基于單片機89c51的ic卡識別(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 理方式，即數據庫的管理方式。 Protel 99 是在桌面環境下第一個以獨特的設計管理和團隊合作技術為核心的全方位的印制板設計系統。所有 Protel99 設計文件都被存儲在唯一的綜合設計數據庫中，并顯示在唯一的綜合設計編輯窗口。 遼寧石油化工大學繼續教育學院論文 9 Protel 99 軟件沿襲了 Protel 以前版 本方便易學的特點，內部界面與Protel 98 大體相同，新增加了一些功能模塊。 Protel 公司引進了德國 INCASES公司的先進技術，在 Protel99 中集成了信號完整性工具，精確的模型和板分析，幫助你在設計周期里利用信號完整性分析可獲得一次性成功和消除盲目性。 Protel99 容易使用的特性就是新的 “ 這是什么 ” 幫助。按下任何對話框右上角的小問號，然后選擇你所要的信息。現在可以很快地看到 特性的功能，然后用到設計中，按下狀態欄末端的按鈕，使用自然語言幫助顧問。 原理圖 遼寧石油化工大學繼續教育學院論文 10 方案論證 方 案一： 設計 要求 制作 一個 IC 識別 系統，實現 單片機的 IC 卡 有效控制。本系統采用 AT89C51 單片機為主控芯片， 它不但和 8051 指令管腳完全兼容，而且用戶可以用電的方式瞬間插除、改寫這種單片機對開發設備的要求很低，開發時間也大大縮短 方案二：與方案一不同的是方案二選用 AT8031 芯片， 來實現 IC卡識別 與 AT8031 相比， AT89C51 在性能上具有明顯的優勢，若采用 AT8031 用戶若想對寫入的程序修改必須用一種特殊的紫外線的 燈將其照射擦除之后才可寫入滲入滲出到外接程序存儲器的程序代碼沒有什么保密性可言 ，故采用 方案一。 遼寧石油化工大學繼續教育學院論文 11 第 3 章 硬件部分介紹 AT89C51 單片機簡介 AT89C51 是一種帶 4K 字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。 AT89c51 是一種帶 2K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器 的單片機。單片機的 可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將 多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C51 是它的一種精簡版本。 AT89C51 單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。 主要特性 與 MCS51 兼容 4K 字節可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環 數據保留時間： 10 年 全靜態工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數器 5 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電 模式 片內振蕩器和時鐘電路 管腳說明 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口： P0 口為一個 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，遼寧石油化工大學繼續教育學院論文 12 當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。 P1口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1口管腳 寫入 1后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。 P2口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL門電流，當 P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時，它利用 內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口： P3 口管腳是 8個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個TTL門電流。當 P3 口寫入 “1” 后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出 口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數據存儲器寫選通） /RD（外部數據存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以 不變的遼寧石油化工大學繼續教育學院論文 13 頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態 ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 晶振電路 所謂的晶振電路即指單片機的時鐘電路。