毕业设计（论文）-基于单片机的非接触式IC卡读写器软件设计.doc

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1、郑州轻工业学院本科毕业设计（论文） 题 目 基于单片机的非接触式 IC卡读写器软件设计 学生姓名 专业班级 电子信息工程11-01班 学 号 院 （系） 电子信息工程学院 指导教师 完成时间 2015年06月05日 基于单片机的非接触式IC卡读写器软件设计郑州轻工业学院电气信息工程学院本科毕业设计任务书题目 基于单片机的非接触式IC卡读写器软件设计 专业 电子信息工程 学号 541101030158 姓名 主要内容：本课题要求基于单片机设计IC卡读写器的软件部分，实现非接触式IC卡与读写器之间的数据通信，通过读写器对IC卡存储器内的数据进行读取、修改操作，并把结果显示于液晶屏。基本要求：1.

2、查阅国内外射频识别技术文献资料，了解各种射频识别模块基本资料，掌握其工作原理；2. 掌握MFRC500的工作原理及基本流程；3. 掌握各个模块电路的功能，并在液晶屏上实现；4. 完成开题报告、文献综述、英文文献翻译和论文等工作。主要参考资料：1 王爱英.智能卡技术M.北京：清华大学出版社，2009.1-2.2 李朝青.单片机原理及接口技术 航空航天大学出版社，2003.3 卢修竹.基于MFRC500的集成RFID读写器设计与研究J.2007. 完 成 期 限： 2015.03 2015.06 指导教师签名： 专业负责人签名： 2015年 3 月 1 日基于单片机的非接触式IC卡读写器软件设计摘

3、 要本设计是以单片机STC89C52RC为核心部件的射频读写系统，利用MFRC500来完成充值、扣费、复位等功能，本设计主要用到键盘模块，天线匹配和12864液晶模块！来获得射频识别自动化的体验。而现代射频识别技术，也有助于实现人们工作和生活管理的自动化，大大减轻了社会中复杂的劳动，节省人们的时间，提高人们的物质、文化生活水平。RFID技术正引领着社会的发展的动力。随着技术的高速发展，科学的日新月异，IC卡在功能、形状、种类等等发生了很大的变化，应用也很广泛。可以料想，在将来RFID技术将以火箭式的态势迅速发展，射频识别技术会应用在社会的各行各业，人们的生活的方方面面，像我们平常在生活中使用的

4、公交卡就是IC卡家族中的一员。 关键词 阅读器芯片 STC89C52单片机 液晶模块 I基于单片机的非接触式IC卡读写器软件设计SCM CONTACTLESS IC CARD READERSOFTWARE DESIGNABSTRACTThe design is based on the core components of SCM STC89C52RC RFID reader system, using MFRC500 to complete recharge, deductions, reset function to obtain RFID automation experience.Th

5、e modern radio frequency identification technology, also helps automate the management of peoples work and life, greatly reducing the complexity of labor in society, people save time and improve the peoples material and cultural living standards. RFID technology is an important symbol of social prog

6、ress.This design uses a keyboard module, antenna matching and 12864 LCD module!The design uses a C language rather than assembly language programming, mainly because the C language has a strong readability and portability, ease of improved and expanded, can greatly shorten the development cycle of s

7、oftware development, the use of single-chip C language programming SCM is the inevitable trend of development and application.KEY WORDS mfrc500 stc89c52rc 12864 LCD moduleI基于单片机的非接触式IC卡读写器软件设计目 录中文摘要I英文摘要II1 绪论11.1 课题背景11.2 课题的工作目标和意义11.3 IC卡的应用与发展前景22 总体方案设计32.1 射频识别的应用系统架构32.1.1 阅读器42.1.2 应答器42.2

8、IC卡选型52.3 MFRC500芯片介绍73 硬件电路设计93.1 STC89C52RC最小系统介绍93.1.1 STC89C52RC功能介绍93.1.2 晶振电路113.1.3 复位电路123.1.4 蜂鸣器报警电路133.2 键盘电路133.3 显示电路143.4 电源及USB通讯电路163.5 天线电路173.6 阅读器电路194 软件设计214.1 阅读程序设计214.2 显示程序设计234.3 键盘程序设计245 电路仿真调试255.1 系统的原理图与PCB版图255.2 电路板的安装与调试255.3 系统的调试266 结束语30致 谢31参考文献32附 录33 IV1 绪论1.1

