公交智能收费系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)

公交智能收费系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

公交收费系统中非接触式 IC 卡是应用潜力最大的领域之一。 我国一些城市自2O03 年开始也采用非接触式 IC 卡电子车票管理系统。 但在很多城市中并没有普及。 其中有人们不了解公交卡优势原因，也有收费系统做的不太理想的原因，如 公共汽车环境恶劣 系统 不稳定等。 发展 国际 ISO 组织正在确定两个主要的非接触卡标准，一个是以菲利蒲、西门子公司为代表的 TYPE A，一个是以摩托罗拉、意法半导体公司为代表的 TYPE B。 两者各有优缺点。 以菲利蒲、西门子公司为代表的 TYPE A。 这种标准是目前广泛运用的一种标准，即 MIFARE 标准。 它与 TYPE B 的区别主要是卡与读写器的通讯调制方式。 MIFARE采用的是一种间断是调制方式，即当表示信息 ―1‖时，有信号传到卡，当表示信息 ―0‖时没有信号传到卡，当然这个间隔是相当短的，不会影响到卡的正常工作。 这种方 式的优点是信息区别明显，受干扰的机会少，不容易误操作。 缺点是在需要持续不断的提供能量到非接触卡时，能量有可能会出现波动。 在公共汽车上干扰很大，打卡时间又必须非常快，误信号出现的机率越小越好，从这个方面来说，采用 TYPE A 相对来说适合一些。 另外，由于受国情限制，公交在短期内采用非接触 CPU 卡的机会不大，一般采用非接触逻辑加密卡。 在使用非接触逻辑加密卡的过程中，由于卡里没有 CPU在工作，对能量的持续性要求并不是很强， 石家庄铁道学院毕业设计 3 所以 TYPE A 可以很好地工作。 我国引进的射频 IC 卡主要有 PHILIPS 公司的 Mifare 和 ATMEL 公司的 Temic卡。 制作的 IC 卡读写器可以实现制卡、售卡、自动收费等功能，具有安全、实用、方便、快捷、可靠性高的特点，解决了城市公共交通服务行业既频繁又琐碎的收费管理问题，有广泛的应用前景 [1]。 在我国应用最广的就是 Mifare 系列非接触式 IC 卡。 每年超过几亿张的 IC 卡发卡量，使我国成为世界 IC 卡应用发展最快的国家之一。 根据估测， 近年来所售出的非接触式 IC 卡的 50％是使用在公共交通领域。 本文研究的内容 本课题研究的是 公交智能收费系统（ B） ，主要介绍 IC 卡读写终端 程序 的设计，它以 非接触式通信为基础。 本设计以射频技术为基础，通过单片机编程来控制 MF RC500 进行读写卡的操作，并把卡中的信息与当前 时钟信息一同存入存储器中，显示模块显示出卡的扣除费用信息等，蜂鸣器在操作正确时鸣叫。 DS1232 是监控芯片，它能防止程序跑飞。 在存储器所存信息满了之后，就通过 TC232 与上位机连接，把信息发送到 PC 机。 石家庄铁道学院毕业设计 4 第 2 章 MCU 功能简介 MCU 的功能概述 MCU 采用 单片机 89C52，是因为 89C52 开发简单，运行稳定。 89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在 系统可编程 Flash 存储器 和 256 字节的 RAM，比 51 多一倍。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案 [2]。 89C52 的 接口介绍 图 21 89C52 的引脚图 I/O 口介绍 P0 口： P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。 作为输出口，每 位能驱动 8 个TTL 逻辑电平。 对 P0 端口写 ―1‖时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低 8 位地址 /数据复用。 在这种模式下， P0 具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。 程序校 石家庄铁道学院毕业设计 5 验时，需要外部上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P1 端口写 ―1‖时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因， 将输出电流（ IIL）。 P2 口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写 ―1‖时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时， P2 口送出高八位地址。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时， P2 口输出P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P3 端口写 ―1‖时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如 表 21 所示。 在 flash编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号。 表 21 P3 口的特殊功能 端口引脚 第二功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外中断口 0） INT1（外中断口 1） T0（定时 /计数器 0） T1（定时 /中断器 1） WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通） 89C52 的功能口介绍 RST： 复位输入。 晶振工作时， RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：地址锁存控制信号（ ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。 在 flash编程时，此引脚（ PROG）也用作编程输入脉冲。 在一般情况下， ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。 然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时， ALE 脉冲将会 石家庄铁道学院毕业设计 6 跳过。 如果需要，通过将地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位置 ―1‖， ALE 操作将无效。 这一位置 ―1‖。 