本科毕业设计--基于单片机的智能IC卡读写器设计

基于单片机的智能IC卡读写器设计信息学院电子信息科学与技术系二班摘要：随着社会的进步和现代化程度的不断提高，人类所拥有的信息种类和数量都在成倍地增长，每天都要处理许多与个人有关的信息，而这些信息管理十分不便。因此，在实际生活中IC卡的应用范围非常广泛，它有助于解决问题。IC卡读写器是IC卡和计算机之间的传输媒介，它与计算机之间通过串行口相连，本文主要应用89C2051单片机为核心对SLE4442卡进行读写控制。接触式IC卡是IC卡领域的一项新兴技术,它是射频识别技术和IC卡技术相结合的产物。首先在绪论中介绍了课题的开发意义及功能概述。其次在主要描述了系统硬件工作原理，并介绍了IC卡SLE4442的内部结构及原理图，论述了本次毕业设计所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程。本系统是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计，指令的执行速度快。最后具体描述了各个功能模块的软、硬件调试。本文撰写的主导思想是软、硬件结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。关键词：读写控制，单片机，IC卡。Abstract:Raisecontinuouslyalongwiththeprogressandmoderndegreeofthesociety,theinformationcategoryandquantitiesthatthemankindownallBebecomingdoublyagrowth,wanttohandletobemanyandpersonaleverydayrelevantofinformation,buttheseinformationmanagementsisveryinconvenient.TheapplicationoftheICcardisveryextensiveinthereallife.itcontributestosolveproblem。ICcard'sreadingandwriteamachineistheICcardandofthecalculatordelivermedium,itgoestoconnectwitheachotherwithofthecalculatorthroughastring,thistextappliesasinglesliceof89C2051machineforthecoremainlytotheSLE4442cardsestocarryonreadingandwriteacontrol.ThecontacttypeICcardisanewlyarisentechniqueoftheICcardrealm,itistheoutcomethattheradiofrequencyidentifiesthetechniqueandtheICcardtechniquetocombinetogether.Firstintroducedintheintroductiontothetopicofsignificanceandfunctionsoutlined.Secondlythetextinsidedescribesthesystemhardwareworkprinciple,andintroducetheICSLE4442internalstructureandchipfigure,discussthefunctionandworkingprocessofthesedegreegraduationprojectstationappliedeachhardwareinterfacetechnologyandeachinterfacemodule.IThissystemeditscollectedmaterialsthelanguagetoproceedwithsinglethebasiclanguageofamachinethesoftwaredesigns,theinstructioncarriesoutthespeedquick,savememory..Inconclusionconcretiondescriptionsoftandhardwaredebugofeachfunctionalmodule.Thepredominancethoughtthatthistextcomposeissoft,thehardwarecombinestogether,regardinghardwareasthefoundation,proceedstheplaitofeachfunctionmoldpiecewrite.Keywords:Readandwriteacontrol,singleslicemachine,ICcard.目录:1前言1．1系统的提出及研究意义。1．2系统的研究方向及功能概述。2正文2．1硬件设计思路。2．2硬件论证方案。2．3硬件各模块的设计。2.3.189C2051单片机的简介。2.3.2SLE4442IC卡的简介：芯片概述：芯片功能；芯片内部逻辑结构；传输协议：复位和复位响应；命令模式；输出数据模式；处理数据模式；2.3.3SLE4442的应用：芯片的复位方式；芯片的操作命令格式；2.3.4SLE4442的接口技术：SLE4442卡的接口电路；SLE4442卡的插入/退出识别与上电/下电复位过程；SLE4442卡的读写；SLE4442卡的逻辑加密。2.3.5RS—232通信接口芯片：2.3.6电路原理分析2．4软件设计思想。软件结构设计及其分析；软件系统分析；2．5软件程序设计3系统调试4结论5参考文献6致谢附录：附录一：外文专业参考资料译文附录二：外文专业参考资料原文附录三：电路原理图附录四：程序流程图附录五：程序清单1．前言1．1系统的提出及研究意义。