9、 课题背景智能卡的理念是1970年提出的，是集成电路卡（Integrated Circuit Card）的缩写.以前的卡片是接触型的磁卡, 它本身存在着很多很多的缺点,而随着科技的发展和信息全球化，这样的磁卡用在某些场合使用，非常不方便，于是接触式IC卡就要进行改进，而刚好非接触式IC卡的优点正是它所不具有的，因此，非接触式IC卡就这样在各行各业中流行起来。 法国人罗兰莫里诺（RolandMoreno）于1974年申请了一项世界专利。莫里诺认为，总有一天，我们每个人手中将人手一张不同于传统的智能卡，这就像如同你雇佣了一位非常可靠的电子商务理财能手。而后法国布尔（BULL）公司于1976年率先制

10、造出IC卡产品。智能卡按照读卡器的通信方式，可将IC卡分为传统类型的接触式智能卡以及现代很流行的非接触式智能卡两种。但是接触式IC卡存在很多缺点，触点容易磨损、易腐蚀、数据丢失、开放外置的阅读器无法防止被破坏。而非接触式IC卡通过与其他的通讯设备联络信号，另外，读取信息的方式也有所改变，使非接触型卡片的优点明显，这是电子同学行业的动力，现在这项技术已经应用到生活、工作、学习、休闲中普遍使用。1.2 课题的工作目标和意义现如今，整个IC卡行业的发展方向已经很明确了，就是主要以非接触为主，其有着相对好的优点，使接触式IC卡已成明日黄花。根据课题的任务与设计目标，本设计将开发以STC89C52单片机

11、为核心的MFRC500的非接触式读卡器，具有以下的任务特点：通过MFRC500阅读器芯片能够对M1卡进行序列号的读取，对数据块的读写，能够通过按键进行数据的增值减值的操作，将读取到的数据在LCD12864上显示的功能。通过实验操作，读卡器能够很好的实现功能。通过本课题的设计，我们可以更好的进一步的了解射频识别技术的优点，它能让我们的生活简单化、快捷化。同时也发现了不足和可以改进的地方，我相信，在不远的将来，射频识别技术会在我们的生活中更为的普遍与流行，也将推动整个世界的前进。1.3 IC卡的应用与发展前景IC卡应用领域广泛，而且每种应用的实现都会形成一个广阔的市场。IC卡的应用按作用距离可以为

12、分近应用接触和远应用接触。因此可以说射频识别技术是中国电子行业的动力所在，引领者中国电子射频通信行业的前进方向。 随着技术的高速发展，科学的日新月异，IC卡在功能、形状、种类等等发生了很大的变化，应用也很广泛。可以料想，在将来RFID技术将以火箭式的态势迅速发展，射频识别技术会应用在社会的各行各业，人们的生活的方方面面，像我们平常在生活中使用的公交卡就是IC卡家族中的一员。Internet的快速的革新和IC卡技术趋于成熟，信息整合化和经济全球化，这些因素都推动了射频技术的应用与发展。总的来说，射频识别在将来与其他的科学整合，像全球定位系统（GPS）和生物识别技术等等，实现不同区域，不同行业的结

13、合。虽然IC卡市场正在走向成熟，但对于高端的主机控制、制卡技术以及其相应的设备技术支持，仍处于落后状态，这极大的阻碍了其发展，因此设计和开发出性能优良的读卡设备，加快我国IC卡行业的发展和推广，有着重要的意义。2 总体方案设计智能卡读写器的总体方案设计主要分为两个主要的部分：一是系统的硬件方案设计要确定电路中的各个模块电路的功能和系统的总体的硬件方案；二是系统的软件设计方案，主要是包括软件设计的流程图和部分功能的程序。在硬件系统设计中将电路划分为不同的模块，并确定其功能，然后通过不断的查阅资料，学习与本设计相关的知识，并且反复对系统的硬件设计方案进行论证以及向老师的求证，最终确定了系统的设计方

