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1、城市流动人口IC卡管理系统(The IC Card Administrant System about the Floating Population in City) 目 录前言一 系统结构1.1 芯片介绍（SLE4442）1.2 IC卡接口设备1.3 IC卡的控制与读写技术1.4 SLE4442的读写技术二 PC机与单片机通讯的硬件、软件的设计21硬件电路的设计22 单片机与PC机通讯软件的设计23 PC机通讯软件三 液晶显示部分3.1 主要技术参数：3.2 接口信号说明 3.3 时序参数3.4 OC M12864读写模块程序四 管理系统五 数据库六 结论*参考文献城市流动人口IC卡管理系
2、统(The IC Card Administrant System about the Floating Population in City) 摘要：本文论述了89C52单片机和接口电路所组成的读写器通过RS232与PC机连接实现了对卡的读写、查询、液晶显示、数据库建立等操作的城市流动人口IC卡管理系统。其中卡面公开资料为：姓名、出生年月、居民证统一编号和照片。卡内则隐藏记录有：性别、出生地、文化程度、家庭成员、现工作单位、现居住地、犯罪记录、发证日期、发证机关等信息。关键词：单片机 串行通信 IC卡 数据库 Abstract The article introduces the IC ca
3、rd administrant system about the floating population in city. Electronic Read-Write Apparatus is make of the 89C52 microprocessor and interface-circuit has the functions of reading and inquiring the card, liquid crystal display and creating database etc. by corresponding with the RS-232 and the pers
4、onal computer. The card-surface information included name, birthday, personal ID card number and personal-photo etc. The card-inner stored personal note included sex, home-place, degree, home-member, job-unit, where-reside in, criminal record, when-issue card and issuing card-department etc. Keyword
5、s single chip computer series row communication Integrated Circuit Card the Database 前言随着改革开放的深入，经济的蓬勃发展，城市人口的流动将更为频繁。如何加强对流动人口的管理，是城市治安和综合管理的一项重要工作。1） 城市流动人口的组成（1） 科技人员：其管理相对容易。（2） 民工：属一种较为稳定的有组织团体，便于集体登记，发证，注销和管理。（3） 个体商贩和第三产业服务者：流动性相对强，办证频繁。（4） 无业人员：这批人流动性大，且常常不在管理部门登记，甚至伪造或盗用他人身份证件等，属违法犯罪多发人群。 显
6、然，加强对上述人员的登记、管理，是稳定社会秩序，抑制犯罪行为，并为城市劳动用工、社会保障、计划生育、文化教育等提供综合住处的重要举措。传统的管理模式为：流动人员在工作，生活所在地派出所出示身份证，务工证等证件，申请办理“居民暂住证”。公安机关对流动人员的姓名、性别、民族、出生年月、政治面貌、本人成分、户口所在地、婚姻、主要家庭成员、现工作地点、现居住地点、现联系方式、有否犯罪记录等个人住处进行人工记录、统计，作为各相关管理部门的第一手重要信息。2） 传统模式的不足（1） 居民身份证信息量有限，无法全面反映持证人现状，且易为不法分子伪造或冒用。（2） 登录，统计工作效率低，信息反馈实时性差。（3
