IC卡身份识别数据通信毕业设计终稿.doc

摘 要IC卡技术自问世以来，一直在持续而迅猛地发展。现在，IC卡广泛应用于电子支付，考勤管理，移动通信，硬件或软件的防盗版，身份识别，医疗卫生和下颌会保险等领域。对于我们电子信息等专业的学生来说，IC卡技术已成为必须掌握的一门实用技术。IC卡技术是一门综合型应用技术课程，内容涉及模拟与数字电子技术，单片机及接口技术，串行通信，信息编码和密码学等方面。模拟与数字电子技术哈单片机及接口技术是必备基础。此次设计从应用的角度出发，介绍了当前已有的几种IC卡的基本原理，主要特点和应用方法，对应用IC卡涉及到的串行通信，信息编码和密码学等知识能够有所了解。通过此次设计，可以全面系统地掌握各种类别的IC卡及其相关知识。近年来发展起来的非接触IC/ID卡识别技术在身份识别等信息化领域得到了广泛的应用。第二代身份证、门禁卡、交通卡等都逐渐应用于人们的日常生活中。随之而产生的识别技术也由最初的证卡识别过渡到指纹识别、人脸识别等。网络系统的进一步完善，身份识别系统的技术含量从ID卡识别系统、指纹识别系统、到人脸识别系统，证明了我国科学技术日新月异的发展速度。此次设计分为几个部分。第一部分介绍了一些相关的基础知识，主要包括IC卡的概念，穿行数据通信原理和IC卡主要技术标准的简介，第二部分为IC卡身份识别开关的设计,包括硬件设计和软件设计等。关键词：IC卡、身份识别、数据通信AbstractSince the advent of IC card technology has been in continuous and rapid development. Now, IC is widely used in electronic payment cards, attendance management, mobile telecommunications, hardware or software anti-piracy, identification, health care and lower insurance and other fields. Electronic information for our students, such as professional, IC card technology has become a must have practical skills.IC card technology is an integrated application of technology courses, covering analog and digital electronic technologies, and single-chip interface technology, serial communications, information coding and cryptography, etc.Analog and digital electronic technology and single-chip interface technology and Kazakhstan is an essential foundation. The design from the application point of view, the current number of IC cards has been the basic principles.The main characteristics and application methods, on the application of IC card related to the serial communication, information, such as coding and cryptography to an understanding of knowledge. With this design, we can be comprehensively and systematically master the various types of IC cards and related knowledge.Developed in recent years, non-contact IC / ID card identification technology in the identification of areas of information has