基于单片机的数字式音乐盒的毕业设计说明

1、摘 要随着改革开放的深入和市场经济体制的不断完善,传统的人工收费方式己越来越不适应现代化管理的需要。随着电子技术和通信技术的发展,公交系统与IC卡技术相结合成为发展的必然要求,使公交汽车自动收费的实现从技术上成为可能。本文以非接触式IC卡读写器为设计对象,研究了系统的总体结构。以8051单片机为核心,根据公交IC卡控制系统的性能指标,采用无线射频技术,运用一套合理的安全管理策略,完成公交非接触式IC卡控制系统读写器的硬件设计及软件设计。并开展了对非接触式IC卡控制系统的安全性研究,在本文最后重点论述了系统中心管理的分析与设计。关健词: 读写器；非接触式IC卡；系统安全；中心管理AbstractWith the deepening reform and opening up,traditional combination of public traffic charging system use manual-observed combination of public traffic monitoring system is not suit for the requirement.W

2、ith the development of electronic technology and communication technology,the combination of public traffic system and IC card technology becomes inevitable request for development.Various automatic meter charging systems have emerged as the times require.The says as designed object is for the RF reader of the contact-less IC card,according to the design needs of the controlling system which is owned for public traffic IC card,the overall technical blue print is studied.It used 8051 as the core,

3、adopted RFID technology and some information security strategies.Then the hardware and software design of the RF interface coprocessor has been finished.However,The research on the information security of the design has been done.This paper puts emphasis on the analysis and design of system center administration.Keywords:RF Reader and Writer; Contact-less IC Card; System Security; Center Administration目录第一章 绪论11.1设计概述11.1.1设计背景11.1.2 设计的意义21.2 IC卡技术的应运和发展21.3 系统设计目标及原则31.3.1系统的设计目标31.3.2 系统的设计原则

4、41.4 论文的组织结构4第二章 总体设计52.1系统总体结构52.2方案论证确定52.2.1 IC卡类型选择52.2.3 单片机选择7第三章 系统硬件设计83.1 单片机概述83.1.1 8051单片机结构和原理83.1.2存储器133.1.3专用寄存器SFR简介143.1.4中断163.1.5 定时/计数器193.1.6 串行通信213.1.7 单片机的工作过程223.2 外部存储器扩展模块233.3 监控电路263.3.1概述263.3.2 DS1232的结构及特点263.3.3 DS1232接口电路283.4 键盘输入模块293.4.1 可编程并行I/O芯片8255293.4.2 键盘接口电路313.5 显示模块323.5.1 MC14499323.5.2 显示接口电路333.6 蜂鸣器驱动电路设计343.7 通信模块343.7.1 MAX232343.7.2 通信接口电路353.8 读写器接口模块363.8.1读写器芯片MFRC500363.8.2 Mifare 1型非接触式IC卡373.8.3 天线的设计393.8.4MFRC500与8051的接口电路403.9 电源电路4

5、0第四章 系统软件设计42第五章 系统安全设计455.1 IC卡的安全认证455.2 交易数据安全的要求475.3网络通信安全475.3.1 概述475.3.2 安全威胁的原因和常见攻击方式475.3.3 网络安全设计的目标485.3.4 通信安全技术495.4信息安全与系统安全49第六章 系统管理中心516.1 发卡系统设计516.2 系统管理中心售卡充值536.3 数据采集系统546.4 系统中心清算功能566.5 黑管理57第七章 总结58参考文献59外文翻译60外文原文60译文66致 71附录 主程序及子程序72 / 第一章 绪论1.1设计概述1.1.1设计背景公共交通是城市交通建设的主体,其公交运营工作的质量和效率会直接影响到人们的日常生活和工作。而部分城市公交公司现行的售票方式已滞后于公交事业的整体发展,无人售票存在运营效率低,易收残币、假币、破币,对公交的社会效益和经济效益,城市形象都有消极的影响。手工的传统的低效率的工作方式已经不能适应城市公共交通事业的发展。伴随着微电子技术的发展和IC卡应用在各行业的实施,近几十年来,国际上盛行智能公交ITS利用先进的电子技术对公交系

6、统进行全面的管理,中国自金卡工程启动以来,国IC卡的应用迅速发展,信息技术逐步深入到基础设施的运转和管理中。近几年来,城市公交系统逐渐开始将IC卡技术应运于公交收费系统,不仅实现自动收费,电脑结算,而且缩短运行时间；减少点钞人员和管理环节,杜绝贪污,减少假币、假票,加速了资金周转,促进企业信息管理系统的完善,带来了管理机构和管理方式上的巨大变化。因此,IC卡应用的推广,可以改变城建系统企业传统的管理服务方式,提高企业劳动效率,使企业经济效益和服务水平明显提高,并对提高城市形象起到了极大的推动作用。实践证明,以非接触IC卡为支付介质的建设事业IC卡应用系统建设在城市公交、轨道交通、出租车、轮渡、高速路、停车场、公园景点等小额支付领域所表现的方便、快捷的卓越性能,是传统的磁卡和接触式IC卡不可比拟的。非接触IC卡的推广应用为公交支付提供了安全可靠,方便高效的支付方式和完整的业务处理系统,为提高公交行业的服务质量,树立公交行业优质高效服务的新形象,奠定了坚实的技术基础。同时,为城市居民的出行提供了极大的方便。也为银行更进一步地发展持卡消费,创造了良好的条件。因此,随着智能公交概念的提出和智能