7、） 登录信息的真实，准备性相对有限。（4） 登录的纸质表格不便保管和查询，不利于多部门信息共享。3） IC卡管理优点IC与计算机及网络通讯技术的结合，可为我国城市流动人口管理再上一新台阶，提供一理想手段，其优点为：（1） 采用IC卡做流动人员的个人信息载体，则增大了证件的可容信息量及信息的实时准确性。诸如文化程序、专业技术职务、职业变更、健康状况、婚姻状况、保险状况、犯罪记录、出入境情况等这些现代社会的动态变量，均可及时纳入，实时准确地反映持卡人真实情况。（2） IC卡携带方便，即便遗失，也可及时挂失，纳入黑名单，经通讯网络下载各终端，防止不法分子冒用。不用每到一地均重新填表制证，可由公安部门
8、倚助系统对IC卡迅速方便的读写，大大提高异地登记的效率和质量，缩短办证时间，减轻工作人员劳动强度，也方便持卡人，尤其是流动频繁者。（3） IC芯安全防伪性好。卡面有卡主照片，卡内有密码，持卡人与照片不符或不知密码，证卡无效。卡内信息加密，冒用卡者不易知晓，一经询问，即露破绽。而卡的挂失和黑名单的建立（将挂失卡卡号，犯罪嫌疑人的证卡卡号登录系统黑名单并下载各地读写终端）与检测报警功能，更是报击犯罪的极有效手段。且卡与读写终端间可建立双向验证机制，对未授权系统所发卡和未授权读写终端，拒绝使用。（4） 利于管理部门列纸化办公的实现，为原始信息的保管、统计、查询、分析及现场稽查，提供莫大便利。一 系统
9、结构网络、数据库液晶显示IC卡RS-232IC卡读写器PC机键盘 图1-11.1 芯片介绍（SLE4442）采用德国西门子公司设计的逻辑加密卡SLE4442，它具有2K位的存储容量完全独立的可编程加密代码存储器PSC。内部电压提升电路保证了芯片能够以单+5V电压供电。特点：1）采用多存储器结构，如图所示 2）2线连接协议，串行接口满足ISO7816同步传递协议 3）芯片采用NMOS工艺技术，每字节的擦除/写入编程时间为2.5MS 4）存储器具有至少10000次的擦除/写入周期，数据保存时间至少10年 用户存储器 保护存储器 31 2423 1615 87 0 255 32 安全码存储器PSC3
10、PSC2PSC1 EC 31 0 图1-2 SLE4442存储器分配图1.2 IC卡接口设备IC卡接口设备是连接IC卡与应用系统间的桥梁，是 IC卡应用至关重要的一个环节，它是由IC卡适配器插座和IC卡电气接口电路组成。用于IC卡时序生成与数据交换的微处理器（89C52）及RS-232与PC机连接接口，具有以下几个基本功能：1、IC卡的插入/退出的识别与控制 2、向IC卡提供其所需的稳定的电源与时钟信号 3、实现与卡的数据交换，并提供相应的接机信号 4、提供相应的加密解密处理及密码管理机制 5、提供相应的外部控制信息及其它设备的信息交换 IC卡协议实现模块接口电路IC卡插座IC卡与PC机进行信
11、息交换模块密码运算处理 图 1-3 IC卡接口总体结构框图1.3 IC卡的控制与读写技术 IC卡的控制与读写是IC卡接口设备中的核心操作部分，本系统的程序部分将以MCS-51汇编程序方式给出。1 IC卡的插入/退出识别与上电/下电控制技术IC卡的插入与退出的识别是通过IC卡适配器插座上的感应开关来识别的，这种识别过程非常简单，仅有一个开关表示卡是否插入。如果卡已插入到正确的位置，该信号就会立即发生反转。为了确保IC卡已准确地插到位置，插入的识别过程必须加入消颤处理。其程序如下。Recog: JNB IC_SW,Recog ;若无卡插入，等待LCALL Delay-5ms ;延迟5msJNB I
12、C_SW, Recog; ;再次判断，若无卡输入等待RET IC卡的供电控制是一个直接涉及是否能安全可靠地操作IC卡的过程。它必须严格遵循ISO7816-3所规定的操作顺序，否则，就有可能对IC卡带来永久性的损坏，IOS78163S标准规定的操作顺序如下：（1） IC卡的激活（上电过程）：RST处于L状态VCC供电接口设备处于接收方式VPP上升为空闲状态CLK由相应稳定的时钟提供（2） IC卡的去激活过程（下电过程）：RST为状态LCLK为状态LVPP不起作用I/O为状态AVCC关闭 SLE4442 IC卡接口的电路原理图，图中P1是IC卡插座，其中SW1和SW2是IC卡插入的识别开关，其余为