been widely used. Second-generation ID card, access control cards, transportation cards are gradually applied to peoples daily lives. Attendant identification card from the initial transition to fingerprint identification, face recognition, etc. Further improvement of network systems, identification systems technology from the ID card identification system, fingerprint identification system to the face recognition system, Chinas science and technology proves that the rapid pace of development.The design is divided into several parts. The first part describes the basis of some relevant knowledge, including the concept of IC cards, through data communications principles and major technical standards for IC cards profileThe second part identification card switch IC Design.Keywords：IC card 、identification、data traffic摘 要1Abstract2第一章 绪 论41.1 IC卡的概念41.1.1 IC卡的主要特点41.1.2 IC的的发展历程51.1.3 IC卡的应用领域51.1.4 IC卡的分类61.1.5 IC卡应用系统的基本组成81.1.6 IC卡的基卡材料91.2 IC卡技术有关标准9第二章系统硬件设计112.1 IC卡读卡模板的设计112.1.1 SLE4442逻辑加密卡112.1.2 SLE4442逻辑加密卡的主要特点122.1.3 SLE4442逻辑加密卡的存储安排122.1.4 SLE4442逻辑加密卡的操作时序132.1.5 SLE4442逻辑加密卡命令132.2 继电器控制电路162.2.1 继电器的工作原理和特性162.2.2 继电器主要产品技术参数172.2.3 继电器的正确使用172.3 LCD驱动电路182.3.1 LCD的工作原理192.3.2 LCD的驱动方式19第三章 系统软件设计203.1 设计程序流程图203.2 源程序设计203.2.1 IC卡和EEPROM数据的源程序203.2.2 EEPROM中数据和IC卡中数据对比校验程序223.2.3 卡的合法性及有效性23第四章结 论24致 谢25主要参考文献26附录27第一章 绪 论本章将介绍一些与IC卡技术密切相关的基础知识，主要包括IC卡的概念，串行数据通信原理和IC卡主要技术标准的简介。1.1 IC卡的概念在当今社会生活中，越来越多地使用着形形色色的“卡”，如常见的乘车卡，饭堂卡和电话卡等。对于这些卡，以其记录信息的方式不同可分为光电卡，磁卡，磁条卡，条形码和IC卡等。在上述各种卡中，IC卡具有更高的数据安全性，因而应用最为广泛，如金融财务，软件加密，社会保险，医疗卫生，商品零售，休闲娱乐，管理等各种领域。IC卡是集成电路卡（integrated circuit card）的英文简称，在有些场合又称为智能卡，灵巧卡和智慧卡等。将一片专用集成电路镶嵌于符合ISO/IEC7816标准的基片中，即制成一张IC卡。当然也可以封装成纽扣，钥匙牌和各种装饰物等特殊形状。1.1.1 IC卡的主要特点IC卡主要有以下特点。1） 高可靠性。IC卡具有防磁，防静电，防机械损坏和防化学破坏等能力，信息一般可保存100年以上，改写次数可达10万次以上，至少可用十年。2） 高安全性。很多IC卡带有加密功能，可以有效地防止数据被非法修改或读取，如果试图攻击则卡片可能自锁。3） 大存储量。某些IC卡的存储量已达到32Mbit.4） 方便使用，体积小巧，质量轻，便于携带，易于使用。5） 多应用类型。