基于单片机的ic卡水表的设计学士学位论文

基于单片机的ic卡水表的设计学士学位论文内容摘要：

C 卡 表面上没有 金属触点而是在卡 的 内 部设 置 了 天线 ， 射频卡处在 读卡器一定距离内时，读写卡器 就可以 通过发射射频信号对 IC 卡进行读写操作。 （ 2） 接触型 的 IC 卡的表面 上 有 6 个或 8 个金属触点，只有在 IC 插入读写器内后，金属触点与读卡器进行接触， 在微处理器的控制下才能够完成的读写操作。 根据 IC 卡的内部结构，又可以 将 IC 卡 分为存储卡、逻辑加密卡和 CPU 卡 三大类。 我们只介绍存储卡和逻辑加密卡。 （ 1） 存储卡的容量 跨度很大可以从 几十字节到几千字节不等。 存储 卡 有很多优点，例如： 操作 便捷 、 快速读写 ， 长时间存储信息 等 等。 但是 存储 卡不具备加密功能， 因此存储的数据 可能 很容易地被读出， 所 以这种卡 的安全性较差。 （ 2） 逻辑加密卡 的 内 部 设有逻辑加密电路， 因此 只有在输入密码正确后才能进行数据的改写，否则 只能读取数据而不能对数据进行改写。 由于具有较高的安全性， 这种卡常常 被 用于对信息保密性 要求较高 的领域， 涉及到 金融等方面 非常适合选用这种 IC 单 片 机 显 示 屏 键 盘 复 位 电 路 报 警 电 路 IC 卡 接 口 沈阳理工大学学士学位论文 7 卡。 综合两种 IC 卡的特点， IC 卡智能水表 系统选用西门子 SLE4442 逻辑加密型 IC 卡进行数据的存储和身份的识别。 键盘选择 单片机系统中 经 常 使 用的键盘 大致可以分为以下两种。 （ 1） 独立型按键的一脚通过电阻接电源或者接地，而另一脚接 到 单片机的 I/O 口上。 在 按下 按键 和没有按下 按键 时 I/O 口电平刚好 是相反的。 独立型 按键的特点 就 是按键电路配置灵活，识别按键的状态 比较 简单，编写程序 也 相对简单，但是 独立型的 每一个按键需要 独自 占用一个 I/O 口， 会使 I/O 口的利用率下降，如果按键数量很少，或者单片机有很多 I/O 口剩余的时候是可以采用这种设计的。 （ 2） 矩阵式键盘 由 行线和列线 所构成的。 按键位于行 线和列线 的交叉点上，一个4*4 的矩阵式 行列线 结构就可以构成一个含有 16 个按键的 矩阵式 键盘。 将 按键 放 置在行线和 列线的交叉点上，按键开关的两端分别接到行 线和 列线 上， 平时当没有按键 操 作的时 候 ，列线 将会 处于高电平状态； 而当有按键按下时， 行列线 就会 导通，列线的电平 也会 由此连接 在一起 ， 每个按键的操作与否控制着该按键所在行列线的电平变化， 这样行列线配合起来进行适当的处理，就可以确定按键的位置。 与独立式键盘相比， 矩阵式键盘的优势在于可以 节省很多 I/O 口，适用于按键数量较多的场合。 综合考虑实际使用的情况 即 IC 卡水表的设计情况 ，本设计 刷完 数据输入采用矩阵式键盘进行。 由于有 0 到 9 十个数字键，再加一些功能键，因此采用 4*4 矩阵键盘。 显示器的选择 有两种可供选择的显示器，一种是 HJ1602 液晶显示屏，一种是 LCD12864 液晶显示屏。 HJ1602A 是一种工业字符型液晶，能够同时显示 16x02 即 32 个字符，但是 只能显示字母、数字和符号 ； LCD12864 液晶显示屏 显示模块是 12864 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形。 总结： 在编程 和 使用方面，两者难度 比较近似 ，原理 也相 差不多，都是写指令、写数据 、 写地址、等等。 但是 12864 液晶屏显示更加全面，相比于 1602 液晶屏、 12864能更形象具体的实现显示功能，也更加符合本次设计所需，因此我们选择 LCD12864 液沈阳理工大学学士学位论文 8 晶显示屏作为本次设计 的显示器。 沈阳理工大学学士学位论文 9 3 系统各模块硬件电路设计 本 次设计的 IC 卡水表 系统硬件 主要 由以下几个部分组成： （ 1） AT89C51 单片机 作为主控制 电路 （ 2） SLE4442 智能 IC 卡，及插卡电路 （ 3） LED 指示电路 （ 4） 矩阵键盘输入电路 （ 5） LCD12864 液晶显示电路 （ 6） 报警电路 （ 7） 5V 的电源电路 Protel 电路原理图设计软件 在设计硬件电路之前我们需要了解将要使用的 protel 制图软件。 