13、SLE4442所定义的8个引脚。根据这一电路，可以描述其上电过程和下电过程： A 上电过程： PWRON1：LCALL Recog ；识别是否有卡插入CLR RST ；使RST=LCLR CLK ；使CLK=LCLALL DELAY-05MS ; 延迟0。5MSCLR PWR ；给卡供电CLR DAT ；使I/O端口=LRET ；返回 B 下电过程： PWROFF1：CLR RST ；使RST=L CLR CLK ；使CLK=L CLR DAT ；使I/O端口=L LCALL DELAY-05MS ；延迟0。5MS SETB PWR ；给卡断电 RET ；返回1.4 SLE4442的读写技术A
14、 复位和复位应答 复位和复位应答的时序如图，上电以后，随着CLK上的1个时钟脉冲，当RST由高电平到低电平时，即进行了一次复位操作。这个操作将得到卡的应答。随着以后32个时钟脉冲的输入，I/O线上将得到相应的32位数据，这就是从卡发送到CPU的复位应答标头。标头长度固定为32位，组成的4个字节为H1，H2，H3，H4。其中H1表示同步传输协议的类型，H2表示协议类型的参数，它们必须符合ISO/7816-3的标准；H3和H4不在ISO/7816-3范围之内。SLE4442的标头为A2 13 10 91。RSTCLK 1 2 3 32 I/O 1 2 32 图1-4 复位和复位应答的时序图返回复位
15、和应答错IC卡下电应答标头是A2 13 10 91？32位数据放入RAM到32个脉冲吗？发出一个时钟脉冲， 移进一位数据RST=L；延时10usCLK=L；延时10usCLK=H；延时10usRST=H；延时10usRST=L；延时10usCLK=L；延时10us复位和应答 图1-5 复位应答程序流程图B 操作命令复位应答以后，芯片等待输入操作命令。每个命令必须由三部分组成：一个开始状态，接着是写入三个字节（命令字 地址 数据），再接着是一个停止状态。CLK在高电平时，I/O线由高到低为开始状态；CLK在高电平时，I/O线由低到高为停止状态。命令方式时序如图，所有在I/O线上的数据变化由CLK
16、线上的下降沿开始。I/O SCL 开始 停止 图1-6 操作状态“开始”和“停止”的定义 C 密码存储器操作 对密码存储器的操作有三个命令：读密码，写密码和校验密码。其中最主要是校验密码，密码校验正确，读/写密码类似于读/写主存储器的操作。 校验密码 读ECEC=000？ 是EC=111？ 否写EC的“1”位为“0” 否 是 比较密码，把三字节密码由低字节顺序写入 校验成功标志校验不成功标志擦除EC 读EC返回 图1-7 校验密码程序流程图 D 主存储器操作 对主存储器的操作有4个命令，包括了读/写保护区的命令。如果保护区里有被保护位，被保护的信息就不能改写。伴随着32个时钟脉冲的输入，使用读
17、保护区的命令可以知道32个字节中那些有被保护的位，也就能读出保护区的内容。写主存储器复位和复位应答密码校验成功吗？ Y NR100111000写主存储器R2要写入的地址R3要写入的数据启动顺次写入R1，R2，R3密码错标志停止 I/O-0 返回CPU输出256个时钟脉冲 图1-9 写主存储器的程序流程图 读主存储器的操作除了命令不一样以外，校验密码，命令里的3个字节写入后，CPU也无需对卡输出256个时钟脉冲。其他就类似于写操作了。二 PC机与单片机通讯的硬件、软件的设计21硬件电路的设计211MAX232芯片及接口电路的设计（1） MAX232芯片的简介 MAX232芯片是MAXIM公司生产
18、的、包含两路接收器和驱动器的IC芯片，适用于各种EIA-232C的V28./V.24的通讯接口。MAX232内部有一个电源电压变压器，可以把输入的+5V电源电压变换成为RS-232C输出电平所需的10V电压。所以，采用此芯片接口的串行通讯系统只需单一的+5V电源就可以了。 图2-1 MAX232芯片引脚（2） 采用MAX232芯片接口的PC机与MCS-51单片机串行通信接口电路从MAX232芯片中两路发送接收中任选一路作为接口。使T1IN接单片机的发送端TXD，则PC机的RS232的接收端RXD对应接T1OUT脚。同时，R1OUT接单片机的RXD引脚，PC机的RS232的发送端TXD对应接R1
19、IN引脚，其接口电路如图所示。图2-2 串行通信接口电路22 单片机与PC机通讯软件的设计单片机与PC机的通讯是使用串行来实现，其功能是：PC机将要写入SLE4442的数据发送给单片机，单片机每接收一个字节后，回送一个应答信号给PC机并等待接收下一个数据。PC机数据发送完后单片机将所有的数据写入IC卡芯片SLE4442中。双方约定如下： 波特率：600b/s； 信息格式：8个数据位，1个停止位，1位起始位，1位奇偶位。传输数据中，首先送0A0H作为数据缓冲区的首地址，再送总共要传送的字节数，最后送结束位。 传送方式：PC机采用查询方式发送数据，单片机采用中断方式接收数据。 单片机通讯软件:单片
