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1、 毕业设计（论文）题 目： 基于51单片机的 接触式IC卡设计 摘要摘要摘要本文设计了一个接触式IC卡读写器。所设计的读写器以8051单片机为核心，配以IC卡接口电路、串行通信电路、存储电路、掉电检测电路、键盘显示电路等部分。通过读写器插槽与IC卡芯片通信，由51单片机控制数据传输过程，实现读卡和写卡操作。论文从IC卡的国际标准入手，介绍了实现IC卡数据存储的控制方法，并以西门子公司的SLE4442型逻辑加密卡为基础，详细分析了单片机控制IC卡数据读写的软/硬件实现。在读写器的人机界面(包括显示和键盘)的设计中，设计了一种适合本设备的技术方案。关键词：IC卡、SLE4442芯片、读写系统IAb
2、stractAbstractIn this paper, the design of a contactless IC card reader. The reader is designed with 8051 as the core, together with the IC card interface circuit, serial communication circuitry, memory circuits, power-fail detection circuit, display circuit, such as the keyboard part. Through the r
3、eader slot with the IC card chip communications, from 51 single-chip microcomputer to control data transmission process, the realization of card reader and write operations.Papers from the international standards for IC cards start to introduce IC cards to achieve the control of data storage methods
4、, and Siemens SLE4442 logic encryption card type based on a detailed analysis of the single-chip IC card data read and write control of the hardware/software to achieve. In the reader of the human-machine interface (including the display and keyboard), design a suitable program for the equipment.Key
5、words: IC card, SLE4442 chip, Read and write systemII目录目 录摘要IABSTRACTII目 录III第一章 绪 论- 1 -1.1 IC卡的发展和使用应用情况- 1 -1.1.1 国外和港台地区IC卡应用概况- 1 -1.1.2 IC卡在国内的使用情况和发展前景- 2 -1.2 IC卡应用技术- 3 -1.2.1 IC卡的技术优势- 3 -1.2.2 IC卡的应用范围- 4 -1.3 IC卡读写器市场流行产品介绍和性能分析- 4 -1.4 课题中IC卡读写器的设计目标- 6 -第二章 IC卡国际标准和设计要求- 8 -2.1 ISO7816
6、-1，接触式集成电路卡的物理特性- 8 -2.2 ISO7816-2，接触式集成电路卡的触点尺寸和位置- 9 -2.3 ISO7816-3中规定的各触点电压和电流值- 10 -第三章 单元电路方案选择- 14 -3.1 IC卡芯片选择- 14 -3.1.1 芯片特点- 14 -3.1.2 芯片的引脚配置- 15 -3.1.3 芯片功能- 15 -3.1.4 SLE4442芯片传送协议- 17 -3.1.5 芯片的操作命令- 19 -3.2 存储芯片的选择- 21 -3.3串口通信电路- 22 -3.4 键盘电路选择- 23 -3.5 显示电路- 23 -第四章 硬件电路设计- 24 -4.1
7、接触式IC卡的接口电路和一般控制- 25 -4.2 串行通信电路- 28 -4.3 关键信息存储电路- 28 -4.4 掉电检测电路- 29 -4.5 工作状态提示电路- 30 -4.6 键盘电路- 30 -4.7 显示电路- 31 -第五章 系统软件设计- 34 -5.1 主程序- 34 -5.2 插卡子程序- 35 -5.3 键盘扫描子程序- 36 -5.4 显示子程序- 39 -5.5 比较校验数据程序- 39 -总结- 41 -致谢- 42 -参考文献- 43 -部分程序清单- 44 -整机原理图- 51 -IV目录第一章 绪 论第一章 绪 论本章介绍了IC卡的发展历史和应用情况，说明
