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1、吉 林 农 业 大 学本 科 毕 业 设 计 论文题目：非接触式IC卡门禁系统设计 学生姓名： 专业年级： 电子信息科学与技术 指导教师： 职称讲师 2009 年 6 月 2 日目 录题目I摘要及关键词I1 前 言11.1 课题研究的背景和意义11.2 设计要求12. 非接触式IC卡及其特点22.1 非接触式IC卡的分类32.2 非接触式IC卡的国际标准33 射频识别技术（RFID）43.1 射频识别技术43.2 射频识别系统的工作原理54 非接触式IC卡在门禁机的硬件设计54.1 传输模块RS485简介94.2 时钟芯片DS1302结构及工作原理104.2.1 时钟芯片DS1302引脚功能及
2、结构104.3.1 键盘显示芯片74LS164介绍124.3.2液晶存储模块JG19264A芯片介绍124.4 MCU接口电路134.5 门禁记录存储与传输175 非接触式IC卡在门禁机中的软件设计175.1 ZlG500子程序175.2 写数据 MCU ZLG500205.3 读数据 ZLG500MCU226 结论23参考文献23致谢24附录一24附录二25附录三26非接触式IC卡门禁系统设计学 生：隋洪涛 专 业：电子信息科学与技术 指导教师：宫鹤摘要：本文介绍了非接触式IC卡技术的基本原理和国际标准，并对其读卡器在工程上的设计和开发作了研究。首先论文描述了IC卡的发展和现状，然后通过对射
3、频识别技术原理的研究，揭示了射频IC卡的工作原理。本文对IC卡中数据的逻辑结构和其提供的较高的安全性能进行了分析。简单介绍了射频IC卡的数据传输问题，编码和调制方法。介绍了射频IC卡所必须符合的国际标准ISO/IEC 14443的要求，以及Type A和Type B两种标准的区别。紧接着介绍了TypeA型常用的卡片MF1 IC S50和对应读卡器的设计方法和电路（使用专用射频读卡集成芯片RC500）。最后根据实际需要详细介绍了自主设计的一款Type B型读卡器的核心部件射频模块的电路实现方案和具体电路及程序。关键词：非接触式IC卡读卡器射频识别射频IC卡射频模块 Non-contact IC
4、card access control system designName：SuiHongtao Major：Electronic Information Science and TechnologyTutor：GongheAbstract:This paper introduces the basic principle and the application of the contactless IC cardtechnology.First,the paper describes the development and the status current of the IC cards
5、.Then,the work principle of the radio frequency technology.The paper analyzes the logic datastructure of the IC card and security performance supported by IC cards.Simply point to thematters about the data transmission in radio frequency IC cards,the ways to encode and modulateare provided.The inter
6、national standards about the radio frequency IC cards-ISO/IEC14443 areintroduced too,it refers to the difference about the Type A and Type B standard.Where afterintroduces the card MF1 IC S500 what is usually used in the cards of Type A,the design methodand the circuit of the card reader device(the
7、device use the radio frequence chip readermodule RC500).In the end,in detail introduces the implement project about circuit and programof the kernel components of a Type B IC cards reader，the RF module，what is completelymade by do-it-yourself.Key Words:contactless IC card reader,Radio frequency dent
