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非接触IC卡读写器控制系统设计
摘要
非接触式IC卡读写系统主要由控制芯片,显示电路,射频电路,读写电路,通信电路等几个部分组成,设计对IC卡的基本读写原理做出了简单的说明。文中介绍了以单片机AT89C52为核心,以MF RC500为接口电路的非接触IC卡读/写器的设计,阐述了如何用单片机对读写芯片进行控制,并且简单的叙述了IC卡的发展状况与当今的社会需求。详细的讨论了读写系统元器件的选择,以及各部分的接口电路的具体设计方法,射频天线的理论计算,介绍了IC卡的工作原理及ISO14443的标准以及非接触式IC卡读写系统的通信和显示。在软件方面,详细的分析了读/写驱动过程的设计过程,给出了流程图以及部分的汇编语言源程序,简单的分析了显示和键盘的驱动过程,并给出了部分的显示驱动程序。
关键词:非接触;IC卡;MFRC500;国际标准
1绪论
随着社会的发展和科技的进步,电子技术已经广泛应用于电信、公安、金融、社保、交通、商业流通、航天航空等各个领域。非接触IC卡读写器是最近几年发展起来的一项技术,它成功的解决了无源和免接触的难题,是电子器件领域的一大突破,因其高度安全保密性,使用简单等特点,使之在各个领域异军突起。
非接触IC卡读写器的现状及发展趋势
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。
我国现在已经开始在很多城市的公共交通、考勤、身份证、校园一卡通等行业大量使用非接触式 IC 卡,特别是其中的近距离识别卡得到广泛应用,相应的读卡器也随之得到了较普遍的应用。在现阶段国内使用的读卡器的核心射频电路读写芯片基本上都是使用 Philips、TI、ATMEL 等国外公司的专用集成电路芯片,特别是用 Philips 公司所生产的 RC500(Type A)或RC531 (Type A 和 Type B) 芯片制作的读卡器占有较大市场份额。这些射频芯片外围电路简单,设计方便,但由于该类芯片价格较贵,因此限制了一些对成本要求比较苛刻的场合使用而未得到较好的推广。而随着国内某些行业在开始采用 ISO/IEC 14443 标准规定的 Type B 型近距离非接触式 IC 卡,因此对该类读写器的需求也在逐渐增加,读卡器生产厂家的竞争也在加剧,产品进入微利时期。
国内外研究现状
非接触式 IC 卡技术近年在国内的发展十分迅速,它可识别和跟踪几乎所有的物理对象,该技术已广泛应用在各个行业,逐渐改变和影响我们的生活。其典型应用有:
1. 身份识别。电子标签可以嵌入到身份证、护照、工作证等各种证件中,用作人员身份识别,也可用在动物身上,便于种群保护等科学研究。其一般都工作在 135KHz 以下或 ,因为这个频段对人体或动物影响较小。如中国正在使用的第二代身份证就是基于 ISO/IEC14443-B 标准的 非接触式 IC 卡,该证件已在国内各大城市逐步发行,相应的读卡器也被指定厂家生产并在公安、银行等部门得到使用。在这些读卡器中通常采用Philips 公司生产的 RC531 或 TI 的 RI-R6C 等射频读写芯片。
2. 公共交通应用。公交管理是在中国应用最早,且最成功的领域。主要应用于公交车上的电子车票。使用非接触式 IC 卡的电子车票具有防伪性高、结算安全、使用方便等特点。现在,基本上国内很多省会城市如北京、上海、成都等都已使用,通常采用符合 ISO/IEC14443-A 的 的非接触式 IC 卡,而读卡器的射频电路部分大多采用 Philips 公司生产的 MCM200 射频模块或 RC500 射频芯片。
IC卡概论
IC 卡是集成电路卡(Integrated Circuit Card )的简称,也叫做灵巧卡(Smart Card )或智能卡(Intelligent Card )的。通常是把集成电路镶在塑料卡片上。IC 卡和一张名片差不多大小,在其左上方嵌有一片或若干片集成电路芯片。芯片一般是不易挥发性存储器(ROM、EPROM、EEPROM),保护逻辑电路,甚至于CPU(中央处理单元)。当前,用于信息处理的卡片种类繁多,而且基本上都采用了较新的技术。
非接触IC卡又称射频卡,是世界上进几年发展起来的一项新技术,同时也是射频识别技术和IC卡技术有机结合的产物。非接触IC卡属于半导体卡。半导体卡卡片采用微电子技术进行信息的存