Protel Advanced Schematic，即高级电气原理图用于进行电子产品的电学设计。 完成整个电子产品设计过程中电工、电子学阶段设计，包括功能设计、逻辑设计、电路设计。 早期的 PROTEL 主要作为印制板自动布线 工具使用 ，运行在 DOS 环境，对硬件的要求很低，在无硬盘 286 机的 1M 内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电路原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的 PROTEL 已发展到 DXP 2020，是个庞大的 EDA 软件 ，完全安装有 200 多 M，它工作在 WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系 统，它包含了电路原理图绘制、 模拟电路与数字电路 混合信号仿真、多层 印制电路板 设计（包含印制电路板自动布线）、 可编程逻辑器件 设计、图表生成、 电子表格 生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server（客户 /服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的 文件格式 ，如 ORCAD， PSPICE，EXCEL 等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度 PCB 的 100%布通率。 在国内PROTEL 软件较易买到，有关 PROTEL 软件和使用说明的书也有很多，这为它的普及提供了基础。 想更多地了解 PROTEL 的软件功能或者下载 PROTEL99 的试用版，可以在INTERNET 上。 2020 年年底， Protel 软件的原厂商 Altium 公司推出了 Protel 系列的最新高端版本Altium Designer。 Altium Designer ，它是完全一体化电子产品开发系统的一个新沈阳理工大学学士学位论文 10 版本，也是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。 Altium Designer 是业界首例将设计流程、集成化 PCB 设计、可编程器件（如 FPGA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行 PCB 和 FPGA 设计以及嵌 入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。 这款最新高端版本 Altium Designer 99SE， Protel2020 在内的先前一系列版本的功能和优点以外，还增加了许多改进和很多高端功能。 Altium Designer 拓宽了板级设计的传统界限，全面集成了 FPGA 设计功能和 SOPC 设计实现功能，从而允许工程师能将系统设计中的 FPGA 与 PCB 设计以及嵌入式设计集成在一起。 Protel 99 采用全新的管理方式，即数据库的管理方式。 Protel 99 是 在桌面环境下第一个以独特的设计管理和团队合作技术为核心的全方位的印制板设计系统。 所有Protel99 设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。 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。 所有 Protel99 设计文件都被储存在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计 编辑窗口。 在 Protel99 中与设计的接口叫设计管理器。 使用设计管理器，可以进行对设计文件的管理编辑、设置设计组的访问权限和监视对设计文件的访问。 组织设计文件 过去组织和管理 40 个或更多的原理图、 PCB、 Gerber、 Drill、 BOM和 DRC 文件 ，要花 费几天的时间，而 Protel99 把设计文件全部储存在唯一的设计数据库。 在设计数据库内组织按分层结构文件夹建立的文件 显示在右边的个人安全系统设计数据库有一文件夹叫设计文件，这个文件夹中是主设计文件 (原理图和 PCB)，还有许多的子文件夹，包括了 PCB 装配文件、报告和仿真分析。 