14、案，下面将详细讲述各部分的器件的选材及在本设计中的具体应用。通过对电子元器件的选择和电路的分析和设计，基本的电路已经确定各部分的电路功能也基本确定。本次设计的微控制器用的是STC89C52，阅读器芯片选用的MFRC500，IC卡选用的是Mifare1 S50卡，采用74LS164驱动2*8键盘为输入电路部分，采用LCD12864显示，根据模块的描述可以确定系统主控制器的系统框图 如图2-1所示：图 2-1 系统原理框图2.1 射频识别的应用系统架构基本的射频识别系统通常包括由阅读器、应答器以及外围的通信接口的电路等构成。首先由阅读器内部发出能量使应答器感应，当应答器收到感应后，会在与阅读器两者

15、之间同时发送数据。具体的如图2-2所示：图2-2 RFID的基本原理框图2.1.1 阅读器 阅读器也有一些其他的称呼，如读写器、基站等。实际上在RFID系统中，也可以将应答器固定安装，而将阅读器应用于移动状态。其内部主要是由一个微控制器起到动作的控制以及通信接口的控制，另外，内部的时钟电路使其与振荡器连接，然后经由发送通道传到天线，并由其通过接受通道反馈到微控制器。如图2-3所示：图2-3 阅读器电路内部构造2.1.2 应答器 应答器在一些应用场合还有专有的名称，如射频卡、标签等。但都可统称为应答器。应答器电路的基本结构如图2-4所示，它由天线、编解码器、电源、解调器、存储器、控制器和负载调制

16、电路组成。图2-4 应答器电路的内部构造2.2 IC卡选型接触式IC卡和非接触式的IC卡在我们平常生活中使用最多的这两类卡型。 目前我国引进的射频卡主要以PHILIPS公司的MIFARE卡为主。本系统中使用的是PHILIPS公司的MF1 IC S50，其属于TYPEA型卡，也就是我们平常所说的使用的空白卡。下面对其做一些简述：Mifare1 IC卡的核心是PHILIPS公司MF1 IC S50系列微模块，里面集成了天线线圈等集成电路，它确定了卡片的特性以及卡片读写器的诸多性能。Mifare1 S50主要指标：表2-1 主要指标1空白卡卡一共分为16部分扇区，每个扇区有4块，每块有16个bite

17、2每个扇区有独立的一组密码和访问控制3每张卡都有唯一得序列号，为32位4具有防冲突机制，支持多卡操作5无源，自带天线线圈，内含加密控制逻辑电路和通讯逻辑控制电路6数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次7工作温度为-2050(湿度为90%)8工作频率为13.56MHZ9通信速率为106 KBPS10读写距离是10 cm以内（与读写器有关）M1卡的存贮结构如下图2-5所示： 块0 数据块0扇区0 块1数据块1块2数据块2块3密码A 存取控制 密码B控制块3 块0数据块4扇区1块1数据块5块2数据块6块3密码A 存取控制 密码B控制块7 0数据块60扇区15 1数据块61 2数据块62 3密码

18、A 存取控制 密码B控制块63图2-5 存储结构非接触式卡的结构通常是由IC芯片和线圈组成，M1卡如图2-6所示：图2-6 IC卡的结构图2.3 MFRC500芯片介绍MFRC500是高集成度的TYPE A阅读器芯片。其主要性能有：载波频率为13.56MHZ；天线驱动电路仅需要很少的外围元件，有效距离可达10cm；在其的内部有已经做好的电路，并已经集成完成。另外也可检测外部的接口型号；具有芯片内的地址锁存的功能和芯片的引脚IRQ，同时在与MCU接口的连接部分也很简单；内部的寄存器可支持A卡型标准的各项功能，同时支持 M1类PCMM的有关协议；数字电路、模拟电路、发送驱动电路都有其属于自身的供电

19、电源。基于以上特点，采用MFRC500芯片可以很容易地设计出TYPE A阅读器，可广泛用于非接触式公用电话、仪器仪表、手持终端和门禁等应用领域。图2-7 RC500贴片芯片MFRC500的内部电路框图如图2-8所示,它由并行接口及控制电路,密钥存贮及加密算法。这里所说的状态机是由寄存器、数据信号通信相关的处理电路、模拟电路调制以及驱动电路等等组成。图2-8 MFRC500内部框图 MCRF500的性能开关由内串行部状芯片态机保证,状态机可以两部分完成命令功能.要访问一个Mifare类卡的数据,需要借助曼彻斯特码，应有寄存器来控制实现其功能。同时，带载波的码号以及测试信息，具体通过相应的寄存器的

