毕业设计论文—基于单片机控制的IC卡食堂售饭机的开发的毕业设计-精品.doc

论文）目 录1 引言 11.1 智能IC卡的简介 11.2 国内外IC卡的应用现状及发展 21.3 IC卡的分类特点及国际标准 31.4 本课题所研究的内容 42 方案论证与确定 62.1 IC卡食堂售饭机的主要功能特点及消费模式 62.2 IC卡售饭机硬件设计方案 73 硬件设计 93.1单片机AT89C51 93.2 IC卡芯片技术 123.3 卡座接口电路即卡上电控制电路 153.4 RS485接口电路 163.5 掉电保护电路 183.6 数据存储器与译码器 193.7 地址锁存器 203.8 显示器 213.9 键盘 223.10 电源 234 IC卡食堂售饭机软件设计 244.1 主程序流程图 244.2 窗口机程序流程图 254.3 读卡器软件程序 265 系统安全维护 325.1 提高系统安全性的措施 325.2 提高对IC卡操作可靠性的措施 326 结论 34参考文献 35致 谢 36附录一 程序清单 37附录二 硬件连接图 401 引言1.1 智能IC卡的简介随着社会的进步和现代化程度的不断提高，人类所拥有的信息种类和数量都在成倍增加，人们每天都要处理许多与个人有关的信息，如购物、打、交水费、电费、到银行存款取款等，这样就需要携带多种票证、现金、单据，给人们带来极大的不便和不安全感。

于是，人们开始寻求一种具有支付、查询、密码查验等多功能及携带方便、安全可靠的“卡”IC卡就是随着计算机技术、微电子技术和信息化技术的发展应运而生的一种现代社会重要的信息载体和交易工具1972年，法国人罗兰·莫雷诺(Roland Moreno)第一次将可进行编程设置的IC芯片放在卡片中，使卡片具有了存储、加密及数据处理能力等功能IC卡又称集成电路卡(Integrated Circuit Card)，或叫智能卡（Smart Card）,它是将集成电路芯片镶嵌于塑料基片之中，并被封装成卡片的形式，其外形与普通信用卡完全相同，尺寸大小符合ISO7816标准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，被广泛地应用于移动数据计算场合，如医疗卫生、保险、金融、交通、电信、国防以及日常生活等各个领域IC卡不仅改进了现有多种卡的使用方法和功能作用，它还不断开创新的应用领域虽然IC卡本身并不创造任何价值，但是，如果将IC卡和其它设备组成系统就能够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。

而我国的金融和非金融产业部门都已经认识到发展IC卡产业对加速我国国民经济信息化的重大作用因此，与国外有关公司合作，引进制卡、读卡设备及应用的先进技术，成立了有关集团、公司，以加速我国IC卡的应用和发展我国的“金卡工程”，其目的也在于推广IC卡，使其逐步成为各个行业的通用信息载体在当今社会，作为包括微电子技术的一种成熟的高科技产品，IC卡提高了人们生活和工作的现代化程度，已成为一个国家科技发展水平的标志之一国际上不少国家由于受到当时历史条件和技术发展的限制，都是先发展磁卡，其中大多数国家磁卡已经发展得相当普遍，拥有数量庞大的磁卡应用设备，若要将其完全改造成IC卡读写设备将是相当困难的IC卡可以最有效地杜绝恶性透支，便于正常用款、存款，其内部有各种安全措施，可免除伪造，它无须计算机网络的实时支持，可脱机作业，还可以实现一卡多用[1]近年来，由于计算机技术、微电子技术、信息化网络技术的飞速发展，促使IC卡向着多品种高层次方向发展，应用领域也不断扩展，IC卡市场不断拓宽，市场竞争更加激烈纵观IC卡市场，规模不断扩大，销售量大幅度增加然而，从国际市场看，发展很不平衡，全球IC卡市场基本上被法国、美国、日本垄断。