无加密功能的IC卡可用于信息存储和信息传递；带有逻辑加密功能的IC卡可用于小额电子支付和身份识别；而带有协议认证加密功能的IC卡还可用于大额电子支付，电子装置防非法复制，电子签名和软件加密。1.1.2 IC的的发展历程早在1968年，德国的Jurgen Dethloff和Helmut Grotrupp就提出了将集成电路装入身份识别卡中的想法，并于同年获得了专利授权。1969年12月，日本的KunitakaArimura提出一种制造安全可靠的信用卡的方法，并于1970年获得专利授权，当时被称为识别卡或ID卡。然而，在当时，他们仅仅是提出把集成电路芯片加入卡中，并没有具体给出完整的方案。直至1974年，系统地IC卡运作方案才由法国的Roland Moreno提出，从而启动了IC卡发展的进程。1975年，法国的CII-HoneywellBull公司生产出第一张包含了集成电路芯片和相应的触点的IC卡。1977年6月，CII-HoneywellBull 公司将4Kbit的MOS存储器引入芯片，形成了存储型IC卡的雏形。1978年，第一张采用SiemensSIKART集成电路芯片的IC卡身份识别及交易卡诞生了。1978年，四家法国银行向CII-HoneywellBull公司提出了一份有关对于存储型IC卡需求的简报，希望他们能够制造出符合商务交易需求的IC卡。1980年3月，法国的存储卡研究组织正式成立。同年7月，存储卡研究组织正式接收CII-HoneywellBull，Flonic-Schlumberger,Philips三家公司为IC卡制造商。1980年11月，第一张装有CPU的IC卡诞生，喀中装有CP8微处理器，由CII-HoneywellBull公司制造。1984年，法国的PTT将IC卡用于电话卡，由于IC卡良好的安全性和可靠性，获得了意想不到的成功。随后，国际标准化组织与国际电工技术委员会的联合技术委员会为IC卡及相关技术制订了一系列的国际标准和规范，极大地推动了IC卡的发展进程。金卡工程作为中国信息化建设的起步工程之一，于1993年启动实施。随着金卡工程建设的不断深入发展，IC卡的应用领域不断扩展，目前已经建立起一条完整的IC卡产业链，各类IC卡，IC卡读写机等产品已占据了国内IC卡市场80%以上的份额，新兴的IC卡产业已成为国民经济新的持续增长点。在国内，2000年IC卡发行量约为2.3亿张，2004年约为3.3亿张，2005年IC卡市场需求量约为10亿张。1.1.3 IC卡的应用领域目前，IC卡的主要应用领域如下。1） 电信行业。中国信息产业界带头使用了IC卡，是全国IC卡应用的第一大户，总发卡量近13亿张。2） 公安行业。2001年经国务院批准，决定采用非接触式IC卡换发第二代居民身份证。IC卡第二代身份证的换证工作从2004年正式试点，2005年全面启动换证工作，计划2008年基本完成9亿张换发量。3） 公共交通。中国已有100多个城市建立了共交IC卡应用系统，累计发卡4400余万张。4） 建设及工用事业。目前建设事业IC卡已在部分城市实现了系统内部的多业务公用（即一卡多用）。从单一的公交应用扩展到电能表，水表，燃气表，热能表，电视收费，路桥收费，停车场管理，公园景点等领域。5） 劳动和社会保障行业。社会保障卡市国家金卡工程规划的行业之一，社保卡将与时俱进地增加异地养老，医疗，职业介绍，异地协查以及社会保险关系的异地转移等业务，为老百姓提供更多更便利的服务。6） 税务行业。税务IC卡和防伪税控机已经在全国20多个省市的部分税务征收机关投入使用，涉及的一般纳税人达100万户以上。目前正在流通领域推广使用税控收款机及银税一体化机，预计将有更大需求。7） 组织机构代码IC卡。国内组织机构代码卡在全国近30个省市共发行450万张。8） 石油石化行业启动了IC加油卡工程等。还有一些IC卡未以“卡”的面貌出现，而事实上它们也属于IC卡技术领域。例如，Dallas公司生产的信息纽扣系列，也已大量用于电子支付和身份识别。又如，Atmel公司生产的具有协议认证功能的IC卡AT88SC153和AT88SC1608，以及今年推出的AT88SC0104CAT88SC25616C系列，也已被大量地用于电子支付，身份识别以及电子装置的版权保护方面。1.1.4 IC卡的分类IC卡的分类可以有多种方式，类别之间可能会有交叉。、1. 根据集成电路类型分类（1） 存储卡卡内的集成电路芯片其实就是普通的EEPROM。这种卡片存储量可达32Mbit,访问过程简单，价格便宜。