IC卡讀寫機的研制

文章出處：http://botanicstilllife.com 作者：史百舟馮秀娟趙向陽 劉君華   人氣： 發(fā)表時間：2011年10月20日

1 引言     IC卡在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活中的應(yīng)用越來越廣泛，其種類也越來越多，市場上常見的IC卡寫卡機產(chǎn)品一般都接到計算機上，本身不是一個獨立的儀表，而一些不需要接到計算機上的產(chǎn)品也都是有某些特殊用途的。選購寫卡機時，常發(fā)現(xiàn)難買到滿意的產(chǎn)品。因此，我們開發(fā)出一種IC卡寫卡機，用于自行研制的IC卡電能管理系統(tǒng)。本文給出的硬件電路具有通用性，可以根據(jù)不同需要增減。軟件將以電能收費寫卡機為例加以說明。我們設(shè)計的IC卡電能收費系統(tǒng)包括三個部分：寫卡機，電卡和電能收費控制器。電卡是寫卡機與控制器間傳遞信息的媒介，它有四種卡型，即開戶卡、補電卡、購電卡和檢查卡。電能收費控制器可與一般電度表配合使用，按照購電卡輸入的信息及用電情況自動完成抄表、收費和控制線路的通/斷等工作。寫卡機可用于完成對各種電卡的操作，可以用作鐘表，可以打印數(shù)據(jù)，還可以直接將該寫卡機的數(shù)據(jù)長途傳輸?shù)焦╇姽芾聿块T。 2 寫卡機的設(shè)計方案    寫卡機的硬件電路總體框圖如圖1所示。                                     寫卡機的硬件電路包括打印機接口電路，8279等構(gòu)成的鍵盤顯示電路，DS12887組成的時鐘及掉電重要信息保護(hù)電路，與供電管理部門進(jìn)行信息傳遞的MODEM接口電路，IC卡接口電路，數(shù)據(jù)存儲器和復(fù)位電路等。下面對其中的一些電路進(jìn)行討論。                                 2.1 單片機與IC卡接口    由于IC卡的邏輯接口電路一般采用集電極開路輸出及非嵌位保護(hù)式輸入結(jié)構(gòu)，故在IC卡與單片機的接口電路中加入上拉電阻R1，R2，…，R6。嵌位二極管D1，D2，…D10把IC卡各引腳上的電壓嚴(yán)格地限制在－VD與VD＋5V之間（VD是嵌位二極管的正向壓降，通常為0.6V左右）。這樣可以抑制由于線路干擾和邏輯電平變化的邊沿產(chǎn)生抖動帶來的瞬態(tài)過壓，這就為IC卡提供了進(jìn)一步的保護(hù)。                                           電卡選用AT88SC102，配合使用的卡座有十個腳，其中GND腳接地，Vcc腳接+5V電源。Vpp腳是編程電壓輸入端，AT88SC102不需要它，將其接地。CLK腳為時鐘輸入端，RST腳為復(fù)位信號輸入端，I/O腳為雙向數(shù)據(jù)輸入輸出端，F(xiàn)US腳用于對AT88SC102進(jìn)行熔斷操作，PGM腳為編程信號輸入端，由于芯片內(nèi)部有升壓電路，因此不需要讀寫設(shè)備提供高壓Vpp信號，而采用PGM信號作編程通知。SW1接地，配合SW2判斷卡是否插入。                                         卡的操作流程包含7個子程序：識別卡是否插入，復(fù)位，地址定位，讀卡，寫卡，擦處卡中數(shù)據(jù)，密碼比較。寫卡程序因完成的任務(wù)不同而略有區(qū)別，下面以購電卡為例，給出讀、寫卡部分的子程序框圖 。 2.2 寫卡機與供電管理部門的通信    圖5中，MC1488用于把TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，MC1489用于把RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平。