当今世界信息技术的发展日新月异，一个以电子商务为主要特征的经济时代即将来临，IC卡是一种将个人信息最有效地送入到先进的全球信息网络并获取所需结果的最有效的办法，IC卡将成为人们联网身份识别和实现电子支付手段。其影响面是前所未有的。智能IC卡与普通磁卡相比具有更高的安全性，为此，对智能IC卡的读写进行研究是非常有意义的。按卡与外界数据传输的形式来分，有接触式IC卡和非接触式IC卡两种。当前广泛使用的是接触式IC卡，本文对其进行了详细介绍。目前,IC卡家族中档次最高的智能IC卡,又称CPU卡.顾名思义,这种卡片上不但有存储数据的存储器和对外联络的通讯接口,还带有具备数据处理能力的微处理器,实际上是一台卡上的单片微机系统.为了管理这一系统中的硬件和软件资源,卡上存储有进行数据读写和安全管理的程序,以及管理这些程序的卡上操作系统,即COS(ChipOperatingsystem).COS与我们在PC机上常见的DOS和WINDOWS等操作系统有很大不同,它是根据IC卡特点而开发的专用操作系统.COS受IC卡存储容量和微处理器性能的限制,主要功能是:控制IC卡与外界的信息交换;管理IC卡上各种存储器;在IC卡内执行读写器的各种操作命令.有了CPU与COS,IC卡就有了智能.因此智能IC卡具有超强的存储性能,提供很高的信息安全性和可靠性.1．2系统的研究方向及功能概述。本文主要以89C2051单片机为核心，IC卡读/写设备就是能将数据信息“写入”IC卡或将IC卡内部的数据信息“读出”或“擦除”的电子接口设备，总体来说，可将其分为通用型读/写设备和专用型读/写设备。本设计主要分析接触型IC卡读/写器，作为PC机的嵌入式外设，通过串型接口实现交换。功能：能识别和读/写存储卡；为连机型读/写器，做为依附于PC机的一种外设，通过RS-232C与PC机进行通信；能自动连续读/写，具有上电冷复位，插卡热复位功能；卡上数据读/写采用双认证方式，确保读/写数据的可靠性和准确性；具有一定的抗攻击能力，即对于非法插拔，非法IC卡等具有一定的抵抗能力，可避免短路等造成的读/写损坏；具有声光提示读/写状态；采用动态加密算法，避免IC卡被非法复制，并保证IC卡数据的安全性。2.正文2．1硬件设计思路：IC卡的应用领域非常广泛。在IC卡的触点和读/写设备的触点良好接触之前，读/写设备不应对IC卡施加有关信号，以免造成不可预料的损坏。IC卡读/写设备作为系统和用户交换的接口，必将面对各种各样复杂的应用环境。因此，在设计阶段应注意IC卡读/写设备环境。作为操作系统,管理IC卡的硬件资源和数据资源是其基本任务.IC卡上的硬件资源包括CPU,ROM,EEPROM和RAM及通讯接口,这些都由IC卡上操作系统统一管理,使外部不能直接控制这些资源,使IC卡对外表现为一个黑匣子,从而加强了系统的保密性能.智能卡通讯管理主要功能是执行智能IC卡的信息传送协议,接收读写器发出的指令,并对指令传递是否正确进行判断.一般可采用奇偶检,CRC校验等方式判断传输错误.对于采用分组传输协议的系统,还可以通过分组长度变化来检出错误。智能卡操作系统最重要的功能之一就是数据安全管理.这可以具体地分为用户与IC卡的鉴别,核实功能以及对传输数据的加密与解密操作.智能IC卡COS的应用管理功能是对读写器发来的命令进行判断,译码和处理.智能卡的各种应用以专有文件形式存在卡上,各专有文件则是由IC卡的指令系统中指令排列所组成的.鉴别是指对IC卡本身的合法性进行验证,判定一张IC卡是不是伪造的.如在前两讲中谈到的多采用多种卡上设置的读,写,擦除密码作为防伪的基本手段.而COS由于可以通过内部软件运行来完成密码转换,因此智能IC卡上实际写入的密码无法被读写器直接读取,安全性能更强.IC卡由于其高存储量和高保密性,应用领域十分广泛,除覆盖了传统磁卡的全部功能外,还拓展到许多磁卡不能胜任的领域2．2硬件论证方案：IC卡是一种集成电路卡，它的读/写设备是每个IC卡应用系统必不可缺的周边设备。该设备通过IC卡的8个触点向IC卡提供电源并与IC卡相互交换信息。虽然IC卡是从磁卡发展而来的。本IC卡读/写器的硬件系统设计主要有：IC卡的插拔检测，IC卡的电源控制，IC卡与CPU的接口以及必要的人机界面。软件系统主要由IC卡数据读/写模块，串行通信模块等组成。SLE4442是德国SIMENS公司设计的逻辑加密存储卡。它具有2K位的存储容量和完全独立的可编程代码存储器。内部电压提升电路保证了芯片能够以单一+5V电压供电，较大的存储容量能够满足通常应用领域的各种需要，因此是目前国内应用较多的一种IC卡芯片。芯片采用；多存储器结构，2线连接协议（串行接口满足ISO7816同步传输协议），NMOS工艺技术，每字节的擦除/写入编程时间位。2。5MS。存储器具有至少10000次的擦写周期，数据保持时间至少10以上。根据IC卡应用系统的这种典型结构,开发者的主要工作包括:(1)设计和构造应用系统中心数据库,对应用IC卡管理的数据进行分类存储和管理.由于数据库一般建立在小型机或微机网络服务器上,一般在相应环境中开发设计.(2)对IC卡上数据的存储格式,读写方式,加密和安全保护方式进行规划和设计.这些可借助IC卡读写器和微机的开发系统来完成.(3)构造IC卡应用环境,建立网络和读写工作站.作为IC卡系统中的发卡站和结算站,可以采用带联机读写器的小型机或微机.系统设计环境可以是WINDOWS下的VB,FOXPOR,ACCESS等软件,一般利用读写器厂家提供的接口函数与数据库软件接口.用户刷卡使用的工作站可以采用PC机加联机读写器组成,需进行用户界面设计,能够提供较友好的用户界面.也可以使用便携式的脱机工作站,一般由单片机系统组成,带有液晶显示器和小型键盘.这种读写器的用户接口软件,也需在专用的单片机系统中开发.因此,一个IC卡应用系统的设计工作除了包括各站点的硬件配置,系统联网,系统数据库构建和管理软件编程,各工作站用户接口软件的编程,以及IC卡上数据规划与初始分区和数据写。2.3硬件各模块的设计：2.3.189C2051单片机的简介：本读写器以ATMEL89C2051为内核。此型号的单片机是一种低消耗，高