20、不同设置来完成。首先要完成阅读器芯片内部的密钥认证,然后将寄存器Command的相应的值命令码写入控制器中，再将属性为dy 的码号设置为可用于启动或停止命令执行。FIFO缓冲器命令大可由写入相应命令码至Command寄存器实现, 。Mifare类产品中相当一部分的加密算法的实现被称之为CRYPT,它就是我们平常所说的一种密钥长度为48bit的流密码。Mi-fare卡的认证采用国际上规定的三次认证的过程。如图2-9所示：图2-9 密钥的获取与加密3 硬件电路设计3.1 STC89C52RC最小系统介绍3.1.1 STC89C52RC功能介绍STC89C52RC 单片机是一款新型功能增强型的单片机

21、，它所使用的代码用在普通型的单片机也是可以的，一样能很好的实现其所具有的功能。机器和时钟周期在其运行的时候也是能相互的选择与切换，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图3-1 STC89C52RC引脚图STC89C52单片机引脚功能如下表所示：表3-1 单片机引脚功能引脚功能VCC(Pin40)电源输入，接5V电源GND(Pin20)接地线XTAL1(Pin19)片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)片内振荡电路的输出端RST复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位ALE/PROG(Pin30)地址锁存允许信号P

22、SEN(Pin29)外部存储器读选通信号EA/VPP访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在闪烁编程期间，EA也接收12伏VPP电压P0口P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在闪烁编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻P1口P1口是 I/O口，P1输出缓

23、冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流P2口P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送“1”P3口P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL

24、逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流 图3-2 STC89C52RC贴片3.1.2 晶振电路单片机外围的电路之一晶振电路如图3-3所示，有两个的电容和一个12MHz的晶振组成，其中晶振尽可能的要放在单片机的旁边，这样才能使其能更好的振荡，这样单片机才能更好的工作，另外，两个电容也起到滤除杂波以及减少电路中元器件的电气干扰的作用，使电路能很好的起到应有的作用。 图3-3 单片机时钟电路3.1.3 复位电路 单片机最小系统的外围电路之二是复位电路，当单片机系统通上电以后，其单片机的复位引脚会发

25、生一个短暂的从高电平到低电平的变化。当按下复位开关时，会对C13的电容放电，使其的复位引脚处于高电平状态，这样就使单片机系统达到复位的功能。复位电路如图3-4所示：图3-4 复位电路3.1.4 蜂鸣器报警电路本蜂鸣器报警电路采用的是其经典电路，蜂鸣器主要被分为两种类型，一种是压电式蜂鸣器，另一种是电磁式蜂鸣器。在本次的读卡器设计中，其作用主要是作为电路是否接通的报警提示音，另外，当刷卡成功后，也会有提示音，告诉设计者刷卡成功。电路图如图3-5所示，电路中有蜂鸣器，一个9012的三极管以及一个限流电阻R4，当单片机的P3.3脚为高电平时，三极管截止，因为没电流流过，没有提示音发出。因此，我们可以

26、通过程序控制P3.3脚的电平高低达到控制声音的目的。图3-5 蜂鸣器电路 3.2 键盘电路我们与非智能的机器之间同样也要进行信息的交互，主要包含两大类：输出入设备。像LED灯、数码晶体管、点阵都是输出设备，而按键是我们最常用的输入设备。本课题是以单片机为核心的射频读写设计，需要人与机器的信息交互，因次，需要按键的加入，在此基础上有两种方案。方案一：采用独立式按键。独立式按键接口设计优点是电路的配置灵活，软件实现简单。但缺点也很明显，每个按键需要占用一跟口线，若按键较多，资源浪费将比较严重。 图3-6 数码管效果图方案二：采用矩阵式的键盘按键设计。矩阵式按键设计主要用于功能复杂，有数字输入以及信

27、息输入的情况较多。矩阵键盘的设计的优点就很明显了，现在有专门的键盘模块来供选择，更加方便。当然缺点是需要用软件处理消抖、重键等。由于该系统要求的按键比较多，为了节省单片机的管脚资源，故采用方案二，使用74LS164芯片来驱动2*8键盘。 图3-7 2*8键盘电路 3.3 显示电路LCD12864 内置有汉字库，和128个ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字。也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著特点。其基本特性有：低电源电压(VDD:+3.0-+5.5V)；背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通

