算机网络系统使用，金额、交易记录等信息，均保存在金融机构计算机的数据库中，用户所持的卡片只是提供用户的主等索引信息，便于在数据库中迅速找到用户数据但由于其应用方式是集中式的，这给用户在异地使用磁卡带来了很大的不便2.1.3IC卡 IC卡是集成电路卡(Integrated Circuit Card)的简称，也叫做灵巧卡(Smart Card)或智能卡(Intelligent Card)的它诞生于1970年，法国人罗兰德·莫瑞诺（Roland Moreno）第一次将可进行编程设置的IC卡芯片放于卡片中，使卡片具有多种功能而形成了世界第一IC卡，并将这项技术应用到金融、交通、医疗、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此后的时间里，随着大规模集成电路技术的成熟，IC卡技术也日趋成熟，各种各样的IC卡也不断涌现2.2 IC卡的分类 从IC卡诞生至今的三十多年里，随着超大规模集成电路技术、计算机技术以与信息安全技术等的发展，IC卡种类更加丰富，技术也更趋成熟，已在国外得到了广泛的应用。

以下将从不同的角度对IC卡进行详细分类和简单分析2.2.1 根据卡中所镶嵌的集成电路的不同可划分n 非加密存储器卡（Memory Card） 卡的集成电路芯片主要是EEPROM，具有数据存储功能，为了能把它封装在0.76mm的塑料卡基中，特制在0.3mm的薄型结构存储卡属于被动型卡，通常采用同步通信方式这类卡信息存储方便，使用简单，价格便宜，很多场合可替代磁卡，但由于其本身不具有数据处理功能和硬件加密功能, 因此，只能用于性要求不高的应用场合例如医疗上用的急救卡、餐饮业用的客户菜单卡常见的存储卡有ATMEL公司的AT24C16、AT24C64等n 逻辑加密存储器卡（Security Card）在非加密存储器卡的基础上增加了加密逻辑电路，加密逻辑电路通过校验密码方式来保护卡的数据对于外部访问是否开放，采用同步方式进行通信，且该类卡片储量相对较小，价格相对便宜，但只是低层次的安全保护，无法防恶意性的攻击适用于有一定要求的场合，如食堂就餐卡、卡、公共事业收费卡常见的逻辑加密卡有SIEMENS公司的SLE4442、SLE4428，ATMEL公司的AT88SC1608等n CPU卡也称智能卡，卡的集成电路中带有微处理器CPU、存储单元（包括随机存储器RAM、程序存储器ROM（FLASH）、用户数据存储器EEPROM）以与芯片操作系统COS。

装有COS的CPU卡相当于一台微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时具有命令处理和数据安全保护等功能CPU卡的容量有大有小，价格比逻辑加密卡要高但CPU卡的良好处理能国和上佳的性能，使其成为IC卡发展的主要方向CPU卡适用于何密性要求特别高的场合，如金融卡、军事密令传递卡等国际上比较著名的CPU卡提供商有Gemplus、G&D、Schlumberger等n 超级智能卡在CPU卡的基础上增加键盘、液晶显示器、电源，即在为一超级智能卡，有的卡有还具有指纹识别装置VISA国际信用卡组织试验的一种超级卡即带有20个健，可显示16个字符，除有计时、计算机汇率换算功能外，还存储有个人信息、医疗、旅行用数据和等2.2.2 按照应用领域来分n 金融卡也称为银行卡，又可分为信用卡和现金卡两种前者用于消费支付时，可按预先设定额度透支资金；后者可作为电子钱包或者电子存折，但不能透支n 非金融卡也称也非银行卡，涉与围十分广泛，实际包含金融卡这外的所有领域，诸如电信、旅游、教育和公交等等2.2.3 根据卡与外界数据交换的界面不同划分n 接触式IC卡接触式IC卡是将IC芯片封装在一个的标准PVC卡中，靠裸露的芯片与读写器卡座之间的直接接触来读写数据的，国际标准ISO7816对此类卡的机械特性、电器特性等进行了严格的规定。

n 非接触式IC卡该类卡与IC卡设备无电路接触，而是通过非接触式的读写技术进行读写（如光或无线技术）其嵌芯片除了CPU、逻辑单元、存储单元外，增加了射频收发电路国际标准ISO/IEC10536、ISO/IEC14443等标准，系列阐述了对非接触式IC卡的规定该类卡一般用在使用频繁、信息量相对较少、可靠性要求较高的场合2.2.4根据卡与外界进行交换时的数据传输方式不同划分n 串行IC卡：IC卡与外界进行数据交换时，数据流按照串行方式输入输出，电极触点较少，一般为6个或者8个由于串行IC卡接口简单、使用方便，目前使用量最大国际标准ISO7816所定义的IC卡就是此种卡n 并行IC卡：IC卡与外界进行数据交换时以并行方式进行，有较多的电极触点，一般在28到68之间主要具有两方面的好处，一是数据交换速度提高，二是现有条件下存储容量可以显著增加2.3 非接触式IC卡非接触式IC卡由IC芯片、感应天线组成，并完全密封在一个的标准PVC卡中，不易受外界的不良因素影响非接触式IC卡与读写器之间通过无线电波来完成读写非接触式IC卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的L/C产生谐振，产生一个瞬间能量来供电给芯片工作。

另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、存储等，并返回给读写器由非接触式IC卡所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是操作过程都得到了很大的简化，同时借助于先进的管理软件，可脱机的操作方式，都使数据读写过程更为简单2.3.1 非接触式I。