目前，我国对IC卡产业的发展也极为重视，下面就国内外IC卡应用状况及发展趋势作一简述1.2 国内外IC卡的应用现状及发展 (一）法国法国是IC卡的诞生地，它是推出IC卡最早和使用IC卡最多的国家，也是生产厂商最多技术水平领先的国家，仅1989年就达近500万张，几乎占全球该领域IC卡用量的1/10该国生产IC卡的厂商很多，比较著名的有Gemplus、SAGEM、Bull、CKD、ESD、CIS、 SGI公司等现以Gemplus公司为例，该公司是世界上最大IC卡制造商之一，也是世界IC卡技术和应用领域的开拓者和领导者，在公用、移动通信、电子钱包、信用卡、收费电视、医疗保险、门禁识别、交通管理等应用领域均处于世界领先地位，目前月产量已超过3000万张，销往近70个国家，几乎占全世界市场的50%，而且年年还在创新，发展新品种，该公司在世界各地设立了不少分支机构，提供多种技术服务[1] （二）美国 美国在磁卡研制的应用方面居世界之冠，网络通信又很发达，为了保护己有设备的投资，不急于用IC卡来取代磁卡，因此IC卡的应用方面不如法国和日本，但在安全技术等领域的研究方面领先其他各国近几年，生产厂商越来越多，如DATA、ATMEL、LogiCard、Personal Computer Card Corp、ASI及Battelle Memorial Institute等。

以DATA Card公司为例，它是世界有名的IC卡及系统服务公司之一，该公司生产的IC卡销往90多个国家和地区，很快使其IC卡产业超过法国和日本，而居领导地位美国IC卡市场在军用与银行业务方面远远超过其它应用领域，所以美国在IC卡技术及其安全可靠性方面，很快会在全球范围内处于领导地位，对法国和日本IC卡产业的冲击将越来越大 （三）日本日本在法国人发明IC卡的同年，也推出了IC卡，卡片上有一个或多个芯片，能产生特殊信号，此卡很快进入市场并推广应用1954年IC卡首先用于银行的资产管理，1985年用于医疗卫生健康管理系统，1986年销售IC卡近25万张，1989年销售IC卡约100万张，1995年增至200万张，1997年成倍增长，IC卡制造厂商越来越多，除官方外，仅地方公司就有Fujistu、Qmron、Toshiba、Top Panprinting、Casiomicro Card等，为夺取IC卡市场优势，日本政府和地方都积极参与IC卡的研制、发行及应用推广工作，使IC卡产业的各个环节都得到顺利发展，毫无疑问，日本IC卡产业的发展也会对美国、法国等构成威胁，将使国际IC卡市场竞争更加激烈[6]。

我国的信用卡正跳过磁卡发展阶段而直接进入IC卡时代，国内先后组建华旭、华鑫集团公司等，出现了一批科研及生产、经营单位1996年10月，国内第一张从芯片设计、研制到卡片制作生产全部国产化的中华IC卡顺利通过技术鉴定，哈尔滨工业大学微电子中心与航天金卡电子公司联合研制成功的HWZ——201型IC卡也在96年底鉴定，该逻辑加密型IC卡芯片用1微米CM0S与EEPROM工艺小批量生产，据称一年内可提供10万张IC卡目前，国内IC卡装配生产线较多，它们采用国外芯片，生产能力未充分发挥，97年研制出加密算法，IC卡操作系统DOS，着手开发智能IC卡，其CPU芯片拟先用国外芯片，而操作系统采用国产的，国内IC卡应用市场发展迅猛，截止1998年6月，7家银行共有发卡机构2023个，发卡量2040万张，取现网点24万多个，自动柜员机ATM7万多台，估计在今后的几年里IC卡需求将会呈爆炸性增长 目前国内IC卡的应用已跳出单一的银行业务与传统的信用功能，与其它产业联袂发展，它的付费功能，可用于交水电费、费、车船费，甚至医疗费、保险费等我国目前正按多种使用要求开发IC卡新品种，以便最大限度地发挥IC卡的各种功能和作用[2]。