此类IC卡不具备保密功能，因而一般只用于存储不必加密的数据，如一般的税务报表，医疗上用的急救卡，餐饮业用的客户菜单卡。常见的存储卡由Atmel公司的AT45D041和AT24C01AT24C64等。（2） 逻辑加密卡该类IC卡除了具有存储卡的EEPROM外，还带有加密逻辑电路,每次写卡前要先验证密码。如果连续几次密码验证错误，IC卡的密码不可再进行校验导致该卡报废。该类IC卡存储量相对较小，价格便宜，适用于有一定保密要求的场合，如饭堂卡，电话卡，公共事业收费卡。常见的逻辑加密卡由Siemens公司的SLE4442和SLE4428等。（3） CPU卡该类芯片内部含有CPU，存储单元和输入输出接口单元。其中，RAM用于存放运算过程的中间数据，ROM中固化有片内操作系统COS，而EEPROM用于存储用户数据及发行商的有关信息。CPU管理信息的加密，解密和传送，严格防范非法访问。一旦非法访问次数达到所设上限，CPU卡会锁死相应的数据存储区。CPU卡具有更好的保密性能，因此成为IC发展的主要方向。CPU卡中有一关卡是专为移动电话的应用所设计的，它符合GSM规范，即SIM卡，又称用户识别卡。（4） 信息纽扣（TM卡）其外形类似于一个大纽扣，可镶嵌于卡片，钥匙扣等物体上。TM卡是Dallas公司的专利技术，采用单总线通信方式，实现了数据线，地址线和电源线的公用。广泛应用于小额电子支付和身份识别。2. 根据卡与外界数据交换的界面不同分类（1） 接触式IC卡此类IC卡是通过触点与外界的接触实现电气连接，进行数据的读写。IC卡与外部电路的通信方式和机械特性等均严格遵循国际标准ISO/IEC7816的规定。由于此类IC卡与外部电路的通信借助于触点，因而易出现接触不良等问题，适用于永卡次数不多且环境较好的场合。因为此种IC卡与读写器的通信是直接通过触点进行的，所以其接口电路简单，这使得不仅此种IC卡的成本低廉而且其读写器的制造成本也较低。（2） 非接触式IC卡又称射频卡，卡与外部无触点接触，通过射频技术实现非接触式的数据通信。卡内带有射频收发电路，一般用在适用频繁，数据量相对较少，用卡环境较差的场合。因为采用了射频技术，所以IC卡及其应用装置中都必须含有射频转换电路，这使得IC卡及其应用装置的制造成本较之接触式IC卡要高。（3） 双界面卡 将接触式IC卡与非接触式IC卡组合到一张卡中，集两者优点于一身。双界面卡主要是CPU卡，可分为独立操作和共用一个CPU管理这两种形式，但都共用一个存储空间。此外，为满足多种要求，也可以委托制卡公司制作出复合卡，卡中所包含的接触式IC卡和非接触式IC卡之间相互完全独立。淡然，还可以将接触式IC卡或非接触式IC卡与磁条卡复合，使适应面更宽更广。3. 根据卡的应用领域不同分类（1） 金融卡也称为银行卡，又可以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；后者作为电子钱包或者电子存折，但不能透支。（2） 非金融卡也称为非银行卡，涉及范围十分广泛，实际包含金融卡之外的所有领域，诸如电信，旅游，教育和公交等。1.1.5 IC卡应用系统的基本组成典型的IC卡应用系统主要由IC卡，用卡装置和管理系统等部分组成。用卡装置实际上就死IC卡读写器与被控制对象的集成。如果没有被控制对象，用卡装置就成为一台IC卡读写器。IC卡管理系统由普通微机系统和IC卡读写器组成，配有专用的IC卡应用系统管理软件，IC卡读写器主要用于IC卡与微机的接口。IC卡应用系统管理软件用于IC卡的初始设置和系统管理。用卡装置与IC卡应用系统管理软件之间根据需要可以联网或独立适用；也可以将IC卡应用系统管理软件安装在IC卡读写器中，从而实现IC卡读写器的独立适用。用卡装置可以独立使用，也可以联网使用。独立使用的优点是构成简便，成本低廉，缺点是不能实时通信。例如，要改变用卡装置的原有设置，则需要先在装有应用系统管理软件的计算机上制作一张设置卡，然后用设置卡对用卡装置逐一进行设置。联网使用的优点就在于能够实时通信，不仅便于改变用卡装置的设置，还可以及时统计有关数据，联网查询数据库，极大地提高了IC卡应用系统的安全性。1.1.6 IC卡的基卡材料IC卡的塑料卡片基称为卡基，材料主要有ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯），PVC（聚氯乙烯），PET（聚酯）等种类。每种材料都有其特点，应根据不同的需求加以选择。随着IC卡技术的快速发展，卡基材料的用料也不断变化。目前，适用最广泛的卡基材料仍然是PVC，它特别适用于卡表面需要印刷磁条，签名条或需要凸字哈全息标志的IC卡。