7、卡的深入发展,公交系统与非接触IC卡技术相结合成为发展的必然要求。公共交通实行一卡通也是大势所趋。但任何新事物都有缺乏经验的一面,也会出现令人无法预料的新情况,诸如卡丢失后无法挂失、卡存储信息不全及充值烦琐等问题。所以如何建立整个城市围的公交车收费系统,并利用现代计算机和通讯技术,实现乘客IC卡系统的集中化及现代管理,改善公交车、售卡充值点和公交公司之间的数据通讯能力,促进各级部处理手段和办公效率的全面提高,已成为公交企业当前急待解决的问题。1.1.2 设计的意义主要从经济效益和社会效益两个方面来讲设计的意义。1 经济效益 加快乘客上车速度,减少车辆停站时间,加速车辆周转等于减少车辆。促进管理,加强经济改革,最终减少公交企业亏损。 及时掌握客流情况,科学合理调度而创造效益。 可以节省无人售票点钞工作人员的费用。 IC卡表面的封装广告和冠名权为运营公司带来直接的收益。 采用预收费的方式,增加企业周转资金。 有效制止了假币的流通。2 社会效益 提高公共交通的服务档次,符合建设国际城市的目标。 方便市民,减少社会现金流通量。 提高车辆运行效率,节省乘车时间。 收费及统计全面自动化管理,有效堵

8、塞漏洞,杜绝可能发生的管理人员贪污及假票现象。提高城市市政交通的信息化管理水平,响应国家促进城市信息化建设的号召,提升当地的城市面貌,为城市的发展带来新的商机。改善了市政秩序,为市民做实事。1.2 IC卡技术的应运和发展IC卡概念是20世纪70年代初提出的,法国布尔公司年于1976年首先创造出IC 卡产品,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,提高了人们的生活水平,满足了工作的现代化需求。IC卡的英文全名是Integrated Circuit Card,IC卡将具有存储,加密,数据处理能力的一个或多个集成电芯片镶嵌于塑料卡片之中的,既具有智能性,又便于携带的卡片。而非接触式IC卡是世界上最近几年发展起来的一项新技术,它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来.这一新技术结束了IC卡无源可工作和卡片免接触工作这一难题,是电子器件应用发展过程中的一大突破。非接触IC卡和接触IC卡相比具有可靠性高、操作方便、防冲突、可适合于多种应用、加密性能好等优点。IC卡具有信息存储量大,数据性好,可反复读写,易于管理等优点,因而发展迅速 ,在金融、通信、

9、交通等众多领域这后来居上,已成为信息时代这不可缺少的重要工具之一,广泛地应用于社会事业的各个领域,出现在人们的日常生活中。IC卡不仅改进了现有多种卡的使用方法和功能作用,它还不断开创出新的应用发展领域。IC卡的产生现代信息的处理和传递提供了一种全新的手段,它一出现就备受关注和重视。1987年起,国际化标准组织ISO专门为IC卡制订了国际标准。国际标准的制订为IC卡在全世界围的推广和应用,为IC卡在使用过程中的规化创造了前提和条件。从技术角度看,在IC卡应用过程中有以下几个发展趋势。1 从存储器IC卡同CPU卡方向发展。现在全国发行的IC卡中,90%以上是采用存储器IC卡。随着应用要求提高,且CPU卡价格下降,在今后几年,CPU卡的应用总量将呈大幅度上升趋势:2 非接触式IC卡应用将大幅度增加。目前,非接触式IC卡已成为世界智能卡发展的主流。非接触式IC卡十分适用于地铁、公交、自来水、燃气等收费的日常生活消费领域,在我国已开始使用。下一代最具有前途的IC卡是接触式IC和接触式IC卡的复合卡,对于需要特别灵活的多用途应用来说,它既能提供接触式应用,又有非接触式应用功能,为产品提供十分灵活的选择。3 对IC卡安全性提出越来越高的要求。金融IC卡、个人等应用要求IC卡具有高安全性,要求应用程序在一个安全环境中装载和运行。一方面要求IC卡本身具有高安全性,具有DES加密算法和有512位或1024为公开密钥计算能力和加密卡可满足不同安全等级的要求;另一方面要加强IC卡安全管理, 密钥管理尤其重要。4 一卡多用是IC卡发展的大方向。为了方便人们使用,同时规应用市场,提高应用水平,需

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