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1、. . . . IC卡门禁系统 摘 要 常见的门禁系统有:密码门禁系统，IC卡门禁系统，指纹识别门禁系统等。密码门禁系统由于安全性弱和便捷性差已经面临淘汰 ，指纹识别门禁系统安全性高,但由于成本高等问题而没有得到广泛的市场认同。现在流行和通用的还是IC卡门禁系统。IC卡由于其较高的安全性、便捷性和性价比成为门禁系统的主流，但市面上的门禁系统都要配置相应的IC卡才能使用，如果由于遗失或各种原因导致没有足够的IC卡，便要再联系厂商购买，不但带来不便 ，而且价格昂贵。本文介绍的环保型IC卡门禁系统使用的是中国电信公司的IC卡作为门禁的IC卡 ，不但成本低 ，而且到处都能买到，很好的解决了IC卡成本高
2、和难购买的问题。关键词 单片机 ；IC卡读写 ；信息存储 ；信息识别Recycle IC Card JanitorAbstract：Pass Word Gate Controller、IC Card Gate Controller and Fingerprint Validate Gate Controller are familiar to us . Pass Word Gate Controller has been falled into disuse because of its weakness of security . Fingerprint Validate Gate Cont
3、roller is very safe , but it is too expensive to use. So , IC Card Gate Controller still is the most popular . But nearlly all the IC Card Gate Contoller needs the homologous IC Card and the homologous IC Card is expensive and hard to buy . This text is tell you how to use the IC Telephone Card to d
4、esign Recycle IC Card Janitor . So , you never need to worry about the problems of money and hard to buy , because the IC Telephone Card is cheap and easy to buy .Key words： MCU ; Read and Write IC Telephone Card ; Information Save ; Information Validate1引言门禁，又称出入管理控制系统。是一种管理人员进出的数字化管理系统.随着智能化、数字化信息
5、社会的到来，“卡”已逐渐深入到了人们生活的方方面面，人们正在一步步地适应着卡，也渐渐地离不开卡，毫不夸地说，人类将走向“卡”的世界。卡是实现智能化管理和自动化管理工作的一种重要手段。在需要控制人员出入情况的场所，比如人员阶段性流动的实验室，宾馆的客房，有特殊需求的部门等等，如果使用卡开启门，代替传统的出入证和钥匙，就能使管理工作实现自动化、智能化。不但用者方便，管理者也方便，而且工作效率和安全性都可以大提高。下面介绍的环保型IC卡门禁系统就是一个安全、可靠的电子门锁系统。使用该系统，可以方便地管理和控制应用场所的人员进出情况，验明出入人员的身份和出入权限。在IC卡应用日益广泛的今天，IC卡门禁
6、系统以其门禁管理的安全、可靠、高效、灵活、方便，已逐步取代其他现有各类门锁，成为目前门禁系统的主流方式。2系统功能设计必须输入正确密码才能进入系统菜单设置各项功能，如：增加新的IC卡、删除已有的IC卡、修改密码等。能增加新的IC卡，最多可以发卡83。能删除已有的IC卡能识别IC卡并提示卡号能识别不正确的插卡并提示能读出IC卡的余额，并能按设置减去卡相应的余额（为防止人为误操作，每次最高只能减去0.9元）以绿灯亮代表开门信号3系统硬件原理3.1 系统原理图系统原理图如图1所示:图1 系统原理图3.2 主控芯片：ATmega8ATmega8是ATMEL公司推出的一款新型AVR高档单片机。在AVR家
7、族中，Atmega8是一种非常特殊的单片机，它的芯片部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具备AVR高档单片机MEGA系列的全部性能和特点。Atmega8是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC结构的8位单片机。AVR单片机的核心是将32个工作寄存器和丰富的指令集联结在一起，所有的工作寄存器都与ALU（算术逻辑单元）直接相连，实现了在一个时钟周期执行一条指令同时访问（读写）两个独立寄存器的操作。这种结构提高了全码效率，使得大部分指令的执行时间仅为一个时钟周期。因此，Atmega8可以达到接近1MIPS/MHz的性能，运行速度比普通CISC单片机高出10倍。Atmega