20、机通过中断方式接收PC机发送过来数据，并回送主机。程序约定：波特率设置：波特率为600b/s；计数初值：X=256-fosc(2smod)/(384波特率) 串行口初始化：方式1，允许接收； 关中断发联络信号 CLR RI收到 U？ N收联络发字节数 N收字节数按字符发送并计算累加和收字符和校验发校验和发送应答信号收到F？ Y开中断，RETIRET 图2-3 单片机查询发送流程图 图2-4 单片机中断接收流程图23 PC机通讯软件PC机可以通过三种不同的方法存取串行口，即DOS功能调用、BIOS功能调用或直接驱硬件。这里不采取DOS调用的方法，而是采用BIOS调用。因为，它所提供的功能和速度足
21、以编写出令人满意的采用查询方式进行串行通信的程序来，同时也使程序简洁明了。PC机中提供了1个有关串行口的BIOS软中断，中断号是14H。这时，采用Turbo C来编写源程序简便、有效，因为Turbo C的库函数中提供了专门调用BIOS串行口软中断的函数bioscom。bioscom函数功能介绍函数bioscom（int cmd,char byte,int prot）用于实现由prot 指定的端口上进行的各种异步通信。PORT为表示串口（），为表示串口（）。通信类型取决于cmd的值（它实际上是软中断的子功能号），其具体功能见表参数cmd的值与其相应功能Cmd功能初始化串行口prot发送一个字符（
22、写串口）接收一个字符（读串口）返回串口当前状态在使用串行品进行通信之前，必须对它进行初始化。这时，使函数bioscom的参数cmd；另外，还要用byte的值来确定该接口的工作方式。Byte的初始化参数编码如图所示。其中，数据位编码由最低两位来确定，但在内位编码中只有两组有效。当编码为时表示使用位数据位，当编码为时表示使用位数据位。停止位的个数由初始化字节的第二位来决定。编码为表示使用位停止位，编码为表示使用位停止位。奇偶校验位编码如表所示。波特率的编码如表所示。假如想把串行口设置为b/s的波特率，无奇偶校验，使用个停止位和个数据位时，应使用编码头10000011，用十进制表示为131。对串行口
23、1初始化的语句中，当BYTE用十进制表示时写成bioscom（0，131，0），BYTE用十六进制表示时写成bioscom（0，0X83，0）。当从串行口发送一个字符时，令com=1，而byte为发送的字符。当想从串口接收一个字符时，令cmd=2；若取串口状态，则令cmd=3。在这两种情况下，byte可以写成0（实际该参数被忽略）。注意，bioscom()总是返回一个16位二进制数值，它通常反映了串口的某些重要的状态信息，这也是编写查询方式通信程序的重依据。其返回值的高8位字节是描述线路状态位的，如表所示表bioscom()返回值高8位的意义位含义位含义15超时错误7线路信号被检测14发送移位
24、寄存器空6振铃指示13发送保持寄存器空5数据装置就绪12间断检测错误4清除发送11接收（帧）格式错误3线路信号变化10接收奇偶错误2脉冲后沿振铃检测9接收重叠错误1数据装置就绪变化8接收数据就绪0清除发送信号变化显示错误发校验和按字符发送文件并计算校验和正确？打开文件返回DOS收应答信号应答是F？关闭文件发总字节数收到“U“？有键按下？发联络信号“U”取文件句柄 N Y Y N N 图2-5 PC机发送文件程序流程 建立文件TT1.C正确？显示错误 N返回DOS收联络信号是U？ N发 U收字节数按字符接收文件发 F收校验和校验正确 N关闭文件图2-6 PC机接收文件程序流程三 液晶显示部分显示
25、容量：128X64点阵工作温度：-1050芯片工作电压：4.55.5V存储温度：-2060工作电流：5mA（5.0V）背光源类型：EL模块最佳工作电压：5.0V背光源工作电压：50V（GST4060模块）点尺寸：0. 80.78（WXH）mm背光源工作电流：30mA3.1 主要技术参数：3.2 接口信号说明：编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS逻辑电源地11DB4数据输入出2VDD逻辑电源正12DB5数据输入出3V0Data I/O13DB6数据输入出4D/IData I/O14DB7数据输入出5R/WData I/O15CS1片选IC1信号6E读写使能16CS2片选IC2信号7DB0数据
