智能卡技术

《智能卡技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能卡技术（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、摘要摘要本文全面介绍了通过使用最新推出的智能卡 （IC 卡）技术，结合 AVR 系 列单片机而研制的食堂智能卡管理系统，替代了原食堂繁琐的饭票流通， 实现了食堂管理的电脑化。传统的就餐券在印制、保管、发售和回收等各 个环节都存在不少漏洞，如卫生、伪券充入等 .社会的全面进步要求后勤伙 食部分也应同步发展，管理需要现代化 .我们选用的 IC 卡当今流行的智 能卡，是将具有存贮、加密及数据处理能力的集成电路芯片嵌于与信用卡 般大小的塑料基片中，实际上是一袖珍式计算机，它已成为信息社会的电 子新星。智能卡的应用已势在必行，本系统便是一例。论文主要完成了以下几方面的工作：（1）、在详细分析讨论食堂 I

2、C 卡售饭系统管理要求基础上，对 IC 卡 系统的总体结构进行了设计。（2）、本系统采用分体独立式结构，总体上分窗口机和管理机。对窗 口机的设计实现了实时消费、余额结算。并针对余额不足、失效卡、侦听 密码等情况给出了相应对策。（3）、管理机实现了充值、查询、修改密码， 。并对卡与读卡器之间的 数据通信进行了加密，大大提高了操作的安全性，同时还预留了 RS232 串 行口可以很方便的改成在线模式。关键词 食堂IC卡，AVR单片机，MF RC500 ；AbstractIn this paper, a comprehensive introduction of the smart cards (IC

3、 card) technology, combined with AVR microcontroller developed by canteens and smart card management systems, replacement of the original canteen tedious meal ticket circulation, and the computerized management of the canteen. On the restaurant voucher in the traditional printing, storage, sale and

4、recycling, and other areas there are many loopholes, such as health, income and other pseudocharge coupons. it has become the electronic information society Rising Star. The application of smart cards it is imperative that the system is an example. This papers completed the following aspects:(1) 、In

5、 the cafeteria to discuss detailed analysis of Food sellIC card management system based on the requirements of the IC card system for the overall structure of the design.(2) 、This system uses the stand-alone structure, divides into the window machine and the supervisor. The window machine completes

6、the real-time expense, the remaining sum to settle accounts .And for insufficient funds, failure cards, listening password, and so on are given appropriate countermeasures.(3) 、The machine has sufficient management, query, modify password. And between the card and reader is encrypted data communicat

7、ion, greatly improving the operation of security, also reserved the RS232 serial port can be easily changed to the online mode.Keywords IC card for canteens, AVR microcontroller, MF RC500 ；Abstract目录摘要 IAbstract II第 1 章 绪论 11.1 课题研究背景和意义 11.2 国内外发展状况 11.3 本课题的任务 1第 2 章 非接触式 IC 智能卡 32.1 非接触式 IC 智能卡的基

8、本概念 32.2 Mifare 1非接触式IC智能卡 32.2.1 I C 卡存储结构 32.2.2 I C 卡工作原理 52.2.3 M1 射频卡与读写器的通讯 6第 3 章 MF RC500 芯片 73.1 MF RC500 芯片简介 73.1.1 MF RC500 芯片主要特点 73.1.2 MF RC500 芯片主要引脚简介 83.2 MF RC500 的典型应用 93.2.1 低通滤波器 93.2.2 接收电路 10第 4 章 RF 接口电路设计 114.1 射频识别系统的物理基础 114.1.1 TypeA 与 TypeB 的比较 114.2 MF RC500 的天线设计 12第

9、5 章 单片机系统电路设计 145.1 单片机、存储器的选取 145.1.1 ATMEGA系列单片机的特点 145.1.2 ATMEGA128 单片机的引脚简要说明和端口功能介绍 165.1.3 ATMEGA128 单片机的复位 165.2 显示电路设计 175.2.1 ST7290 指令集简介 175.3 键盘电路设计 205.3.1 HD7279 引脚说明 205.3.2 HD7279 软件设计 205.4 硬件设计中的抗干扰技术 21第 6 章 IC 卡的通信安全及信息安全设计 236.1 用户认证过程 23第 7 章 系统的软件设计 267.1 I C 卡与读卡器的通信过程 267.1

