毕业论文--范文参考.doc

毕 业 设 计 （论 文） 题 目： 非接触式通用IC卡读写模块的开发与应用 分 院 ： 机电学院 专业： 机电一体化 姓 名： 指导教师： 2011年 5 月 日非接触式通用IC卡读写模块的开发与应用摘 要射频卡(非接触IC卡)是最近几年发展起来的一项新技术，与传统的接触式IC卡磁卡相比较，利用射频识别技术(radio frequency identifica-tion)开发的非接触式IC卡成功解决了无源和免接触等难题，是电子器件领域的一大突破。其高度安全保密性以及使用简单等特点，使之在各领域的应用异军突起。一、引言在当今社会生活中，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以分为光电卡、磁卡、磁条卡、条码卡和IC卡等。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。目前经常接触到的IC卡有两种：接触式的和非接触式的IC卡。接触式的IC卡通过机械触点从读写器获取能量和交换数据；非接触式IC卡通过线圈射频感应从读写器获取能量和交换数据，所以又称射频卡。二、浅析IC卡的发展现状早在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，并于同年获得了专利授权。1975年，法国的CII-Honewell Bull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。1980年11月，第一张装有CPU的IC卡义正辞严，卡中装有CP8微处理器，由CII-Honewell Bull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，国标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。当前，世界上生产IC卡的企业主要有Siemens、Atmel、Philips等公司。国内IC卡及相关产品的生产企业主要有上海复旦微电子股份有限公司、深圳市明华澳汉科技有限公司、北京航天金卡电子工程公司等。中国IC卡产业赴虽晚，但发展迅速，通过引进先进的IC卡封闭生产线，在短短几年时间里，整体生产能力达到2亿张左右。全国IC卡应用装置的开发和系统集成厂商也达到500家左右。三、内部结构及工作原理1 、芯片简介研究一种基于Mifare One的非接触式通用IC卡读写模块，其工作频率为13.56MHz，读写距离在110cm之间。非接触式IC 卡读写器以射频识别技术为核心，读写器内主要使用了1片Mifare卡专用的读写处理芯片-MMM微模块。它是一个小型的最大操作距离达2030mm的Mifare读/写设备的核心器件，其功能包括调制、解调、产生射频信号、安全管理和防碰撞机制。内部结构分为射频区和接口区：射频区内含调制解调器和电源供电电路，直接与天线连接；接口区有与单片机相连的端口，还具有与射频区相连的收/发器、16字节的数据缓冲器、存放64对传输密钥的ROM、存放3套密钥的只写存储器以及进行三次证实和数据加密的密码机、防碰撞处理的防碰撞模块和控制单元。这是与射频卡实现无线通信的核心模块，也是读写器读写Mifare卡的关键接口芯片。读写器工作时，不断地向外发出一组固定频率的电磁波（13.6MHz），当有卡靠近时，卡片内有一个LG串联谐振电路，其频率与读写器的发射频率相同，这样在电磁波的激励下，LG谐振电路产生共振，从而使电容充电有了电荷。在这个电容另一端，接有一个单向导电的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储。当电容器充电达到2V时，此电容就作为电源为卡片上的其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读写器发出的数据与保存。2、工作原理非接触式通用IC卡读写模块带有RS485接口和扩展接口，可以方便的进行LCD、LED和键盘功能的扩展。通讯接口使用RS485，提高通讯速率和通讯距离，保证数据可靠，并且可以实现一对多的通讯方式。为了人机交互的功能，非接触式通用IC卡读写模块留有扩展接口，可以方便的与点阵型LCD显示器和字符型LCD显示器进行。同时对于一些需要LED和键盘的应用，通过增加键盘、LED和译码芯片即可，有效的节省了成本。非接触式通用IC卡读写模块中包含用于存储的EEPROM和用于显示时间的时基芯片。非接触式通用IC卡读写模块中采用串行EEPROM芯片，可以存储多达64K的数据。同时，根据一卡通系统的功能，还配置了时基芯片DS1302。微处理器工作电路时基电路存储电路扩展接口读卡电路天线扩展接口通信接口图1 非接触式IC卡通用读写模块功能框图3、读写模块的读写操作非接触式通用IC卡读写模块可以直接对Mifare One IC卡进行读写操作，包括读写其存储器的信息或者下载读写密码等功能。通过程序的编程，直接实现读写模块对IC卡的读写操作，包括读写数据、读出卡片卡号及信息、写密码等功能。通过简单的硬件扩展和程序编制，即可以实现一卡通的功能。非接触式通用IC卡读写模块在不同的应用程序下，完成不同的功能，如将内部写入即可以读卡又可以写卡和通讯的程序，即可实现发行器的功能；如将内部写入只可以读卡、显示和通讯的程序，可实现门禁机、考勤机、收费机等功能。编写通用非接触式IC卡读写模块配置上位机软件，通过软件可直接进行读写测试和调试。编写各种测试程序，包括发行器、门禁机、考勤机和收费机的程序，并编制上位机软件，实现发卡和提取数据的功能。四、IC卡读写模块的实际应用（1）杭州公共自行车的推广（2）杭州即将投入运营的地铁收费系统（3）学校的校园一卡通五、总结IC卡以其高度的信息集成及安全性已经融入当今信息技术的主流，越来越受到人们的青睐。本文介绍了非接触式IC卡的内部结构和工作原理，以及基于基于Mifare One的非接触式通用IC卡读写模块的软硬件设计。此读写模块的使用使复杂的IC卡技术变得非常简单，对非接触式智能卡的推广有重要意义。参考文献1 Wolfgang Rankl(沃尔夫冈兰柯).智能卡大全智能卡的结构功能应用（第3版）,2002(12)2李朝青.单片机原理与接口技术.北京：北京航天大学出版社,19983陈