實現(xiàn)寫卡機與供電管理部門的通信任務(wù)，就是由寫卡機的單片機即89C51的串行口向MODEM發(fā)送一系列AT命令，發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)長話線路送給供電管理部門的計算機；89C51通過MC1489從MODEM那里接收由供電管理部門的計算機發(fā)來的信號狀態(tài)、回答碼或命令。                                      2.2.1 89C51的串口初始化程序及發(fā)送子程序                        程序中AT＆F為初始化命令，參見參考文獻(xiàn)1。當(dāng)工作方式需要時可以修改初始化字符。 2.2.3 MODEM的撥號子程序     設(shè)要撥號電話號碼為3212，有                                 2.2.4數(shù)據(jù)發(fā)送子程序    在公共電話網(wǎng)上進(jìn)行兩站之間通信時，兩個MODEM需要工作在不同的方式。一方為呼叫端，另一方為應(yīng)答端。當(dāng)工作在呼叫端時，撥號后檢測載波信號。當(dāng)檢測到載波時，調(diào)用子程序FAS1，發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)工作在應(yīng)答端時，檢測振鈴信號。當(dāng)檢測到振鈴信號時，調(diào)用子程序FAS，發(fā)送數(shù)據(jù)。    假設(shè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)為3875，有：                                  2.3 單片機與微型打印機、數(shù)據(jù)存儲器及實時時鐘芯片DS12887的接口    圖6的電路中，微型打印機選用啟東計算機廠的LH系列微型打印機，DATA0～DATA7為打印機的數(shù)據(jù)輸入口；BUSY為打印機的狀態(tài)輸出信號，高電平時表示打印機忙，不能接受數(shù)據(jù)；STB為數(shù)據(jù)選通信號，上升沿時讀入數(shù)據(jù)。由于單片機的口線已經(jīng)用完，不能直接將STB連接到單片機，若加入并行口擴展芯片則因為僅用一個口線而造成大量資源的浪費。圖6中將2～4譯碼器的Y1端經(jīng)反向器接于打印機的STB端，一般情況下Y1為高電平，STB為低電平，當(dāng)2～4譯碼器選通Y1時，Y1由高電平變?yōu)榈碗娖?，?jīng)過反相器反相后，STB端有一個上升沿產(chǎn)生，打印機讀入數(shù)據(jù)并打印。用戶購電后，打印機打印出購電收據(jù)。                     實時時鐘DS12887包含一個鋰電池、石英晶振和寫保護(hù)電路，是一個具有多種功能的完整的子系統(tǒng)。其非易失時鐘和百年歷功能令寫卡機具有鐘表功能，該鐘表可顯示秒、分、時、天、星期、日、月、年并有閏年補償功能、夏令時功能和12小時、24小時顯示模式。DS12887的非易失靜態(tài)RAM可以存放寫卡機的一些重要信息。DS12887的可編程中斷、警報器功能可以使寫卡機每天或每小時向供電管理部門發(fā)送一次數(shù)據(jù)。DS12887的可編程方波發(fā)生器，可以在SQW端接蜂鳴器產(chǎn)生間隔不同的聲音報警，提示不同類型的錯誤。 2.4 鍵盤顯示電路    鍵盤顯示電路使用了芯片8279，其接口電路如圖7所示。                        采用雙16位數(shù)碼管顯示，使操作者和購電者可以同時看到顯示的數(shù)據(jù)，16位分兩排顯示，上面一排6位指示顯示類型，下面一排顯示數(shù)據(jù)。由3—8譯碼器的Y0，…，Y7與8279的RL0，RL1，RL2組成具有24個鍵的鍵盤，如果鍵不夠用，可以引出RL3，RL4等，最多可有64個鍵。 3 結(jié)束語    按照本文給出的寫卡機設(shè)計方法，我們設(shè)計了IC卡電能收費系統(tǒng)的寫卡機，經(jīng)長期使用證明，本設(shè)計方案具有設(shè)計合理、工作可靠、功能齊全、抗干擾能力強等優(yōu)點?，F(xiàn)在，該寫卡機已被幾家公司采用 。