28、LED的1/51/10；通讯方式：串行、并口可选；无需片选信号，信号，简化软件设计。12864液晶如图3-8所示：图3-8 LCD12864液晶 液晶显示屏与单片机的连接比较简单，电阻R2、R3的作用主要起到限流的做用，DB0-DB6接单片机的IO口，也可以在19管脚接一个电位器，控制液晶屏的背光灯亮度。电路图如图3-9所示：图3-9 LCD12864显示电路表3-2 LCD12864引脚介绍引脚号引脚名称方向功能说明1VSS0模块的电源地2VDD1模块的电源正编3V00LCD驱动电压输入端4RSH/L并行指令/数据选择信号5R/WH/L并行的读写选择信号6EH/L并行的使能信号7DB0H/L

29、数据08DB1H/L数据19DB2H/L数据210DB3H/L数据311DB4H/L数据412DB5H/L数据513DB6H/L数据614DB7H/L数据715PSBH/L并串行接口选择16NC0空脚17RESETH/L复位18NC0空脚19LED-ALED 0背光源正极20LED-KLED 1背光源负极3.4 电源及USB通讯电路电源采用USB 5V供电以及用CH341在异步串口方式下，该芯片提供串口发送使能、串口接收就绪等交互式的速率控制信号以及常用的MODEM联络信号，用于将普通的串口设备直接升级到 USB总线，发光二极管作为电源指示灯，用于指示电源是否正常工作。电路如图3-10所示：图

30、3-10 USB通讯及供电电路3.5 天线电路天线匹配电路提供了应答器产生作用所需要的与之相应的所能工作的能量，其最远的感应距离应会达到10cm，同时在这个过程中还要接受其在此过程中的返回信息量，另外还具有良好的电磁兼容性能。而作用距离的大小与天线的尺寸、电路的性能及周围的环境的干扰。天线的模式选择如图3-11所示：图3-11 天线电路模式选择流程图本设计采用将天线线圈印刷到PCB板上，品质因数Q很关键，决定着天线能否谐振的因素。用于电感耦合式射频识别系统的天线，其特征值就是它的谐振频率和品质因数。较高的品质因数值会增加天线线圈中的电感的谐振程度，并由此改善智能卡的功率。与之相反，天线的传输带

31、宽B刚好与品质因数值是不成正比例变化的。从而明显地减弱卡片接收到的调制边。品质因数可以通过电感线圈电抗与电阻的比值计算出来，公式如下： (1)由于MFRC500的频率是13.56 MHz，属于短波段，因此可以采用小环天线。 其天线示意图如图所示： 图3-12 天线线圈直径在天线设计中，品质因数Q非常重要，Q值得计算是否正确，决定着天线能否谐振，因此，一定要计算好Q值。其用到的公式如下 (2)从中可以看出，天线的传输带宽与品质因数成反比。因此，过高的品质因数会导致带宽缩小。从而减弱PCD的调制边带，这样可能导致PCD无法与卡通信。因此，一般射频识别系统的的天线的最佳品质因数应为1030。本次天线

32、电路的设计采用是直接匹配的方案设计，L1、L2的电感值为2.2UH,RC500的VMID管脚接的C11起到滤波作用，C20、C23为可变电容，可以调节容值使天线达到谐振。电路如图3-13所示图3-13 天线匹配电路3.6 阅读器电路基于以读写芯片MFRC500为核心的读写系统与STC89C52RC的接口的连接，读写芯片MFRC500的D0-D7接单片机的P0口，并且在两者之间接有状态指示灯，如果指示灯亮，表示电路能正常工作。已经有其经典的电路如图3-14所示：图3-14 MFRC500与MCU连接4 软件设计本读卡器系统的设计程序编程采用C语言，主要因为C语言结构简单，灵活性高，方便以后软件出