1.3 IC卡的分类特点及国际标准IC卡分3种：IC贮存卡、加密IC卡和CPU卡：表1-1 3种IC卡主要性能比较指标IC 贮存卡加密IC卡CPU卡防伪性差好最好使用寿命（次）100000100000100000数据保存期（a）10-10010-10010-100价格（元/张）10-10010-100100-1000①IC贮存卡是将电可擦读写EEPROM封装在塑料卡中构成，该卡中的数据只要按规定的时序就可全部读出，数据安全性不高；②加密IC卡内部芯片是由贮存器及加密逻辑保护存贮器组成，只有密码正确后,才能读写，如果反复试探，该卡就会自毁，数据安全性较高；③CPU卡由专门的微处理器及其它一些相应的逻辑电路组成，可支持复杂的加密运算,数据安全性最高[2]由于采用了当今最先进的半导体制造技术和信息安全技术，IC卡相对于其它种类的卡具有以下四大特点:①存储容量大，内部有RAM、ROM、EEPROM等存储器，使得卡上可存储文字、声音、图形、图像等各种信息；②体积小，重量轻，抗干扰能力强，便于携带，易于使用；③安全性高，IC卡从硬件和软件等几个方面实施其安全策略，可控制卡内不同区域的存取特性；④对网络要求不高，IC卡的安全可靠性使其在应用中对计算机网络的实时性、敏感性要求降低。

IC卡的国际标准遵守国际标准化委员会（ISO）和国际电子技术协会（IEC）的标准，共分为五项：①ISO7816-1：规定了IC卡的物理特性、尺寸、机械强度等性能指标；②ISO7816-2：规定了8个电触点的尺寸、位置及信号的作用，ISO7816-2标准规定8个信号的作用如下:C1C2C3C4C5C6C7C8C1：Vcc电源 C2：RST复位信号C3：CLK时钟信号C4：保留C5：GNDC6：Vpp编程电压C7：I/O数据信号C8：保留③ISO7816-3：规定了电信号的电气特性和传输协议；④ISO7816-4：规定了行业间的交换命令；⑤ISO7816-5：应用标识符的编号系统和注册过程[12]1.4 本课题所研究的内容IC卡食堂售饭机主要应用在就餐人数密集的食堂微机收费系统它以先进的单片机技术与大规模集成电路技术及IC卡技术相结合而发展取来的具体设计内容如下：l 单片机最小系统的设计；l 卡座接口电路及卡上电控制电路选择及设计l 掉电检测及掉电保护电路设计l 日历/时钟电路设计；l 键盘显示电路的设计；l RS232/485串行通信接口电路l 软件部分：汇编语言程序设计IC卡食堂售饭机是专为食堂售饭而开发的智能终端，它克服了以往使用菜票的诸多缺点，方便就餐人员用IC卡与食堂结算。

用餐者到食堂吃饭前，先交一定数额现金作为预买饭菜票，建立售饭机的系统后，管理部门会使用上位机应用软件，通过IC卡读写器将用户信息写入IC卡并交予用户，每个用户就拥有一个自己的饭卡，用于存储用户的姓名、编号、金额等相关信息用户到食堂用餐时只需将IC卡插入食堂售饭机窗口，由售饭者操作输入菜号和金额，售饭机自动用卡中金额减去应付金额，即可在面对售饭者和用餐者的两面双屏显示卡中余额、本次售饭金额、日历、时间，整个售饭过程，就餐人员和售饭员互相监督，如不正确，可以马上改正当工作人员每天汇总金额时，只需把采集卡插入售饭机中，售饭机就能把收款金额写入采集卡中，方便快捷2 方案论证与确定2.1 IC卡食堂售饭机的主要功能特点及消费模式随着计算机技术的不断发展,将计算机技术用于食堂餐饮业管理成为可能IC卡食堂售饭机的使用,将一改食堂传统的手工管理的状况,使。