8、8的部分主要性能如下： 高性能、低功耗的8位AVR微控制器，先进的RISC精简指令集结构 130条功能强大的指令，大多数为单周期指令 32个8位通用工作寄存器 工作在16MHz时，具有16MIPS的性能 片集成硬件乘法器（执行速度为2个时钟周期） 片集成了较大容量的非易失性程序和数据存储器以及工作存储器 8K字节的Flash程序存储器，擦写次数：10000次 支持可在线编程（IPS）、可在应用自编程（IAP） 带有独立加密位的可先BOOT区，可通过BOOT区的引导程序区（用户自己写入）来实现IPA编程。 512个字节的EEPROM，擦写次数：100000次 1K字节部SRAM 可编程的程序加密
9、位 特殊的微控制器性能 可控制的上电复位延时电路和可编程的欠电压检测电路 部集成了可选择频率（1/2/4/8MHz）、可校准的RC振荡器、外部和部的中断源18个 最多23个可编程I/O口，可任意定义I/O的输入/输出方向；输出时为推挽输出，驱动能力强，可直接驱动LED等大电流负载；输入口可定义为三态输入，可以设定带部上拉电阻，省去外接上拉电阻 宽工作电压：2.7V5.5V（Atmega8L）本系统使用Atmega8作为主控芯片，主要作用为：使用其I/O口读写IC卡的全部信息，并将卡的全部信息存储在Atmega8的EEPROM，一卡占用6个字节，一共可存储83IC卡的信息，存储地址为EEPROM
10、（0497）；验证插入的IC卡是否允许通行，可通行则绿灯亮;验证输入的登录密码是否与EEPROM（地址为：504511）存储的密码相同；检测3x4键盘是否有按键按下；将各类信息显示到液晶1602，以进行人机交换操作。3.3 IC卡90年代的初期IC卡的出现，就已经取代了当时独霸一时的磁卡了，由于磁卡存在严重的安全性问题，所以推出不久就被黑客破解，所以讫今亦彻底淘汰了。IC卡实质是一个带串行输出的128位的EPROM，片的前64位已经写了保护，在出厂时已经编程而且其熔丝位已被加密，所以无法更改片的数据，。而其后的40位计数单元是受部逻辑控制的，在读写时卡片只能作减法计数，不能作加法计数，直至存储
11、单元装入的预置值减到0为止，因为IC卡是一种一次性的计数卡片，所以卡片的存储单元减至空，卡片也就用完了,也就是作废了。很多人都会把用完的IC卡扔掉，但是电信公司发行的IC卡不计其数，这样一来就会对环境造成污染。本文介绍的门禁系统使用的IC卡就是电信公司的IC卡，无论IC卡有无余额都能作为门禁的IC卡使用，完全符合环保的概念，并能很好的解决门禁IC卡成本高和难购买的问题。IC卡消费计数的单位价格是根据各种应用系统设定的，例如：30元面值的IC卡，对应的片的存储单元的预置是#300，那每单位值就是0.1元了，IC机以每分钟产生一个扣费脉冲信号，扣费值是由当地IC管理系统设定的。一般是0.3元和0.
12、8元，卡片被减值是3次或8次了。而其它国家的IC卡也是如此。一般IC卡的引脚如图2所示：图2 IC卡引脚图IC卡一般采用8脚封装和6脚封装，如果采用6脚封装的则无下面两个空脚。它的存储单元分布 ：64位EPROM（8字节）写保护区 芯片数据代码区 发行商数据代码区，40位EEPROM（5字节）预置值计数区24位为1（3字节）共16字节数据，如图3所示：3.4 IC卡的原理： 图3 IC卡存储单元分布图3.4.1 复位： 要使地址计数器复位“0”，先让Resct复位端由“0”变成“1”，然后跟着一个Clock脉冲从“0”变成“1”再降回“0”电平，Resct复位端再至“0”，把Clock脉冲包住
13、，随着Reset端变低，地址0单元的数据从I/O上输出。对应 Clock端的每个脉冲，其上升沿使地址计数器增加。其下降沿使被选通地址单元的数据从I/O上输出。地址计数器增加到127后返回到0，如图4的时序图所示： 图4 复位时序图3.4.2 写位： 在Reset和Clk端均为低的情况下，如果某地址单元允许写操作（64-103位，且该位必需为1），则Reset端上的一个脉冲（即从低到高再回低）将允许芯片进行位写操作。在紧跟着的时钟脉冲期间执行写操作，调整写操作维持时间至少10ms,在这个CLK脉冲期间，地址计数器不会增加，在CLK写脉冲下降沿，数据0从I/O端输出。从Reset脉冲的上升沿到CL
14、K写脉冲的下降沿期间，I/O端的数据是无效的。在下一个才CLK脉冲，且Reset为低时，地址计数器又增1，并在下降沿时，把选通的地址单元的数据送到I/O端。如图5的时序图所示： 图5 写位时序图3.4.3 字节擦除： 对位地址72-103的字节单元来说，只要在每个字节的前面一位进行一次正常的写操作，就可以对此字节后一字节进行字节擦除操作。也就是说，每向高一字节进行借位（即写一位0），紧接着的擦除时序可以对后一字节按字节擦除（即整个字节写1）。被擦除的字节总是比借位写的字节低一字节。从以下时序图可以看出，首先，完成一个“位写”操作，在CLK的写脉冲结束后，在CLK为低电平时，在发一个Reset脉冲即启动字节擦除操作。在第二个CLK脉冲完成字节擦除，脉冲维持时间整定为擦除周期时间（至少1ms)。芯片逻辑控制电路验证了借位写确已完成从“1”写“0”后，才擦除其低位字节。从Reset的上升沿到擦除操作的CLK脉冲的下降沿，I/O脚上的数据无效。地址计数器仍然停留在借位写的地址上。如图6的时序图所示： 图6 字节擦除时序图3.4.4 计数方法：
