基于51单片机的接触式IC卡设计相关资料(9)

3.2 存储芯片的选择

在此读写系统中，单片机必须扩展片外E2PROM用来存储关键信息。工程上常用的E2PROM的28系列的芯片具有编程简单、使用方便的特点，但是在此读写系统中其容量比实际要求的要大，若选用此系列的芯片不但能浪费绝大部分的存储单元，而且占用外部的存储空间，增加了译码线路，并且增加了线路板的面积。因此，本系统选用美国Microchip公司生产的AT24C02芯片，不但能最大限度地利用其容量，且不用地址译码，不占用外存空间。

该芯片存储容量为256字节，采用I2C串行总线协议与单片机通信，该芯片采用低功耗CMOS工艺制造，可以在无电源状态下长期可靠存储系统内重要数据，工作寿命可达106次。当IC卡插入系统时，卡内的关键数据将存储在AT24C02芯片中，从而实现了重要数据的备份，提高了读写器的可靠性与稳定性。AT24C02芯片还具有体积小巧的特点，并且采用特殊的工作时序，绝不会误写成功，具有高度的可靠性。

- 21 -

第三章 单元电路方案选择

1234A0A2A2VssVccWpSCLSDA8765

图3-5 AT24C02管脚图

? SCL：串行时钟输入线。数据发送或接收的时钟从该引脚输入。 ? SDA：串行数据/地址线。用于传送地址和发送与接收数据，为双向传

输。

? A0、A1、A2：器件地址输入端。

? WP：写保护端。WP=1为写保护，只能读出不能写入，WP=0时器件

允许进行正常的读写操作。

3.3 串口通信电路

该电路的芯片，选择MAX232芯片。该产品是由德州仪器公司（TI）推出

的一款兼容RS232标准的芯片。由于电脑串口RS232电平是-10V ~+10V，而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0 ~+5V,max232就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。

该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。 主要特点

? 单5V电源工作；

? 两个驱动器及两个接收器； ? ±30V输入电平；

? 低电源电流：典型值是8mA；

? 符合甚至优于ANSI标准 EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.28； ? ESD保护大于MIL-STD-883（方法3015）标准的2000V。 图3-5是MAX232的引脚图

- 22 -

第三章 单元电路方案选择

12345678

C1+VCCV1+GNDC1-T1OUTC2+R1INC2-R1OUTV1-T1INT2OUTT2INR2INR2OUT161514131211109

图3-6 MAX232的引脚

3.4 键盘电路选择

键盘电路的设计通常有两种方案。一种是并行接口键盘电路，另一种是串行接口键盘电路。在本设计中，根据IC卡读写器的输入需要，选择采用一个4×4的16按键矩阵式键盘接口，分别作为0~9的数字输入， 6个功能按键输入。

3.5 显示电路

本设计采用液晶显示器。其特点是显示内容丰富(可显示汉字)，功耗小，可靠性高，电路简单。器件型号为SMG12232B-2，显示内容为122×32点阵。

- 23 -

第四章 硬件电路设计

第四章 硬件电路设计

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。图4-1为系统的总体框图。

IC卡芯片 串行通信电路 51 单 片 机 键盘 液晶显示 掉电检测 存储模块

图4-1 总体框图

IC卡接口设备的种类很多，功能上由于不同的应用需要，差别也很大，但就其对卡 (以接触式卡为例)的操作功能来说，都应具备以下几个基本功能:

? IC卡的插入/退出的识别与控制(接触式卡):IC卡进/出RF区的识别和控

制(非接触式卡)。

? 向IC卡提供其所需的稳定的电源与时钟信号。 ? 实现与卡的数据交换，并提供相应的控制信号。

? 对于加密数据系统，应提供相应的加密解密处理及密钥管理机制。 ? 提供相应的外部控制信息及其它设备的信息交换。

很多读写设备除了对卡的基本操作外，还设计了其他一些重要功能: ? 必要的控制界面和显示界面。

- 24 -

第四章 硬件电路设计

? 提供数据通讯接口与上位机进行数据通讯。 ? 网络控制功能，实现远程适时控制。

4.1 接触式IC卡的接口电路和一般控制

IC卡的接口电路是连接IC卡与读写设备的通路，由它实现对IC卡的供电，并满足不带电插拔的要求。

IC卡接口设备中的IC卡供电电路应是一个相对独立于其他回路，并提供完善的过流保护措施的稳压电路，这是由于IC卡接口设备是一个独立于IC卡的设备，当有卡插入时，接口设备便开始向IC卡提供其所需的电力。如果插入的是一张电源与地击穿的坏卡，或是一个金属片之类的物质，就会造成供电回路的短路现象，若IC卡接口设备中无过流保护回路，就会干扰整个设备的正常工作。

为了提高IC卡操作的可靠性，必须有上下电控制电路、卡插入检测电路、卡短路检测电路。下图4-2所示是IC卡接口电路。

p1.3p1.4+5VCCVT1PNPVD2DIODER23KU21234VCCRSTCLKN.C.GNDN.C.I/ON.C.5678R35.1kVD1DIODEp1.6R11Kp1.5GNDp1.7

SLE4442

图4-2 IC卡接口电路

R2、VD1、VT1组成卡上下电电路。当8051的P1.6=0时，VT1导通，IC卡的VCC得电；当8051的P1.6=1时，VT1截止，IC卡的VCC失电。如果插

- 25 -