这里对在设计数据库中创建文件夹的分 层深度没有限制。 沈阳理工大学学士学位论文 11 设计数据库对存储 Protel 设计文件没有限制 你能输入任何类型的设计文件进入数 据库，如在 MS Word 书写的报告、在 MS Excel 准备的费用清单和 AutoCAD 中制的机械 图。 简单双击设计数据库里的文件图标，在适当的编辑器打开文件，被更新的文件自动地保存到设计数据库。 MS Word 和 Excel 文件可以在设计管理器中直接编辑。 提示：在文件夹上单击右键会显示浮动菜单，然后选择在设计数据库新建文件。 在综合设计数据库中用 Protel99 的设计管理器管理设计文件是非常轻松的。 设计管 理器的工作就象 MS Windows 的文件管理器一样，可用它来导航和组织设计数据库里文件。 使用设计管理器在设计数据库创建分层结构的文件夹，使用标准文件操作命令来组织 这些文件夹内设计文件。 设计管理器的心 脏就是左边的导航面板。 面板显示的树状结构是大家熟悉的 Protel软件 特性。 在 Protel99 中，这个树不仅仅显示的是一个原理图方案各文件间的逻辑关系，它 也显示了在设计数据库中文件的物理结构。 在导航树中活跃的文件夹是 PCB 装配文件夹。 如同 Windows 文件管理器，设计管理器在右 边显示这个文件夹的内容。 Protel 常用操作： （ 1） 调用画图工具 View－》 Toolbars－》 Customize （ 2） 在移动元件时按空格可旋转元件 （ 3） 找元件时要参照对元件库的描述， Converter 含有 AD、 DA 等 （ 4） 将文件直接放在数据库根目录下 电气连接网络表是把设计结果向其他 EDA 工具传输的最主要数据形式。 ADV、 SCH包含两个独立的编辑器，即电气原理图编辑器和电气图形符号库编辑器。 电气原理图编辑器 (Schematic Sheet Editor) 电气原理图编辑器是 Adv Sch软件包中主要处理器，用于制作、编辑、检查和打印符合电气设计方案的信息，包括图纸、图表及设计数据文件。 编辑器中含有：生成电气连接关系网络表、进行电气设计规则检查、制作出设计报告和打印高质量图纸等一系列设计活动所需的软件工具。 电气图形符号库编辑器 (Schematic Library Editor) 电气图形符号库编辑器简称库编辑器是 ADV、 SCH 软件包中另外一个文件处理器，用于制作、编辑和管理元器件的图形符号库。 库编辑器的基本操作和功 能大致和原理图编辑相同，只是附加了专用于制作元件和进行库管理所需的工具。 沈阳理工大学学士学位论文 12 设计特点： （ 1）强大和完备的设计、表达能力 （ 2）良好的开放性 （ 3）强大的设计自动化功能 （ 4）丰富而又灵活的编辑功能 （ 5）在线式编辑及完善的库管理 （ 6）原理图和 PCB 图之间动态连接 （ 7）满足国际化 设计要求 （ 8）完备的输出系统 单片机部分 适应性指单片机能否完成应用系统的控制功能，它主要从以下几个方面体现。 （ 1）单片机的 CPU 是否有相对应的处理能力 （ 2）单片机片内是否有系统设计所需的外接口 （ 3）单片机是否有系统所需要的 I/O 端口数量 （ 4）单片机的极限性能是否能够满足设计的要求 综合上述几条叙述，本次设计采用 AT89C51 单片机作为主控芯片 单片机 AT89C51 介绍 AT89C51 是 51 系列单片机 大家族中的一员， 由 ATMEL 公司生产 制作 的。 AT89C51是一个低电压， 高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器。 并且拥有 256 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM） ，该单片机 兼容标准MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产， 因此在 许多较复杂系统控制应用场合 都会有AT89C51 单片机的应用。 AT89C51 单片机 有 40 个引脚， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2个外中断口， 3 个 16 位可编程定时计数器 ,2 个全双工串行通信。