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基于非接触式IC卡的读卡器的设计与开发

朱灿  
【摘要】:非接触式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。由于非接触式IC卡具有操作快捷、抗干扰性强、工作距离远、安全性高、便于“一卡多用”等特点,在自动收费、身份识别和电子钱包等领域具有接触式IC卡所无法比拟的优越性,具有广阔的市场前景。非接触式IC卡读卡器是非接触式IC卡应用系统的关键设备之一。基于实际应用项目的需要,本课题开发了一种读写距离为20~100mm的非接触式IC卡读卡器,通过不同的软件配置,可以在同一个硬件电路基础上实现读取TYPE A和TYPE B两种卡片,或者是对TYPE A的卡片进行高层操作。它可以应用于门禁控制、电子消费场合,如食堂售饭、公交和地铁电子售票等场合。 本文首先对非接触式IC卡进行了概述,介绍了其特点、种类、国际标准、关键技术、典型应用和发展趋势;在此基础上详细说明了MF1 IC S50的一些内部特征,包括三步认证过程、内部存储区结构特点和访问方式与权限;随后介绍了非接触式IC卡的ISO14443协议,重点讨论了TYPE A和TYPE B的防冲突过程,并结合过程给出了相应的实例与图片。在对硬件电路的设计的简介中,对电源供应电路、LED状态显示电路、蜂鸣器驱动电路、RS232通信电路和读卡器天线都做了一定的描述,给出了部分电路。硬件中最关键的是MF RC 531芯片,它的特性和一些读卡过程中关键的寄存器的设置,与读卡过程紧密相关通过改变设置可以实现多协议读卡的功能。 课题设计的重点和创新之处就是读卡器的软件设计,整个读卡器的软件设计过程经历了三个阶段:单协议的门禁读卡器、多协议的读卡器、一卡通中的发卡与读写卡设备。三个阶段在主程序设计和读写模块的设计上都是共通的,但是又有各自不同的设计重点:单协议的门禁读卡器的设计重点在于读卡的稳定性、有效性以及对卡号的正确输出;多协议的读卡器的设计重点放在了对TYPE B卡的防冲突功能的实现及有效性上;一卡通中的发卡与读写卡设备的设计重点则是下位机与上位机之间的通信、对卡片内数据的操作和安全机制的设置。文章最后对目前课题设计中的优点和不足进行了归纳和总结。


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