但由于PVC含有一定的有毒物质，使用此材料制卡不利于环境保护。近年来，一些适合环保，耐高温并可以长期保存的新型卡基材料相继推出，如PETg（聚酯）和PET/PVC，ABS/PVC混合材料等。随着化工原材料的不断发展，DuPont公司用一种称为“Melinex”的材料开发出一种新型的卡基。新型卡基具有较好的耐用性，弹性和印刷性能，而且在高温下也具有很好的稳定性。同时，这种卡基材料可以支持多种印刷技术，如磁条，签名条，全息标志，热升华，热转印和激光刻印等。1.2 IC卡技术有关标准任何一个产品的开发，都必须符合相关标准的规定。这既是标准化的需要，也是保证产品质量的需要。特别是参加正规的投标，符合相关标准和规范是基本前提。投标前，必须充分注意标书中有关执行标准的要求，否则极易导致投标失败。从IC卡技术应用以来，在生产厂商和标准化组织的共同努力下，现已制订出一系列有关IC卡技术的标准，内容涉及IC卡制造，IC卡的应用，IC卡机具产品和IC卡数据的编码等。1987年，ISO和IEC成立了第一联合技术委员会JTC1，即信息技术专业委员会，专门负责有关信息技术的标准化工作。中国自1993年启动“金卡工程”之初，国家金卡办成立了标准化工作组，负责组织，协调金卡工程所涉及的有关标准化工作。管理IC卡标准化工作的机构主要有国家金卡办标准化工作组织，全国信息技术标准化技术委员会，全国金融标准化技术委员会以及中国电子技术标准化研究所等。现已制定并发布有关磁条卡，接触式IC卡，非接触式IC卡，以及IC卡应用管理方面的国家标准32项，行业标准11项，另外还有20项国家标准正在制定之中。对于国际相关标准，中国的标准化机构一直积极跟进，如跟踪ISO/IECJTC1/SC17工作状态，积极参与重要国际标准的制定。全国金融标准化技术委员会在金融交易卡方面多年来一直积极跟踪并及时将重要国际标准化转化为标准。对IC卡产品，目前国内都还是推荐标准，但有关信息安全的标准除外。对IC卡机具产品，目前要求产品满足的国家强制标准由GB92541998，GB49432001，GB17625.11998。在论证IC卡应用项目时，应根据使用环境和应用的特殊性，参照最新版国家国际标准制定出合理实用的行业标准，在行业标准中可以适当提高或调低产品的部分性能指标和质量指标。例如，国家标准GB/T182392000规定，接触式IC卡机具产品的IC卡座的使用寿命为10万次，按键的使用寿命为50万次。但不同的应用对IC卡座和按键的寿命要求是不一样的。在电能表中使用的接触式IC卡，它的插卡频率就远不如食堂用IC卡那么高，所以电能表中的接触式IC卡座寿命就应该在1020万次。接触式IC卡座的寿命指标和其它性能指标不同，其产品的成本也不一样。因此，在IC卡应用项目中，对相关产品的性能指标，质量指标提出合理要求，进行必要理论是保证应用项目顺利实施的重要环节，应该给予足够重视。 第二章 系统硬件设计本次硬件设计主要包括三个部分，IC卡读卡模板、继电器的控制电路、LCD的驱动电路。2.1 IC卡读卡模板的设计本次设计的IC卡读写模板采用的是SLE4442逻辑加密卡。如图2.1所示，为IC卡读卡模板的电路原理图。图2.1 IC卡读卡模板2.1.1 SLE4442逻辑加密卡SLE4442是Siemens公司制造的逻辑加密卡存储卡，总容量为256B。密码校验通过之后，才可以对卡进行写卡操作，但读卡操作没有密码的限制。SLE4442卡设有密码错误计数器，初始值为3个1，每校验密码错误一次，则密码错误计数器中的某个1 被置为0。若3个1都被置为0，则IC卡数据被锁死，即IC卡内的数据不能被修改。若三次中有一次核对正确，则计数器恢复为3个1.这种功能可以有效地防止密码被反复测试。SLE4442的引脚功能和复位应答符合ISO/IEC78163标准。SLE4442通常有6个引脚，其中5个有效：C1(VCC)、C2(RST)、C3(CLK)、C5(GND)、C6(NC)、C7(I/O),其排列如图2.2所示。对于SLE4442，C4和C8通常为空。图2.2 SLE4442引脚排列图表2.1 SLE4442各引脚功能2.1.2 SLE4442逻辑加密卡的主要特点1）256B EEPROM.2)3B密码，密码错误计数限制为3次。3）温度范围为070C.4)至少可改写100000次。5）数据保存期至少10年。6）密码校验通过后才能改写。7）前32B可以配置成不可改写。2.1.3 SLE4442逻辑加密卡的存储安排SLE4442逻辑加密卡的存储区如表2.2所示。