8、ification,RFID1 前 言1.1 课题研究的背景和意义 非接触式IC卡是射频识别技术与IC卡技术的结合而出现的，自出现以来就成为这两种技术的重要发展方向。由于具有安全性、智能性、较大存储容量、更好的应用环境适应性，读写设备简单，操作速度快等优点，其技术和应用发展十分迅速，当前在国内已大量普及。可以相信，随着大规模集成电路和制造工艺的发展及开发工具的日渐成熟，非接触式IC卡必将在我国各个领域广泛应用。智能卡的应用并不是简单的读写卡操作，而是一个综合性的工程项目。它不仅包括卡和读写模块的选择，还涉及到读写模块的控制、数据的传输、数据的处理和存储；既需要有硬件应用的知识、也还必须具有软件
9、方面的能力。下面我们以一个完整的应用系统为例，详细地描述了各组成部分的设计要求、完成的功能及具体的实现方法。1.2 设计要求智能卡的应用并不是简单的读写卡操作，而是一个综合性的工程项目。它不仅包括卡和读写模块的选择，还涉及到读写模块的控制、数据的传输、数据的处理和存储；既需要有硬件应用的知识、也还必须具有软件方面的能力。下面我们以一个完整的应用系统为例，详细地描述了各组成部分的设计要求、完成的功能及具体的实现方法。智能卡门禁系统设计任务：1 智能卡门禁系统门禁机模块的设计（1） 非接触式IC卡读写头部分主要内容：读头部分采用非接触智能卡读写模块，由读卡器读入数据并加以保存，智能卡按常规要具有加
10、密和数据分区存储功能，读写头的读写距离在5-10厘米左右，必须具有掉电保护、精确时间记时和显示，3K5K的临时数据存储。（2） 门禁机主控模块 主要内容：智能门禁机主控模块是智能门禁机系统的核心部分，主要包括MCU、键盘、显示、电子时钟、外部数据存储器及掉电保护和看门狗电路，有精确时间记时和显示。2 智能卡门禁系统系统管理模块的设计（1） 系统管理主控模块设计主要内容：设计门禁上层软件的主控模块，其主要实现的功能是最高权限卡对管理员和一般用户发卡，管理员对一般用户发卡。能对丢失的卡进行挂失，对找回的卡进行解挂，同时还要具备查找功能。（2） 系统管理的数据库管理软件设计 主要内容：运用高级语言编
11、程，制作数据库管理软件。采集下位机的数据并保存，然后管理采集到的数据，具有采集、数据更新、查询统计和报表的打印功能 3 智能卡门禁系统数据传输模块的设计主要内容：完成中央控制电脑与门禁读写器之间的数据传输协议的设计，能实现主、从机的双向数据传输及一对一、一对多的数据传输。2. 非接触式IC卡及其特点非接触IC卡，又名感应卡，诞生于90年代初，由于存在着条码卡、磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点，使之一经问世，便立刻引起了广泛的关注，并以惊人的速度得到推广应用。非接触式IC卡由IC芯片，感应天线组成，并完全密封在一个标准PVC卡片中，无外露部分。非接触式IC卡的读写过程，通常由非接触型IC卡与读写
12、器之间通过无线电波来完成读写操作。非接触型IC卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的L/C产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、存储等，并返回给读写器。由非接触式IC卡所形成的读写系统，无论是硬件结构，还是操作过程都得到了很大的简化，同时借助于先进的管理软件，可脱机的操作方式，都使数据读写过程更为简单。 非接触式IC卡无机械触点，通过无线方式与读写设备进行通讯，与接触式IC卡相比具有以下特点： 1)操作快捷 卡与读卡器之间为无线通讯，使用时无需插拔卡
13、及固定方向。操作时，卡 可以放在钱包、衣服口袋或公文包中无需拿出，大大提高了使用速度。同时， 由于卡与读卡器进行通讯时的载波频率较高，卡内芯片可以工作在较高的系统 时钟下，使二者的通信速率很高。 2)高抗干扰性 非接触式IC卡具有防冲突机制，在多张卡片同时进入读卡器工作范围时 能够防止卡片之间出现数据干扰，允许多张卡片同时操作，相对接触式IC卡 增加了“并行”处理能力。 3)配合具体应用具有多种工作距离 非接触式IC卡中既有作用距离为几米、可用于高速公路收费系统中的远 距离卡，又有作用距离为几厘米、可用于电子钱包的近距离卡，使得系统配置 灵活多样。 4)高可靠性 非接触式IC卡与读卡器之间无机
14、械接触，避免了由于接触读写而产生的 各种故障，同时无需担心由于触点损坏或脱落而导致卡片失效，提高了应用 的可靠性及设备和卡的寿命。而且由于无线电波不会受尘土、潮气和震动的干 扰，使得非接触式IC卡可应用在恶劣的环境。同时，由于读卡器可以置于障 碍物的后面而不影响它与卡的通讯，可以防止在接触式IC卡的使用中对读卡 器进行恶意破坏现象的出现。 5)可适合于多种应用 非接触式IC卡的存储结构的特点使其可以一卡多用，能用于不同的系统， 用户可以根据不同的应用设置不同的密码和访问条件。 6)高安全性 非接触式IC卡的序列号是唯一的，制造商在产品出厂前将此序列号固化 于卡芯片中，不可再更改，使用时非接触式IC卡于读卡器要进行三次相互认 证，而且讯过程中所有的数据都加密，卡内各个扇区都有自己的操作密码和访 问条件8。2.1 非接触式IC卡的分类 非接触式IC卡按照工作频率可分为：（1） 低频卡卡与读卡器间通信使