該電路通常有內部時鐘電路和外部時鐘電路。一般選用前者。單片機芯片內部有一個反相放大器構成的振蕩器。反相放遼寧石油化工大學繼續教育學院論文 14 大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，把 XTAL1 和 XTAL2 與外部石英晶體及兩個電容連接起來可構成一個石英晶體振蕩器如圖 34所示。時鐘發生器是一個 2 分頻電路。它把晶體振蕩器的頻率 2分頻后供給片內其他電路。一般電容 C1 和 C2 起到穩定振蕩頻率、快速起振的作用。 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。 此外， AT89C51 設有穩態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 RS232 串行接口 EIARS232C 是由美國電子工業協會 EIA 制訂的一種串行物理接口標準。RS232C 采用負邏輯， 5~ 15V為邏輯 1， +5~+15V 為邏輯 0。而 TTL 電平的“ 1”和“ 0”的特征電壓分別為２ .４Ｖ和０ .４Ｖ，用 RS232C 總線進行串行通信需外接電路實現電平轉換。在發送端需用驅動電路將ＴＴＬ電平轉換成 RS232C 電平，在接收端用接收電路將 RS232C 電路轉換為 TTL 電平。本設計是用的 TI 公司的RS232C 收發器 MAX232，可用單一 +5V電源供電實現電平轉換。 RS232C 在設計中主要 永遠用于 PC 機與 IC 卡讀 /寫器之間的通信，框圖如下 遼寧石油化工大學繼續教育學院論文 15 RS232C 芯片的引腳結構如圖 ３－１ 所示： 圖 ３－１ 圖 31中的 C C C C4 及 V+、 V— 是電源變換電路部分。 在實際應用中，器件對電源噪音很敏感。因此， VCC 必須要對地加去耦電容，其值為 F 。電容 C C C3及 C4 取同樣的數值的鉭電解電容，用以提高抗干擾能力，在連接時必須盡量靠近器件。 MAX232 的 1 14 管腳為串行異步通信發送及接受引腳。 SLE4442 卡簡介 SLE4442 卡內部有 一個 256 8bit EEPROM，不可逆的 4 個寫保護字節，具備密碼保護功能，可以隨時讀取主存儲器內容；在校驗成功后，可讀保護存儲器、讀寫安全存儲器和寫主存儲器。 SLE4442 有一個密碼邏輯，用以控制對存儲器的讀寫。為此， SLE4442 包含一個 4 字節加密存儲區，該存儲區有一個錯誤計數器 EC（ 02位）和三個字節的參考數據，這三個字節作為一個整體，稱為可編程密碼（ PSV）。整個數據區除了參考數據，其它的數據都能被讀取，在校驗數據與內部參考數據比較正確后才能進行讀寫操作，連續三次比較錯誤后，錯位計數器將阻止 任何比較嘗試，從而也消除了任何擦寫操作。 IC 卡座 IC卡座引腳如圖３－２ 所示，其中引腳 SW SW2 為微動開關在無 IC 卡狀態時，處與斷開狀態；有卡插入時， IC卡卡座上的微動開關閉合。因此，此開關往往是用來判斷是否插 IC卡的傳感器件。 遼寧石油化工大學繼續教育學院論文 16 其引腳 VCC：工作電壓； SCL（ CLK）：串行時鐘； GND：接地； SDA（ I/O）：串行數據（輸入 /輸出）； SW SW2：微動開關 本設計中與邏輯有關的引出端先只有 2 條： SCL 和 SDA。所有的地址、數據及讀 /寫控制命令等信號均從 SDA 端輸入 /輸 出。為了區分線上的數據、地址、操作命令以及各種狀態的“開始”與“結束”，卡片內設計就多個邏輯控制單元。其中，啟動與停止邏輯單元產生控制讀 /寫操作的“開始”與“停止”標志信號。 “開始”狀態：當 SCL 處于高電平時， SDA 從高電平轉向低電平，即產生“開始”標志信號。 “停止”狀態：當 SCL 處于高電平時， SDA 從低電平轉向高電平，即產生一個“停止”標志信號，如圖 ３－２ 所示： 圖 ３－２ 遼寧石油化工大學繼續教育學院論文 17 SDA 和 SCL 通常各自通過一個電阻拉到高電平，當 SCL 為高電平時，對應的SDA 上的數據有宵；而當 SCL 為低電平時，允許 SDA 上的數據變化。 數據輸入 /輸出應答邏輯單元產生數據輸入 /輸出操作應答信號。操作時所有的地址和數據字均一 8 位碼串行輸入 /輸出于卡片。卡片沒收到一個 8 位碼長的地址或數據后都以置 SDA 線為低電平方式“確認”應答信號，其波形如圖 ３－３ 所示 圖 ３－３ 外圍電路 （ 1） 狀態燈 IC 卡的上電一般是可知的，即對 IC 卡讀 /寫時，須給 IC 卡上電（送電源），因此， IC卡的上電控制比較簡單。由于 IC卡讀 /寫電流很小，一般為幾個 A，因此其實現可按照圖 ３－４ 所示。由單片機 89C51 的 P14 信號通過小功率三極管 9012 控制系統的 +5V電源切入 IC 卡座。當 IC 卡上電后，發光二極管 L2被點亮，起讀 /寫指示作用。每次對 IC卡讀 /寫完成后。即及時先電，以減少插拔時帶電的可能性，要保證 IC 卡能任意插拔（有可能處于帶電狀態），不致 IC 卡損壞，必須使 IC卡拔電過程處于斷電的狀態。要做到這點，必須保證 IC 卡的下電迅速及時 圖 ３－４ （ 2）蜂鳴器 遼寧石油化工大學繼續教育學院論文 18 一般所指的蜂鳴器是以壓電陶瓷為主要元件的。壓電陶瓷是一類有將壓力與電流相互轉換能力的特殊陶瓷。這種能力緣于其特殊的晶體結構。當壓電陶瓷在一定方向上受到一個壓力使其晶體結構發生形變時，它