基于多密钥iButton的智能水卡的设计

1、基于多密钥iButton的智能水卡的设计       摘要：DS1991是一种多密钥信息纽扣，文章介绍了DS1991的主要特点、工作原理及读写方法。给出了一种基于DS1991和PIC单片机的智能水卡设计方案，同时给出了整个系统的硬件组成原理和软件设计方法。     关键词：信息纽扣；单总线；单片机 DS1991概述? ?信息纽扣是一种封装在扁圆型不锈钢外壳里的直径为毫米的微型智能化信息载体。具有双向通讯功能，数据传输使用独特的（单总线）协议，仅用一根数据线即可与外界进行信息交换。信息钮扣与其读写器的信息传

2、递只需短暂接触即可完成，传输速率可达。信息纽扣内置的存储器可存放文字或数字化的图像，任何时刻只要短暂的触碰就可更改存放的信息。在每一个信息纽扣的晶片上都有工厂光刻的、独一无二的位注册码，该号码具有不可伪造性。先进的设计理念及封装形式赋予了超强的抗冲击、防静电、防腐蚀、防水、防摩擦等性能，极大的提高了数据的安全性，并可确保十年以上的使用寿命。图1    是一种加密存储型信息纽扣，它有三个独立的电子密钥分区（提供位的可读写非易失安全存储器）和位暂存器。每个密钥分区包括位，具有独立的位密码和位码。对密钥分区的读写操作均需进行密码验证。三个区的数据可分别操作，互不干扰。位

3、的暂存器主要用于加密数据的拷贝，以保证安全存储器中数据的完整性。可在恶劣环境中实现带密码保护的数据传送。通过严格的（单总线）协议传输数据。协议定义了复位脉冲、应答脉冲、写、写和读数据时序等几种信号类型，所有单总线命令序列都是由这些基本的信号类型组成的。单片机访问必须严格遵循单总线命令序列，即初始化、操作、存储器功能命令。的操作命令有读取（）、匹配（）、搜索（）、跳过（）等。这些命令可作用于的位光刻注册码。有个设备检测命令：写暂存器（）、读暂存器（）、复制暂存器（）、写密码（）、写密钥子区（）、读密钥子区（）。存储器功能命令由三段组成：一为功能代码，二为命令的起始地址和子密钥的地址代码，三为第二

4、个字节的取反。 系统结构与工作原理本文设计了一种基于的智能水卡。这种智能水卡由于运用了信息纽扣，因而便于携带，不易损坏，只需在触头上一碰，水就哗哗的流出，再次触碰则可关闭水龙头，从而很好的达到了节约用水的目的。本设计中的单片机选用公司的，其最大优点是省电，该单片机在低功耗休眠状态时的静态电流小于，正常工作时的最小工作电流仅为，并具有看门狗复位电路，特别适合用来设计小型电子产品。无用户用水时，系统处于休眠状态，当水卡第一次碰触头时，单片机从休眠状态唤醒。触头与单片机的连线极其简单，只需将的一根口线与其相连并外接一个上拉电阻即可。选用存储器可在掉电时保存数据。是双单稳态触发器。流量传感器选用基于模

5、拟水表的旋翼式结构，可将叶轮的旋转转换为电信号。电磁阀选用低压电磁阀。其硬件连接如图所示。使用时，先由管理员将用户预购的水量存于卡中。用水时，用户将水卡与触头一碰。单片机首先判断是否为坏卡，然后读取序列号以判断是否为该供水系统所接受的智能水卡。水卡辨识正确后再读取卡中的水量信息并打开电磁阀，此后，数码管动态显示并扣除卡中所有现存水量，以防用户不进行关水触碰。单片机实时采集流量信号，并做相应扣除。当剩余水量小于初始给定值时，水卡发出声音报警提示用户及时购水。当用户用水完毕再次触碰后或剩余水量为零时，关闭阀门，并将剩余水量存入水卡，同时存储器实时存储卡中信息，以备系统故障时正确处理。软件设计本系统

6、对进行的操作主要包括三个过程：其中读取序列号和读密钥子区的流程图见图所示。写密钥子区的流程图见图。为确保数据传输的正确性，本设计对欲写的数据组都追加一个计算出的校验码，并对读出的数据组添加校验。只有检验正确，才视为读出的数据组，从而确保了触碰时数据传输的正确。的校验码由如图所示的多项式生成。该多项式方程为。每片都有唯一的位代码，即：位家族码位唯一序列码位校验码。移位寄存器进行零初始化后从位家族码的最低有效位开始移入，每次移位，当第位家族码移入后开始移入序列号，第位序列号移入后，移位寄存器中的值即是值，此后继续移入内部的位校验码。此时如果接收数据正确，则使移位寄存器归零。的编程如下：: : , : : , , , : 本系统软件采用模块化设计，分为初始化模块、检验坏卡模块、读序列号模块、校验模块、读写模块、流量检测数据处理模块、存储器存储模块、动态显示模块以及报警提醒模块等。 结束语使用作智能水卡时，其坚固的不锈钢外壳确保了水卡的抗冲击、防水、耐磨、耐腐蚀特性；而先进的防静电电路及芯片则可确保能承受高达