33、现问题时的后继的调试与修改，同时C语言的功能也比其他编程语言功能更为强大。另外本设计也采用了，C语言思想中的模块化编程思路！很大程度上也方便了在以后使用过程中对系统的维护！ 其他则是ALE，NRD，NWR，RST，NCS等单片机和射频芯片的通信、控制等接口。本系统中读卡模块的主要任务就是读取卡号，然后将卡号送给主MCU。读卡过程是一个很复杂的程序。执行过程，要按固定的顺序执行一系列的操作指令。由相应的指令程序来对相关寄存器控制不同的码号的输出，就可实现不同控制器设置，执行不同卡的操作命令。 系统主程序框图如图4-1所示：图4-1系统主流程图4.1 阅读程序设计 MF-RC500指令说明及程序设

34、计如下：(1)“Answer to Request”(应答或复位应答)表4-1 复位应答指令指令指令代码（hex）相关的出错标志接收卡片上数据Request std26TE，BETag typeRequest all52 (2)“Select Tag”（选择卡片操作）表4-2 选择卡片指令指令指令代码（hex）相关的出错标志接收卡片上数据Select Tag(选择片)93TE，BE，PE，CESize (3)“Authentication”(认证操作)表4-3 认证指令指令指令代码（hex）相关的出错标志接收卡片上数据AuthenticationTE，BE，PE，CE/Auth_la60Aut

35、h_lb61 (4)“Read”(读指令)表4-4 读指令指令指令代码（hex）相关的出错标志接收卡片上数据Read(读)30TE，BE，PE，CEData (5)“Write”(写指令)表4-5 写指令指令指令代码（hex）相关的出错标志接收卡片上数据Write (写)A0TE，BE/图4-2 阅读程序流程图4.2 显示程序设计显示程序流程图如图下图所示：图4-3 显示部分程序流程图LCD液晶显示用来显示用户以及卡储存的资料，通过控制以及调试显示程序、相应的指令代码来使LCD出现预期的卡号、扣费、充值等目的。4.3 键盘程序设计键盘程序流程图如下图所示： 图4-4 键盘程序流程图键盘程序包括

36、键盘识别以及识别之后系统的相应移动。键的识别分为两个步骤：第一步，首先在不论按键是否按下的情况下，同时把全部的行列设为低电平，然后检查各条线的的高低电平是否改变，假如低电平变为高电平，说明按键按下了；第二步，如果有按键按下的情况下，用静态扫描的原理找出具体的是哪一个键：每一行分别设成低电平，另外的行设成高电平，观察每一条线的电平是否发生变化，如果某一些线从高电平变成低电平，那就可以确定该的行所在的按接的按键是按下了。 5 电路仿真调试5.1 系统的原理图与PCB版图 具体的原理图见附录1 具体的PCB版图见附录25.2 电路板的安装与调试 首先我们要遵循一个原则，就是要对加工好的PCB板进行检

37、测，对照着原理图检查电路板是否有明显的连接错误，使用万用表检测可能出现短路和断路的地方。我们在焊接电路板之前，必须要确定各个元器件都能正常的工作，然后才能对元器件进行焊接，一定遵要循电路板焊接的原理与规则，这样才会使电路板受到的外界环境的干扰更小，性能更高。图5-1 PCB板正面效果图图5-2 PCB板底面图5.3 系统的调试对于本系统天线与MFRC500之间的通信是这个设计过程中所遇到的一个难点，在设计过程中也遇到了很大的困难，刚开始天线与MFRC500不能进行正常的通信，经过查找相关的书籍与资料制定了一个可靠的调试方案，图3-9为MFRC500阅读器电路，图2-18为天线及匹配电路。 第一

38、 首先使用示波器测试晶振两端波形，测试结果应该是一个正弦波，频率应该为13.56MHZ。测得的波形如图5-3所示图5-3 晶振两端的波形 第二 然后测试RD,WR及各个信号端口是否有波形，波形应该为近似于矩形脉冲。 第三 测试TX1，TX2的两端的波形，TX1,TX2两端的波形应该也为正弦波，测得的波形如图5-4所示：图5-4 TX1,TX2两端的波形测得的波形为正弦波，测得的峰峰值为6V。 第四 测量发送端TX1经过电感L1之后的波形，波形也应该是正弦波，测得的波形如图5-5所示：图5-5 经过电感L1之后的波形 第五 测量C11之后的波形，应该也是一个正弦波，测得的波形如图5-6所示： 第