这个 ALE 使能标志位（地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 中断寄存器：各中断允许位在 IE 寄存器中，六个中断源的两个优先级也可在 IE 中设置。 AT89C52 有 6 个中断源， 2 个中断优先级， IE 寄存器控制各中断位， IP 寄存器中 6 个中断源的每一个可定为 2 个优先级。 T2CON：定时器 /计数器 2 控制寄存器 表 22 内容及位地址 T2CON 地址为 0C8H 位可寻址 复位值： 0000 0000B TF2 EXF2 RLCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2 7 6 5 4 3 2 1 0 表 23 T2CON 的控制位及功能 石家庄铁道学院毕业设计 7 串行口控制寄存器： SCON 是一个可位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。 其单元地址为 98H，位地址为 98H9FH。 表 24 SCON 内容及位地址 位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 位名 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0、 SM1是 串行口工作方式选择位。 表 25 SMO、 SM1状态 SM0 SM1 工作方式 功能描述 波特率 0 0 方式 0 8位同步移位寄存器 Fosc/12 0 1 方式 1 10位 UATR 可变 1 0 方式 2 11位 TARR Fosc/64 1 1 方式 3 11位 UATR 可变 REN：接收允许控制位。 由软件置位以允许接收，又由软件清 0 来禁止接收。 TB8: 是要发送数据的第 9 位。 在方式 2 或方式 3 中，要发送的第 9 位数据，根据需要由软件置 1 或清 0。 例如，可约定作为奇偶校验位，或在多机通信中作为区别地址帧或数据帧的标志位。 RB8：接收到的数据的第 9 位。 在方式 0 中不使用 RB8。 在方式 1 中，若（ SM2） =0，RB8 为接收到的停止位。 在方式 2 或方式 3 中， RB8 为接收到的第 9 位数据。 TI：发送中断标志。 在方式 0 中，第 8 位发送结束时，由硬件置位。 在其它方式的发送停止位前， 由硬件置位。 TI 置位既表示一帧信息发送结束，同时也是申请中断，可根据需要，用软件查询的办法获得数据已发送完毕的信息，或用中断的方式来发送下一个数据。 TI 必须用软件清 0。 RI：接收中断标志位。 在方式 0，当接收完第 8 位数据后，由硬件置位。 在其它方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置位（例外情况见于 SM2 的说明）。 RI 置位表示一帧数据接收完毕，可用查询的办法获知或者用中断的办法获知。 RI 也必须用软件清 0。 电源控制寄存器： PCON 寄存器主要是为 CHMOS 型单片机的电源控制而设的专用寄存器，单元地址为 87H，格 式如下： 表 26 PCON 的位内容 位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位名 SMOD / / / GF1 GF0 PD IDL 石家庄铁道学院毕业设计 8 最高位 SMOD 是串口波特率倍增位。 当 SMOD=1 时，串行口波特率加倍。 系统复为时 SMOD=0。 波特率选择： 方式 1 和方式 3 定时器 T1 作为波特率发生器，其公式如下： (21) T1 溢出率 = T1 计数率 /产生溢出所 需的周期数 式中 T1 计数率取决于它工作在定时器状态还是计数器状态。 当工作于定时器状态时，T1 计数率为 fosc/12。 当工作于计数器状态时， T1 计数率为外部输入频率，此频率应小于 fosc/24。 产生溢出所需周期与定时器 T1 的工作方式、 T1 的预置值有关。 当时钟频率选用 时，取易获得标准的波特率，所以很多单片机系统选用这个看起来 ―怪 ‖的晶体震荡器就是这个道理。 中断 ： AT89C52 有 6个中断源：两个外部中断（ INT0 和 INT1），三个定时中断（定时器 0、 2）和一个串行中断。 每个中断源都 可以通过置位或清除特殊寄存器 IE 中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。 IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。 如 下 表所示，。 对于 AT89C52， 位也是不能用的。 用户软件不应给这些位写 1。 它们为 AT89系列新产品预留。 定时器 2可以被寄存器 T2CON中的 TF2和 EXF2的或逻辑触发。 程序进入中断服务后， 这些标志位都可以由硬件清 0。 实际上，中断服务程序必须判定是否是 TF2 或 EXF2激活中断，标志位也必须由软件清 0。 定时器 0和定时器 1标志位 TF0 和 TF1在计数溢出的那个周期的 S5P2被置位。 它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。 然而，定时器 2 的标志位 TF2 在计数溢出的那个周期的 S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来 [3]。 石家庄铁道学院毕业设计 9 表 27 中断允许控制寄存器（ IE） 石家庄铁道学院毕业设计 10 第 3 章 MCM 外围模块简介 读卡模块 简介 概述 读卡模块采用 Philips 公司为 Mifare 卡设计的专用读卡芯片 MF RC500。 MF RC500 是应用于 非接触式通信中高集成读卡 IC 系列中的一员。 该读卡 IC系列利 用了先进的调制和解调概念，完全集成了在 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。 MF RC500 支持 ISO14443A 所有的层。 内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线 （可达 100mm）。 接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于 ISO14443A 兼容的应答器信号。 数字部分处理 ISO14443A帧和错误检测 （奇偶＆ CRC）。 此外，它还支持快速 CRYPTO1 加密算法用于验证MIFARE 系列产品。 方便的并行接口可直接连接到任何 8 位微处理器，这样给读卡器终端 的设计提供了极大的灵活性。 特性 高集成度模拟电路用于卡应答的解调和解码； 缓冲输出驱动器使。