密码字节地址不在256B之内。表2.2 SLE4442逻辑加密卡的存储区写保护字节地址范围字节数 内 容 说 明3B密码校验可配置为只读OOH07H8A2 13 10 91 46 0B 81 15H已由Siemens公司写入08H14H13用户区15H1AH6制卡公司代码由制卡公司写入1BH1FH5用户区20HFFH224用户区主存储区2.1.4 SLE4442逻辑加密卡的操作时序SLE4442共有4种操作时序，即复位与复位应答、命令模式、输出数据模式和处理数据模式。通信协议符合I2C总线。这里主要介绍复位与复位应答时序。复位与复位应答时序符合ISO/IEC78163的规定，其时序如图2.3所示。当RST由高电平变为低电平时，第1个数据位（LSB）被送到I/O上，若连续向IC卡输入32个时钟脉冲，则IC卡的00H03H的内容被读出。在第33个时钟脉冲的下降沿，I/O线被置为高电平状态。图2.3 SLE4442的复位与复位应答时序2.1.5 SLE4442逻辑加密卡命令 对SLE4442的全部操作都是通过命令来实现的，如校验密码、读写数据等。（1） 命令格式命令字地址数据B7B6B5B4B3B2B1B0B7B6B5B4B3B2B1B0B7B6B5B4B3B2B1B0发送顺序-(2)命令字及其功能SLE4442的命令共有7条，参见表2.3.表2.3 SLE4442命令字及其功能一览字节1 （命令）字节2（地址）A7A0字节3（数据）D7D0功能模式说明30H地址无效读存储单元输出数据模式38H地址数据写存储单元处理数据模式必须通过密码校验34H无效无效读保护单元输出数据模式3CH地址数据写保护单元处理数据模式必须通过密码校验31H无效无效读密码错误计数器输出数据模式39H地址数据写密码处理数据模式必须通过密码校验33H地址数据校验密码处理数据模式（3） 命令应用如果只是读数据，则不需要经过密码校验。如果向SLE4442卡写数据（包括写存储单元、写保护单元和写密码），则必须先通过密码校验。密码校验通过后，只要不断电则一直有效，即可以向IC卡写数据。1） 读数据。读数据包括读存储单元、保护单元和密码错误计数器，但密码不可读。读取项目不同，则所使用的命令也不同。2） 密码校验。密码校验流程如图2.4所示要想使密码校验成功，则必须对EC中的bit2bit0某个不为0的位写0.例如，当前（EC）=11111101B,则可向bit2或bit0写0，即向EC写F9H（写bit2）或FCH（写bit0）。如果密码校验失败，则后面的写数据操作均为无效操作。3） 写数据。密码校验成功之后，即可对IC卡写入数据。写数据的项目不同，则相应的命令也不同。例如，写存储数据用38H命令，而写密码用39H。对于前32B单元（00H1FH）,如该单元已被配置成写保护模式则不能再改写。4） 前32B单元的写保护模式。用读保护存储器命令（34H）读出的2B数据指明了前32B（00H1FH）是否已被写保护。对应位为1，为未保护；0为已写保护。用写保护存储器命令（3CH），可以配置为保护。配置成写保护后，该单元的数据不能再改写。这种配置是不可逆转的，即不能再将该单元配置成可改写。配置写保护的过程为：用写保护存储器命令（3CH）将该数据按原地址、原数据写回即可。图2.4 密码校验流程2.2 继电器控制电路如图2.5所示，为继电器的控制电路。图2.5 继电器的控制电路2.2.1 继电器的工作原理和特性当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电气量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。2.2.2 继电器主要产品技术参数1、额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。2、直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。3、吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。4、释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 5、触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。2.2.3 继电器的正确使用1、继电器额定工作电压的选择继电器额定工作电压是继电器最主要的一项技术参数。