10、.1 IC 卡的指令流程 267.2 食堂 I C 卡与读卡器的指令流程 28结论 31致谢 32参考文献 33附录 1 部分程序代码 34附录 2 硬件原理图 37第1章 绪论1.1 课题研究背景和意义非接触式 IC 卡是当今世界先进的射频技术和 IC 卡技术相结合的产 物，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功地将射频识别技术 和 IC 技术结合起来，解决了无源 （卡中无电源 ）和免接触这一难题，是电子 器件领域的一大突破，使卡片在靠近读写器表面时即可完成卡中数据的读 写操作。非接触式 IC 卡一经问世，便立即引起广泛的关注。非接触式 IC 卡操作方便、快捷、抗干扰性高、可靠性高、安

11、全性高的特点，使得它在 一些接触式 IC 卡不适用或者无法使用的场所，具有无可比拟的优势，被广 泛应用于电子钱包、铁路、地铁、公交、轮渡、高速公路、一般路桥收 费、食堂售饭收费、门禁系统、考勤系统、身份证等领域。1.2 国内外发展状况智能卡的发展历史并不久远，且全球各地发展不均衡，其中欧洲发展 得最早、最好。在中国，智能卡在各种应用领域全面开花，目前超过 10 个 政府部门和行业推广应用了智能卡。近年来，中国的发卡量年增长率达到 30%至 40%, 已成为世界智能卡应用发展最快的国家之一。据 Innovation 国际发明组织统计， 1988 年 10 月到 1989 年 9 月全世界 IC

12、卡硬件产业中， IC 卡及其读写设备数量分别为 4200 万张和 87700 台， 其中法国分别占 98%和 71%，处于世界领先地位。目前，法国生产制造的 IC 卡不仅在数量上领先各国，其应用领域也灵 活多样，如在金融、电信、医疗、保险、旅游、游戏和交通运输等各个领 域都有 IC 卡的应用。其中，电子金融卡及电话卡己达到经济生产规模。1.3 本课题的任务非接触式 IC 卡代表了 IC 卡发展的方向，同接触式 IC 卡相比其独有的 优点使其能够在绝大多数场合代替接触式IC卡的使用，而在非接触式IC卡 应用系统中非接触式 IC 卡读卡器是关键设备。实际应用项目的需要，本课 题将开发一种基于飞利浦

13、公司 MF RC500 读卡芯片的非接触式 IC 卡读卡器， 其具有以下特点 :能识别TYPE A和TYPE B两种卡片，读取卡号，并有防冲突功能。能对TYPE A的卡片进行高层操作。典型读写距离为 20-100mm 。可变的通信方式，可以使用 RS232 通信接口或者 RS485 输出来与上位 机之间通信。可根据实际需求将其作为食堂 IC 卡系统中的读卡器，或者校园一卡 通系统中的读卡器。第2章 非接触式 IC 智能卡2.1 非接触式 IC 智能卡的基本概念非接触 IC 卡，又名感应卡，诞生于 90 年代初，由于存在着磁卡和接触 式 IC 卡不可比拟的优点，使之一经问世，便立即引起广一泛的关

14、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、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

15、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。2.2 Mifare 1非接触式IC智能卡2.2.1 I C 卡存储结构Mifairl 卡分为 16 个扇区，每个扇区由 4 块（块 0、块 1、块 2、块 3） 组成，我们也将 16 个扇区的 64 个块按绝对地址编号为 0-63，存贮结构如 下表所示:表 2-1 卡存储结构扇区号块0密码A 存取控制密码B数据块0扇区0块1数据块1块2数据块2块3密码A 存取控制密码B控制块3块0数据块4扇区1块1数据块5块2数据块6块3密码A 存取控制 密码B控制块70数据块60扇区151数据块612数据块623密码A存取控制 密码B控制块63第 0 扇区的块 0 （即绝对地址 0 块），它用于存放厂商代码，已经固 化，不可更改。每个扇区的块 0、块 1、块 2 为数据块，可用于存贮数据。 数据块可作两种应用：用作一般的数据保存，可以进行读、写操作。用作