IC卡读写机的研制

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者：史百舟冯秀娟赵向阳 刘君华   人气： 发表时间：2011年10月20日

1 引言     IC卡在工农业生产、人民生活中的应用越来越广泛，其种类也越来越多，市场上常见的IC卡写卡机产品一般都接到计算机上，本身不是一个独立的仪表，而一些不需要接到计算机上的产品也都是有某些特殊用途的。选购写卡机时，常发现难买到满意的产品。因此，我们开发出一种IC卡写卡机，用于自行研制的IC卡电能管理系统。本文给出的硬件电路具有通用性，可以根据不同需要增减。软件将以电能收费写卡机为例加以说明。我们设计的IC卡电能收费系统包括三个部分：写卡机，电卡和电能收费控制器。电卡是写卡机与控制器间传递信息的媒介，它有四种卡型，即开户卡、补电卡、购电卡和检查卡。电能收费控制器可与一般电度表配合使用，按照购电卡输入的信息及用电情况自动完成抄表、收费和控制线路的通/断等工作。写卡机可用于完成对各种电卡的操作，可以用作钟表，可以打印数据，还可以直接将该写卡机的数据长途传输到供电管理部门。 2 写卡机的设计方案    写卡机的硬件电路总体框图如图1所示。                                     写卡机的硬件电路包括打印机接口电路，8279等构成的键盘显示电路，DS12887组成的时钟及掉电重要信息保护电路，与供电管理部门进行信息传递的MODEM接口电路，IC卡接口电路，数据存储器和复位电路等。下面对其中的一些电路进行讨论。                                 2.1 单片机与IC卡接口    由于IC卡的逻辑接口电路一般采用集电极开路输出及非嵌位保护式输入结构，故在IC卡与单片机的接口电路中加入上拉电阻R1，R2，…，R6。嵌位二极管D1，D2，…D10把IC卡各引脚上的电压严格地限制在－VD与VD＋5V之间（VD是嵌位二极管的正向压降，通常为0.6V左右）。这样可以抑制由于线路干扰和逻辑电平变化的边沿产生抖动带来的瞬态过压，这就为IC卡提供了进一步的保护。                                           电卡选用AT88SC102，配合使用的卡座有十个脚，其中GND脚接地，Vcc脚接+5V电源。Vpp脚是编程电压输入端，AT88SC102不需要它，将其接地。CLK脚为时钟输入端，RST脚为复位信号输入端，I/O脚为双向数据输入输出端，FUS脚用于对AT88SC102进行熔断操作，PGM脚为编程信号输入端，由于芯片内部有升压电路，因此不需要读写设备提供高压Vpp信号，而采用PGM信号作编程通知。SW1接地，配合SW2判断卡是否插入。                                         卡的操作流程包含7个子程序：识别卡是否插入，复位，地址定位，读卡，写卡，擦处卡中数据，密码比较。写卡程序因完成的任务不同而略有区别，下面以购电卡为例，给出读、写卡部分的子程序框图 。 2.2 写卡机与供电管理部门的通信    图5中，MC1488用于把TTL电平转换为RS232电平，MC1489用于把RS232电平转换为TTL电平。实现写卡机与供电管理部门的通信任务，就是由写卡机的单片机即89C51的串行口向MODEM发送一系列AT命令，发送数据，经长话线路送给供电管理部门的计算机；89C51通过MC1489从MODEM那里接收由供电管理部门的计算机发来的信号状态、回答码或命令。                                      2.2.1 89C51的串口初始化程序及发送子程序                        程序中AT＆F为初始化命令，参见参考文献1。当工作方式需要时可以修改初始化字符。 2.2.3 MODEM的拨号子程序     设要拨号电话号码为3212，有                                 2.2.4数据发送子程序    在公共电话网上进行两站之间通信时，两个MODEM需要工作在不同的方式。一方为呼叫端，另一方为应答端。当工作在呼叫端时，拨号后检测载波信号。当检测到载波时，调用子程序FAS1，发送数据。当工作在应答端时，检测振铃信号。当检测到振铃信号时，调用子程序FAS，发送数据。    假设要发送的数据为3875，有：                                  2.3 单片机与微型打印机、数据存储器及实时时钟芯片DS12887的接口    图6的电路中，微型打印机选用启东计算机厂的LH系列微型打印机，DATA0～DATA7为打印机的数据输入口；BUSY为打印机的状态输出信号，高电平时表示打印机忙，不能接受数据；STB为数据选通信号，上升沿时读入数据。由于单片机的口线已经用完，不能直接将STB连接到单片机，若加入并行口扩展芯片则因为仅用一个口线而造成大量资源的浪费。图6中将2～4译码器的Y1端经反向器接于打印机的STB端，一般情况下Y1为高电平，STB为低电平，当2～4译码器选通Y1时，Y1由高电平变为低电平，经过反相器反相后，STB端有一个上升沿产生，打印机读入数据并打印。用户购电后，打印机打印出购电收据。                     实时时钟DS12887包含一个锂电池、石英晶振和写保护电路，是一个具有多种功能的完整的子系统。其非易失时钟和百年历功能令写卡机具有钟表功能，该钟表可显示秒、分、时、天、星期、日、月、年并有闰年补偿功能、夏令时功能和12小时、24小时显示模式。DS12887的非易失静态RAM可以存放写卡机的一些重要信息。DS12887的可编程中断、警报器功能可以使写卡机每天或每小时向供电管理部门发送一次数据。DS12887的可编程方波发生器，可以在SQW端接蜂鸣器产生间隔不同的声音报警，提示不同类型的错误。 2.4 键盘显示电路    键盘显示电路使用了芯片8279，其接口电路如图7所示。                        采用双16位数码管显示，使操作者和购电者可以同时看到显示的数据，16位分两排显示，上面一排6位指示显示类型，下面一排显示数据。由3—8译码器的Y0，…，Y7与8279的RL0，RL1，RL2组成具有24个键的键盘，如果键不够用，可以引出RL3，RL4等，最多可有64个键。 3 结束语    按照本文给出的写卡机设计方法，我们设计了IC卡电能收费系统的写卡机，经长期使用证明，本设计方案具有设计合理、工作可靠、功能齐全、抗干扰能力强等优点。现在，该写卡机已被几家公司采用 。