在使用继电器时，应该首先考虑所在电路(即继电器线圈所在的电路)的工作电压，继电器的额定工作电压应等于所在电路的工作电压。一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0.86。注意所在电路的工件电压千万不能超过继电器额定工作电压，否则继电器线圈容易烧毁。另外，有些集成电路，例如NE555电路是可以直接驱动继电器工作的，而有些集成电路，例如COMS电路输出电流小，需要加一级晶体管放大电路方可驱动继电器，这就应考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作电流。2、触点负载的选择触点负载是指触点的承受能力。继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流。所以在使用继电器时，应考虑加在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能力。例如，有一继电器的触点负载为28V(DC)10A，表明该继电器触点只能工作在直流电压为28V的电路上，触点电流为10A，超过28V或10A，会影响继电器正常使用，甚至烧毁触点。3、继电器线圈电源的选择这是指继电器线圈使用的是直流电(DC)还是交流电(AC)。通常，初学者在进行电子制作活动中，都是采用电子线路，而电子线路往往采用直流电源供电，所以必须是采用线圈是直流电压的继电器。2.3 LCD驱动电路如图2.6所示，为LCD驱动电路。图2.6 LCD的驱动电路液晶显示器，简称LCD，是一种功耗很低的显示器。其应用领域非常广泛，从电子表到计算器，从袖珍表到便携式计算机，到处都在使用。2.3.1 LCD的工作原理液晶是一种处于液态晶体的有机化合物，它既具有液体的流动性和连续性，又具有某些晶体特有的光学特型。在电场的作用下，晶体排列发生改变，从而影响液晶整体的光折射特性，造成某些部分的视觉变化，从而达到显示的目的。液晶显示器是一种平板型的显示器，可根据需要将电极做成各种文字、数字、图形以获得各种形态的显示。它能在低电压3V6V下工作，功耗很低，只有0.3uW100uW而能方便地与CMOS电路直接匹配，而且在室外强光下也可正常使用。2.3.2 LCD的驱动方式LCD液晶显示器是把液晶密封在两个玻璃片之间，在玻璃上镀有透明的导电层。当在两个电极间加上电压时，在液晶上形成了一个电场。当液晶两个电极上加的电压为0时，则关闭显示；而两个电极上加反相的电压则打开显示。为此在液晶的两个电极之间所施加的电压必须同周期性地改变极性。当加在异或门上的电压为0，即控制信号为0时，30Hz150Hz方波通过异或门加到LCD的前板极和后板极的信号则完全相同，关闭显示。当控制信号为1时，加在前板极和后板极的信号则正好反相，打开显示。而这个反相的电压必须周期性地改变极性，否则LCD中要发生化学反应，并最终导致液晶的损坏。这个交流信号，一般都采用30Hz150Hz的方波。第三章 系统软件设计3.1 设计程序流程图开 始读IC卡内数据读EEPROM中数据卡和EEPROM中数据相等？继电器通电继电器断电结 束图3.1 IC卡身份识别开关流程图从流程图可以看出，IC卡身份识别开关的主要过程就是，将IC卡内数据和EEPROM内数据的对比校验，然后通过继电器，从继电器的断通电的显示，即LED的亮灭从而可以看出卡与EEPROM内的数据是否相等，从而获得身份的识别。3.2 源程序设计3.2.1 IC卡和EEPROM数据的源程序（注意：单片机的晶振频率选用11.0592MHZ）以下程序是利用IC卡读卡模块所编写的身份识别程序。首先初始化好一张卡号为0x12345678 的卡，再对SLE4442 从20H 单元开始，写入4 个字节，分别为0X12,0X34,0X56,0X78。然后对24WC02 从20H 单元开始写入4 个字节， 分别为0X12,0X34,0X56,0X78。