一种实用的非接触式IC卡读写器的设计

    IC卡按数据传送的形式可分为有接触型IC卡和非接触型IC卡二种：当前广泛使用的是接触型IC乍，在这种卡片上IC芯片有8个触点可与外界接触。非接触璎IC卡的集成电路不向外引出触点，它除r包占有存储器卡、逻辑加密卡、CPU卡3种电路外，还带有射频收发电路及相关电路，读写器对卡的读写为非接触式，因而称这种IC卡为非接触式或感应IC卡。非接触式IC卡又称射频卡(RF卡)，RF卡是世界上最近几年发展起来的一项新的技术，已成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，解决了无源IC(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。

    与接触式IC卡相比较，非接触式IC卡具有可靠性高、操作方便、快捷、防冲突、加密性好、适合于多种应用等优点，一经问世，便立即为世人关注，并以惊人的速度得到推广，大有替代各种磁卡和接触式IC卡的应用。

    1 读写器的硬件构成

    非接触式IC卡读写器的硬件由单片机、键盘、显示器、非接触式IC卡读写部件、接收和发送天线、电源、时钟及与上位机(PC机)的通信接口等构成，如图1所示。上述部件与器件以周密的逻辑设计通过程序控制完成对非接触式IC卡片的读写，并可通过串行通信接口与PC机的串行通信接几(420m1或corn2)进行通信，以便完成对非接触式IC卡片的某些方面应用的管理。 

图1非接触式IC卡读写器硬件框图

    1．1基于读写器的单片机 

    非接触式IC卡读写器应具有读写非接触式IC卡的能力。为此，选用ATMEL公司的AT89C52单片机作为控制核心。

    AT89C52是一种内含8KB EPROM、256宁节的RAM并能与MCS一51系列的指令系统和管脚完全兼窬的低电压、高性能CMOS 8位微控制器。其性能：32条I／0线、3个16位定时器／计数器、8个二级中断源结构、1个全双工串行口。片内带有振荡器和时钟电路且设有稳态逻辑，在低到零频率下仍有静态逻辑。支持2种软件ar选的省电模式、在闲置模式下CPU停止工作，但RAM、定时器／计数器、申行口和中断系统仍在工作；在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止使用其它芯片功能，直到下一个硬件复位为止。

    以这种高性能的微控制器为核心，配合以相应的组合逻辑设计，构成主控单元。

    1．2系统的RAM设计

    选用总线器件24LC65作为系统的存储器fRAM)。24LC65是MICrochip公司的64KB CMOS、“灵巧”串行的E干ROM．其8引脚的DIP封装，使系统PCB设计简洁。同时，也可使系统具有掉电保护功能与单片机的连接如图2所示。

    1．3键盘、显示器电路设计

    采用10个共阴极的LED数码块以醒目、简洁地显示非接触式IC卡片的数据信息。也可显示从键盘输入的需写人非接触式lc卡片的数据信息。图3为采用行列(矩阵)式键盘和动态扫描方式进行键盘识别及数据品示的电路框图。这种设计可减少硬件开销、降低成本。 

    1．4系统复位和电源报警电路

    系统工作时，会经常进入复位状态。为保证系统町靠复位，选用iMP709为系统提供所需的RESET和RESET复位电平，具体电路设计如图4所示。 

图4 系统复位和电枨撤警电路

    用于电源报警。③手动复位输入功能可消除抖动。与采用分立元件或单一功能芯片组合的电路相比，大大减少了系统电路的复杂性和元什数量，显著地提高r系统可靠性和精确度，当电源波动或跌落时，南R1、R2分压产生的，J限电平使iMP709的ID(5脚)端输出低电乎。此低电平与AT89C52的INTO(中断0)相连产生中断，发出报警指令，产生声音(蜂鸣器)报警。

    2 射频感应部件的设计

    射频感应部分可分为射频感应部件和天线二部分设计，具体设计如图5所示 

图5射频感应鄙件设计

    2．1射频器件GB9简介

    GB9是一个具有读和写非接触式IC卡功能的射频感应器件，其工作电压范围比较宽(5～12V)，射频上作频率额为125kHz．读写R片的数据为9．6K Baud串行ASCII(读、写卡片数据不受方向限制)。所需读或写卡片的数据分别由AI’89C52的串千亍通信口的数据接收端(Rxt))和发送端(TXD)接收和发送。读到卡片数据时，其P LED端产生的电平可使AT89C52的1NTl引脚发生中断并由中断处理程序将此数据作相应处理。AT89C52将键盘键入的数据由其串行通信几(TXD)传送到GP9的DATA IN(7脚)，由天线发出，并写入该感应部件天线距离范围内的非接触式IC卡片中。

    2．2射频器件GB9的天线设计

    射频器件GB9的天线设计亦是非常重耍的一个环节。在非接触式IC卡读、写器设计中，射频器件GB9的天线是一个低Q值的线圈，其电感量可用wL／R来计算，大体上为17¨H(笔者自己设计的天线渎、写卡片距离可达14cm)。因此，设计一个好的天线对提高非接触式IC卡读写器的读、写可靠性是至关重要的。

    3 软件设计流程框图

    非接触式IC卡读写器的软件采用积木式模块设计。其主要模块程序由键盘扫描、LED动态显示、读写器及与上位机(PC机)通信等组成，软件设计主程序流程框如图6所示。 

图6土程序流程框图

    本设计在实际应用中证明：此系统读写非接触式IC卡片迅速、方便、可靠、稳定，深受用户欢迎。有足够的优势取代目前仍使用和接触式IC卡读写器的应用，具有巨大的市场竞争力和广阔的发展前景。