基于单片机89c51的ic卡识别(编辑修改稿)

基于单片机89c51的ic卡识别(编辑修改稿)内容摘要：

单片机 IC 卡系统毕业论文 9 Protel 99 软件沿袭了 Protel 以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel 98 大体相同，新增 加了一些功能模块。 Protel 公司引进了德国INCASES 公司的先进技术，在 Protel99 中集成了信号完整性工具，精确的模型和板分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消除盲目性。 Protel99 容易使用的特性就是新的 “ 这是什么 ” 帮助。 按下任何对话框右上角的小问号，然后选择你所要的信息。 现在可以很快地看到 特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。 原理图 单片机 IC 卡系统毕业论文 10 方案论证 方案一：设计要求制作一个 IC 识别系统，实现单片机的 IC 卡有效控 制。 本系统采用 AT89C51 单片机为主控芯片，它不但和 8051 指令管脚完全兼容，而且用户可以用电的方式瞬间插除、改写这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短 方案二：与方案一不同的是方案二选用 AT8031 芯片，来实现 IC 卡识别 与 AT8031 相比， AT89C51 在性能上具有明显的优势，若采用 AT8031 用户若想对写入的程序修改必须用一种特殊的紫外线的灯将其照射擦除之后才可写入渗入渗出到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言，故采用方案一。 单片机 IC 卡系统毕业论文 11 第 3 章 硬件部分介绍 AT89C51 单片机简介 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 AT89c51 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的 可擦除只读存储器可以反复擦除 100次。 该器件采用 ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一种高效微控制器， AT89C51是它的一种精简版本。 AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 主要特性 与 MCS51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000 写 /擦循环 数据保留时间： 10年 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器 /计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚说明 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0输出原码，此时 P0外部必须被拉高。 单片机 IC 卡系统毕业论文 12 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电 平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P2口缓冲器可接收，输出 4个 TTL门电流，当 P2口被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输 出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL 门电流。 当 P3口写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因 此它可用作对外单片机 IC 卡系统毕业论文 13 部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外 部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 晶振电路 所谓的晶振电路即指单片机的时钟电路。 该电路通常有内部时钟电路和外部时钟电路。 一般选用前者。 单片机芯片内部有一个反相放大器构成的振荡器。 反相放大器的输入端为 XTAL1，输出端为 XTAL2，把 XTAL1 和 XTAL2 与外部石英晶体及两个电容连接起来可构成一个石英晶体振荡器如图 34所示。 时钟发生器是单片机 IC 卡系统毕业论文 14 一个 2分频电路。 它把晶体振荡器的频率 2 分频后供给片内其他电路。 一般电容C1和 C2 起到稳定振荡频率、快速起振的作用。 