SLADATA 70h ;器件从地址 SUBA DATA 71h;器件子地址 NUMBYTEDATA 72h;读写的字ACKBIT 20H;位变量ACK 定义常量： SDA BIT P1.5SCLBIT P1.6; 总线位 SWBIT P1.7;继电器控制脚MTDEQU 40H;发送数据缓冲区首址 MRDEQU 40H;接收数据缓冲区首址 ORG8000HAJMPMAINORG8100HMAIN:MOVSP,#60H;设置栈底Read_Insert_Card:MOV ByteNum,#04HMOV StartAdr,#20H;从主存储区的20地址读4个字节LCALLReadCard;在此可查看内存ReadBuf中的数据是否合法MOVSLA,#0a0H;24WC02的器件地址MOVSUBA,#20hMOVNUMBYTE,#4hLCALL IRDNBYTE;从24WC02的20单元开始处读取4字节的数据;放在MRD内;在此可查看内存中MRD的数据是否合法 MOVR7,#4MOVR1,#MRDMOVR0,#ReadBuf3.2.2 EEPROM中数据和IC卡中数据对比校验程序以下程序为EEPROM和IC卡中数据的对比检验，通过对比控制继电器，如果数据相同，则继电器开通，如果数据不相同，则继电器断开。CMPLOOP:MOVA,R0MOVR6,AMOVA,R1XRLA,R6INCR0INCR1JNZNOEQUDJNZR7,CMPLOOP;-数据相同则开继电器SNEQU:CLRSWJMPTESTENDNOEQU:;-数据不同则关继电器SETBSWJMPTESTENDTESTEND:JMPTESTEND$INCLUDE(SLE4442.INC);包含SLE4442驱动程序$INCLUDE(VI2C_24A.inc);包含IIC驱动程序END3.2.3 卡的合法性及有效性以下程序根据复位响应返回值判断卡的合法性及有效性。MOV R0,#EC MOV A,R0 CJNE A,#Idetify1,CardErr INC R0 MOV A,R0 CJNE A,#Idetify2,CardErr INC R0 MOV A,R0 CJNE A,#Idetify3,CardErr INC R0 MOV A,R0 CJNE A,#Idetify4,CardErr MOV A,#00H;复位成功 RETCardErr: MOV A,#01H;复位失败,为坏卡 RET第四章 结 论本次设计将IC卡读卡模板、继电器控制电路和LCD驱动电路结合起来设计出IC卡身份识别开关，通过继电器控制LED的亮灭从而判别出身份识别开关的准确性。硬件设计部分，IC卡读卡模板使用SLE4442逻辑加密卡设计电路，连接上继电器控制电路，继电器的通断电过程再通过LCD驱动电路显示出结果，从而得出IC身份识别开关的准确性。软件部分与硬件部分完美配合，通过输入IC卡读卡模块的身份识别程序来控制继电器的工作，IC卡读卡程序与EEPROM中程序的对比校验通过继电器的通断电过程可以显示出来，再通过LED的亮灭就可以得出所想要的设计结果。致 谢首先感谢我的毕业设计指导老师颜老师。本论文是在颜老师的引导下完成的，在整个设计过程中，颜老师提供了很多帮助，整个论文的编写无一不是凝聚着老师的心血与汗水。颜老师严谨治学、认真负责、不怕困难的科研态度对我影响至深，这些影响将使我终身受益。我在此对颜老师表示最真挚的谢意！最后，真诚的感谢在学习和生活中给予我关心和帮助的所有老师、同学和朋友！主要参考文献1陈幼雷，王张宜，张焕国.2002.智能卡系统的安全性研究.计算机工程，28（7）：64652樊文，常青，张其善.2003.IC卡读写器天线电路设计.无线电工程，33（8）：59623国家技术监督局.1996.识别卡 带触点的集成电路卡4国家质量监督检验检疫总局.2001.信息技术设备的安全（GB4943-2001）.北京：中国标准出版社5李玉华，李舫，孙明.2005.自装IC智能卡卡机.西安：西安交通大学出版社6罗勇进，路林吉.2004.IC卡接口芯片TDA8007的读写器设计.单片机及嵌入式系统应用，3：16187王卓人，邓晋钧，刘宗祥.1998.IC卡的技术与应用.北京：电子工业出版社8魏仲山.1998.金卡安全技术.天津：天津大学出版社9熊立扉.1998.非接触式IC卡技术.深圳大学学报（理工版），15（23）：87-9410宋建国.1998.AVR单片机原理及应用.北京：北京航空航天大学出版社11杨振野，陈坤城，朱文华.2006.提高IC卡装置写卡数据可靠性方法研究.现代电子技术，8：81012张海成，张铎.2003.现代自动识别技术与应用.北京：清华大学出版社13张敏.2000.关于非接触式IC智能（射频）卡及其读写设备内核技术的研究与应用开发.金卡工程，3：566114张敏.2004.集中非接触式IC卡的ISO标准分析.卡市场，3：2425附录SLE4442 通用读写模块使用说明：ReadCard 读出从StartAdr开始的ByteNum字节,结果存放于ReadBuf中,读出正确,ACC中返回#0,返回#01表示无效卡或者卡损坏。WriteCa