8、了现代IC卡技术的基础知识，最后分析了目前常见的IC卡读写器终端，并提出了本课题中IC卡读写器的设计目标。1.1 IC卡的发展和使用应用情况卡片是作为个人身份识别的手段而引进的，而作为交易凭证的卡片则早在19世纪80年代就萌芽于英国了，1950年，美国商人设计了第一张现代的塑料信用卡，1951年美国富兰克林银行作为金融机构率先发行了信用卡，到60年代中期，人们在塑料金融交易卡的背面贴上磁条，发展成为能够自动读取信息进行在线处理的磁卡，磁卡因为结构简单，价格低廉，得到迅速推广。 IC卡是近年从欧洲开始出现的，IC卡具有突出的3S特点，即Standard(国际标准化)、Smart(灵巧智能化)、和
9、Security(安全性)。因而发展迅速，在金融、通讯、交通等众多领域中后来居上，即使那些磁卡已经普及应用的范围也将被取而代之。IC卡不仅改变了现有多种卡的使用方法和功能作用，还不断开创出新的应用领域。将IC卡和其他设备组成系统就能提供非常丰富的服务功能，把这些功能与生产或流通领域有机地结合起来，将出现令人意想不到的奇迹，创造出巨大的经济和社会效益。随着信息技术的发展，IC卡作为一种先进的信息存储介质，它的应用己经渗透到各国的经济、社会生活、军事等各个方面，将来更有着广阔的发展空间。1.1.1 国外和港台地区IC卡应用概况1C卡的应用在国外发展很快。法国作为IC卡的诞生地，也是IC卡应用的先驱
10、。据Innovation国际发明组织的统计，1988.10至1989.9全世界IC卡硬件产品中，IC卡及读写器产量分别为4200万张和87700台，其中法国分别占98%和71%，处于领先地位。现在，法国在IC卡应用的广泛程度和普及性方面也都处于先进行列。美国是信用卡的发源地，拥有两家最大的发卡组织Master和VISA. 1993年仅Master卡和VISA卡的发卡量即达6.6亿张，消费额达8250亿美元。当前，金融中己开始用IC卡取代磁卡。在美国，IC卡还成功应用在校园，交通部门，身份验证，作战指挥等领域。德国的德意志银行从93年5月起，为它的160万客户提供了智能卡，持卡者不仅可以在德意志
11、银行国内1400个ATM机中提款，还可在17000个其他银行的ATM机中提款，并且还适用于全欧4万个ATM机。德国从94年年底开始，还把使用了近100年的医疗证退役，由智能IC卡取代。在港台方面，台湾发展IC卡不仅在于台湾本身的应用，还在于要发展成为世界上最重要的IC卡生产基地。金融IC卡将把公共汽车卡、加油卡、停车卡、家庭/企业银行卡、自动售货卡五者结合成为五合一卡。香港是世界上三大金融中心之一，信用卡的发卡两超过500万张，平均每人0.4张以上。香港有两大ATM自动提款及网络，汇丰系统有1300台ATM机，银通系统有1000余台ATM机。另外还有大大小小80个网络支持着30万台阅读器组成的
12、信用卡/储蓄卡网络。1.1.2 IC卡在国内的使用情况和发展前景在我国的一些领域，如电信、交通、医疗等部门，使用IC卡也已经很普遍，很多单位也已经使用IC卡来进行人员和财务管理。在金融上我国还基本上是使用磁卡，但是由于IC卡的诸多优点，在不久将来用IC卡取代磁卡已经是必然趋势。1993年7月我国电子工业部协同银行、邮电及有关部门提出了命名为“金卡”的专项工程，我国发展金卡的方针是“两卡并用，磁卡过渡，发展IC卡为主”。未来的发展趋势必将是IC卡逐步取代磁卡。专家们预测在未来，金卡工程对电子产品、软件产业的需求，将提供1000亿元以上的市场，这对我国电子信息产业既是机遇也是挑战，更是巨大的推动力
13、。目前正值中国IC卡行业大变革、大发展的时代，在当前经济形势下，研究开发IC卡的使用，无论是对于中国IC卡行业的长远发展，还是对IC卡行业在具体工作中的突破都具有积极的指导作用。1.2 IC卡应用技术IC卡比磁卡存储容量大，可靠性和安全性高，在应用上除了覆盖磁卡的全部应用范围以外，还提供了许多磁卡所不具备的应用特性。正是这些特性，使IC卡在脱机业务处理和联网数据一致性等方面表现出前所未有的优势。IC 卡虽然有很强的功能，但仅当IC卡加入到应用系统中，构成发行商、应用系统和持卡人之间的数据传输媒介时，才能有效地发挥其优势。一个好的IC卡应用系统，应具备良好的应用特性和性能价格比，还要有好的安全特
14、性。1.2.1 IC卡的技术优势IC卡最初是为了解决金融交易中的安全性问题而设计的，它带来全新的交易概念与巨大的优势。IC卡在应用中的技术优势在于良好的机器读写能力、共同认可的安全防范技术和相对较大的数据存储能力：1. 良好的机器读写性能便于人机卡之间的会话IC卡是一种电路卡，它在机器读写性能上远优于磁卡和光卡，无需往复的机械动作即可完成人机卡之间的多次会话过程，使卡在应用时更容易进行操作与相互验证，给卡的应用开发者和使用者都带来了极大的便利。2 良好的安全防范技术是卡能够脱离网络使用IC卡采用了为国际上各种开发者与使用者所共同认可的半导体密码存放于软件加密技术，它可以有效地阻止卡的非法复制与
15、数据的篡改。应用设备可以在脱离网络的情况下，不需要人工干预，即可对IC卡进行鉴别，以确定该卡是否是本系统所许可的，是否可在该应用场合中使用等。通过持卡人输入PIN，与卡内一组密码比较，可以确认持卡人的身份。这些特点使IC卡能成为传导媒体，再加上认证和数据加密等功能，使卡能够脱离网络使用。3. 大容量的数据存储能力使IC卡成为数据媒体在一个应用系统使用中，系统必须对所有持卡人建立一份身份与使用的档案。在磁卡系统中，这组档案存放在中心数据库系统内，持卡人每次使用都需通过终端，以网络形式从数据库系统中提出那份与自己相关的档案。现在IC卡的存储能力增加了，这份相关信息可以存放在IC卡中，终端设备交易的实时性明显改善，使用的灵活性也大大增