39、六 测量R10之前的波形，也是正弦波，测得的波形如图5-7所示：图5-7 R10之前的波形 第七 测量R10之后的波形，也是正弦波，测得的波形如图5-8所示：图5-8 R10之后测得的波形 第八 测量RX端的波形，测得的波形如图5-9所示：图5-9 测量RX的波形测得的RX管脚若是1V到2V的正弦波，通信差不多就成功了，通过逐级排查，实现了MFRC500与M1卡之间的通信。6 结束语本课题是基于单片机的智能IC卡的设计，在设计的前期，对于MFRC500和天线的设计那块存在和很大的问题，查找了相关的文档和技术手册，初步确定了电路的基本设计，对于液晶，键盘电路那块自己比较熟悉，但是对于自己所设计的

40、天线那块电路自己不太确定能够通信，天线那块是否谐振，自己通过计算公式和数据手册上推荐的值进行电路的设计，在板子设计出来之后，MFRC500与天线那块不能通信，通过查找资料和相互探讨，制定了对于MFRC500和天线电路的是否通信的测试方案，通过示波器逐段测试，观察波形，对于天线匹配那块，不是正弦波的替换相应的电阻和电容，经过逐段排查最终实现了通信。通过这次毕业设计，自己学到了很多东西，从模块的选取到元器件的选型，在做板过程前要进行单元电路的实验，作为一个系统在设计时可能要考虑到诸多因素，每一个细节上，都可能出现意想不到的事情，有时一个小小的问题，要花好多的时间和精力，需要耐心和恒心，经过努力，该

41、系统设计已经完成，实际测试证明系统已能达到设计要求。本课程设计虽然完成了预期的目标，但也存在着一些不足，主要有一下几个方面：第一：天线电路的那块并没有匹配到最优化，实现的通信距离为1cm左右，通信距离比较短。第二：可以做一个上位机软件将数据传送到上位机进行数据的存储。致 谢自从毕业设计课题确定下来，一直到毕业答辩，这么长时间以来，很高兴我坚持了下来，时间可以说长也可以说短，在蔡超峰老师的耐心指导下，自己可以说在专业方面有了很大的提高。当我第一次见到自己的论文题目时，可以说完全没有头绪，不知从哪里下手，但当我在图书馆查阅了与其相关的文献资料后，虽然没有第一次的恐慌，但还是比较浮躁，甚至产生了想放

42、弃做实物的想法，蔡老师得知我的思想波动后，与我及时的沟通，给我提出了很多建议，并且鼓励我静下心来，在网上搜相关程序和资料，由简到难，一步一步的进行编程实验，终于我慢慢的把毕业设计实现了。在这期间，每当我遇到问题，没有头绪时，蔡老师都会很耐心的询问我遇到的问题，并给我提出了相关的指导意见，在这里我对蔡老师表示衷心的感谢。谢谢您，蔡老师！同时毕业设计过程中同组的同学也给我很大的帮助，遇到问题时我们也一起探讨，共同商量对策，在这里也向他表示感谢。我更要感谢院里的领导及老师郑州轻工业学院大学四年的关心与照顾，给我们提供了很好的学术环境，不管是我们的专业技能和个人素养都有了很大的提高。最后，再次感谢您们

43、，您们辛苦了！ 参考文献4 王爱英.智能卡技术M.北京：清华大学出版社，2009.1-2.5 李朝青.单片机原理及接口技术 航空航天大学出版社，2003.6 卢修竹.基于MFRC500的集成RFID读写器设计与研究J.2007.7 夏熙梅.射频识别技术及应用J.工业技术经济，2000,19（5）：87-89.8 MF-RC500 Contactless Reader ICJ. Philips Semiconductors, 2007:1-2.9 谢维成.单片机原理与应用及C51程序设计 清华大学出版社 2006.8.10 康光华，陈大钦.电子技术基础模拟部分（第四版）M.北京：高等教育出版社，2004.443-458.11 戴佳，戴卫恒.51单片机C语言应用程序设计实例精讲M.北京：电子工业出版社，2006.107-111.12 MF-RC500非接触式读写卡芯片中文简介J.广州周立功单片机发展有限公司.2007.3-4.13 陈保平,王月波,马伯元. 基于MFRC500的Mifare射频卡读写模块开发J. 微计算机信息,2007,23(11-2):230-231.14 赵宝经等.中国集成电路大全TTL电路 国防工业出版社，1985.15 Standard Card IC S50 Functional Speci