26、输入出17RET复位信号8DB1数据输入出18VEELCD驱动9DB2-数据输入出19BL背光电源10DB3数据输入出20BL背光电源3.3 时序参数时序参数符号极限值单位测试条件最小值典型值最大值地址建立时间tAWB20-Ns引脚A0./CS地址保持时间tAWB10-Ns系统时钟tCYCB1000-ns引脚/WR./RD读写低脉冲宽度tCCB200-ns数据建立时间（读操作）tACCB-90ns引脚DB0DB7数据保持时间（写操作）tOHB10-60ns数据建立时间（写操作）tDSB80-ns数据保持时间（写操作）tDHB10-ns3.4 OC M12864读写模块程序A 写指令子程序（IN
27、ST） SETB E CLR D-I CLR R-W MOV P1，A CLR E RETB 写数据子程序（DATA） SETB E SETB D-I CLR R-W MOV P1，A CLR E RETC 写一页RAM显示数据（假设指令子程序为INST，数据子程序为DATA） MOV A，#0B8H LCALL INST ；置页地址为0页 MOV A，#40H LCALL INST ；置列地址为0页 MOV R2，#40H MOV R1，#00H MOV DPTR，#ADDRLOOP：MOV A，R1 MOVC A，#A+DPTR LCALL DATA INC R1 DJNZ R2，LOOP
28、 图3-1 液晶显示原理图四 管理系统主控用户登录判断用户权限管理查询写卡读卡结 束 图4-1 流动人口IC卡管理系统程序流程五 数据库数据关系结构有否犯罪联系方式政治面貌本人成分户口所在地婚姻状况家庭成员现居住地点现工作地点性别出生年月民族*姓名*身份证号图5-1 数据关系结构六 结论通过C语言、Delphi和汇编语言编程，RS232与PC机之间的串行通信，成功地实现了对IC卡的读写、信息显示、库信息精确和模糊查询、修改等操作。该系统稳定性好、实用性强、安全可靠，并且在理论和实践证明了城市流动人口IC卡管理系统的安全性、可行性、普及性及方便性。*参考文献： 1 陆永宁.IC卡应用系统. 东南
29、大学出版社 2000年5月 2 王爱英 .智能卡技术. 清华大学出版社 1996年1月 3 王卓人等.IC卡的技术与应用. 电子工业出版社 1999年2月4 伍俊良.Delphi6课程设计案例精编. 中国水利水电出版社 2002年1月5 周明德.微型计算机系统原理及应用. 清华大学出版社 1998年8月 6 马忠梅等.单片机C语言应用程序设计. 北京航空航天大学出版 7 何立民.单片机应用技术选编5 . 北京航空航天大学出版 1997年6月 8 李华等.MCS-51系列单片机实用接口技术. 北京航空航天大学出版 9 蔡美琴等.MCS-51系列单片机系统及其应用. 高等教育出版社 1992年8月
30、 10 何立民.单片机应用技术选编6. 北京航空航天大学出版 1998年8月11 张子江等. Delphi6高级开发范例 电子工业出版社 2002年1月12 何立民.单片机高级教程应用与设计. 北京航空航天大学出版 1999年12月13 International Standard ISO 7816-1.Identification cards. Integrated circuit(s) cards with contacts,Part1: Physical Characteristics,198714 International Standard ISO 7816-2.Identification cards. Integrated circuit(s) cards with contacts,Part2:Dimensions and location of the contacts,198815 International Standard ISO/IEC 7816-3.Identification cards. Integrated circuit(s) cards with contacts,Part3:Electronic signals and transmission protocols,1997