芯片擦除 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦操作中，代码阵列全被写 “1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持 两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 RS232 串行接口 EIARS232C 是由美国电子工业协会 EIA 制订的一种串行物理接口标准。 RS232C 采用负逻辑， 5~ 15V为逻辑 1， +5~+15V为逻辑 0。 而 TTL 电平的“ 1”和“ 0”的特征电压分别为２ .４Ｖ和０ .４Ｖ，用 RS232C 总线进行串行通信需外接电路实现电平转换。 在 发送端需用驱动电路将ＴＴＬ电平转换成 RS232C电平，在接收端用接收电路将 RS232C 电路转换为 TTL 电平。 本设计是用的 TI公司的 RS232C收发器 MAX232，可用单一 +5V电源供电实现电平转换。 RS232C在设计中主要永远用于 PC 机与 IC 卡读 /写器之间的通信，框图如下 RS232C 芯片的引脚结构如图３－１所示： 单片机 IC 卡系统毕业论文 15 图３－１ 图 31中的 C C C C4及 V+、 V— 是电源变换电路部分。 在实际应用中，器件对电源噪音很敏感。 因此， VCC必须要对地加去耦电容，其值 为 F。 电容 C C C3及 C4取同样的数值的钽电解电容，用以提高抗干扰能力，在连接时必须尽量靠近器件。 MAX232 的 1 14 管脚为串行异步通信发送及接受引脚。 SLE4442 卡简介 SLE4442 卡内部有一个 256 8bit EEPROM，不可逆的 4 个写保护字节，具备密码保护功能，可以随时读取主存储器内容；在校验成功后，可读保护存储器、读写安全存储器和写主存储器。 SLE4442 有一个密码逻辑，用以控制对存储器的读写。 为此， SLE4442 包含一个 4字节加密存储区，该存储区有一个错 误计数器 EC（ 02位）和三个字节的参考数据，这三个字节作为一个整体，称为可编程密码（ PSV）。 整个数据区除了参考数据，其它的数据都能被读取，在校验数据与内部参考数据比较正确后才能进行读写操作，连续三次比较错误后，错位计数器将阻止任何比较尝试，从而也消除了任何擦写操作。 IC 卡座 IC 卡座引脚如图３－２所示，其中引脚 SW SW2 为微动开关在无 IC 卡状态时，处与断开状态；有卡插入时， IC 卡卡座上的微动开关闭合。 因此，此开关往往是用来判断是否插 IC 卡的传感器件。 单片机 IC 卡系统毕业论文 16 其引脚 VCC：工作电压； SCL（ CLK）：串行时钟； GND：接地； SDA（ I/O）：串行数据（输入 /输出）； SW SW2：微动开关 本设计中与逻辑有关的引出端先只有 2 条： SCL 和 SDA。 所有的地址、数据及读 /写控制命令等信号均从 SDA端输入 /输出。 为了区分线上的数据、地址、操作命令以及各种状态的“开始”与“结束”，卡片内设计就多个逻辑控制单元。 其中，启动与停止逻辑单元产生控制读 /写操作的“开始”与“停止”标志信号。 “开始”状态：当 SCL 处于高电平时， SDA 从高电平转向低电平，即产生“开始”标志信号。 “停止”状态：当 SCL处于高电平时， SDA从低电平转向高电平，即产生一个“停止”标志信号，如图３－２所示： 图３－２ 单片机 IC 卡系统毕业论文 17 SDA 和 SCL 通常各自通过一个电阻拉到高电平，当 SCL 为高电平时，对应的 SDA 上的数据有宵；而当 SCL 为低电平时，允许 SDA 上的数据变化。 数据输入 /输出应答逻辑单元产生数据输入 /输出操作应答信号。 操作时所有的地址和数据字均一 8 位码串行输入 /输出于卡片。 卡片没收到一个 8 位码长的地址或数据后都以置 SDA 线为低电平方式“确认”应答信号，其波形如图３－３所示 图３－３ 外围电路 （ 1） 状态灯 IC 卡的上电一般是可知的，即对 IC 卡读 /写时，须给 IC卡上电（送电源），因此， IC 卡的上电控制比较简单。 由于 IC卡读 /写电流很小，一般为几个 A，因此其实现可按照图３－４所示。 由单片机 89C51 的 P14 信号通过小功率三极管9012 控制系统的 +5V 电源切入 IC卡座。 当 IC 卡上电后，发光二极管 L2被点亮，起读 /写指示作用。 每次对 IC 卡读 /写完成后。 即及时先电，以减少插拔时带电的可能性，要保证 IC 卡能任意插拔（有可能处于带电状态），不致 IC 卡损坏，必须使 IC 卡拔电过程处于断电的状态。 要做到这点，必须保证 IC卡的下电 迅速及时 图３－４ （ 2）蜂鸣器 单片机 IC 卡系统毕业论文 18 一般所指的蜂鸣器是以压电陶瓷为主要元件的。 压电陶瓷是一类有将压力与电流相互转换能力的特殊陶瓷。 这种能力缘于其特殊的晶体结构。 当压电陶瓷在一定方向上受到一个压力使其晶体结构发生形变时，它就会在内部产生一个电流，并且电流的变化与压力的变化密切相关。 反之亦然。 所以利用这一特性，在压电陶瓷上通过一定频率的电流，就会引起压电陶瓷微小形变，这一形变带动空。