基于非接触式IC 卡的信息管理系统

　　1　引　言 

　　非接触IC 卡是近几年发展起来的一项新技术, 是射频识别技术和IC 卡技术有机结合的产物。非接触式IC 卡由IC 芯片和感应天线组成, 两者完全密封在一个塑料基片中, 没有与外界接触的触点。非接触式IC 卡与读写器之间的数据交换通过无线电波来完成。因此非接触IC 卡也称为射频卡。与传统的磁卡或接触式IC 卡相比, 非接触式IC 卡具有可靠性高、操作方便、快捷、防冲突、加密性好等特点, 其应用非常广泛, 如小区一卡通、校园一卡通、公交一卡通、社会保障卡、电子身份证等。 

　　本系统主要包括3 部分: 一是以AT 89C52 为核心的硬件电路, 他完成整合SHC1702 模块和PC 机, 使这3 个部分连成一个完整的系统, 并通过这个硬件电路控制SHC1702 模块及3 个部分间的数据通讯; 二是软件部分,包括单片机程序, PC 机上的用Dephi 编写的通讯协议及操作界面, 完成PC 机与单片机的通讯及人机对话; 三是数据库系统, 其功能是根据读卡操作由PC 机调用相应的数据库内容, 使操作者能直观地在PC 机上看到相关信息, 使系统成为一套完整的信息管理系统。 

　　2　非接触式IC 卡应用系统简介 

　　非接触式IC 卡应用系统由读写器和非接触式IC 卡两部分组成。应用系统通过读写器对卡进行操作, 读写器通过射频信号给卡上芯片提供能量, 并和卡进行近距离通讯; 非接触式IC 卡响应读卡器的指令, 并报告执行结果。采用上海华虹集成电路公司的非接触式IC 卡芯片SHC1101, 其工作频率13. 56 MHz, 存储容量8 kb, 通信速率106 kb/ s , 调制方式为ISO/ IEC 14443 TYPE A, 采用双方握手的半双工通讯协议, 可在距读卡器天线0～100 mm区域内正确进行数据交换和完成各项操作。其内部结构主要由射频接口电路、电源电路、逻辑控制电路、E2PROM 存储单元电路4 个部分组成。
　　射频卡的8 kb E2PROM 存储器共分成16 个扇区, 每个扇区由4 个块组成, 每个扇区的块0、块1、块2 为数据块, 每个块有16 B, 可用于存储数据。每个扇区的密码和存取控制都是独立的, 可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制条件。
　　SHC1101 非接触式IC 卡相对应的读写模块也是上海华虹生产的SHC170x 系列, 该模块系列中使用的芯片是SHC1501, 三者的关系如图1 所示。 

　　图1　非接触IC 卡应用系统 

　　3　硬件部分的实现 

　　非接触式IC 卡应用系统采用的是SHC1101 射频卡和SHC1702 读写模块, 加上微处理器就可以构成最小系统, 在系统中还加入显示功能和串行通信功能, 硬件电路结构如图2 所示。 

　　图2　硬件系统框图 

　　系统的主控单元采用AT 89C52 单片机, AT 89C52 内有8 kB 的快速擦写存储器( FLASH) , 无须外接程序存储器( EPROM) 。外接电路主要包括: LCD 显示电路、蜂鸣器控制电路、RS 485 串行通讯电路、电源控制电路以及控制非接触式IC 卡的SHC1702 读写模块。
　　SHC1702 模块采用地址和数据线复用形式, 也就是说将USEALE 引脚接高电平, 地址线置空, 这样SHC1702模块也是从数据线得到寄存器地址的, 这样的连接方式最大的特点就是电路简单。SHC1702 模块与微处理器的连接方式如图3 所示, 这样, 微处理器对SHC1702 模块内寄存器的读写就相当于对普通的外部数据存储器的读写。 

　　图3　SHC1702 模块与微处理器的连接方式 

　　4　软件部分的实现 

　　硬件电路主要实现对非接触式IC 卡的操作, 以及通过串口与PC 机进行通信, 这需要相应的软件实现。此外本系统有普通用户与高级用户两个部分, 普通用户只完成读卡、显示及在PC 机中调用显示相应数据库内容的功能; 高级用户则可以完成对卡的读写操作、相应内容的显示、数据库的修改等功能。这2 个部分采用同一硬件系统,必须由相应软件来区分其不同的功能。
　　系统使用PC 机上的图形界面直接操作, 通过串口把命令发送到机器里, 再处理返回的数据。系统的软件部分包括: 单片机的下位机程序、PC 机的上位机程序、数据库。单片机通过串口转换成RS 485 电平, 再通过RS 485/RS 232 转换器与PC 的RS 232 相连。PC 程序使用Delphi编写, 实现与单片机的串口通讯, 并根据通讯的结果, 调用数据库中的相关内容。微机通过事先约定好的字符来实现对单片机的控制, 单片机通过判断微机发来的不同字符, 执行不同的单片机子程序。读写器的读写操作由上位机进行控制, 通过串行通信的命令字节来实现。具体规定为: 如握手信号为0AAH, 则读卡; 如握手信号为0BBH,则写卡。读写器的主程序流程如图4 所示。 

　　图4　读写器主程序流程图 

　　5　结　语 

　　非接触式IC 卡是一个生命力很强的产品, 具有良好应用前景, 其应用范围与规模必将不断扩大。在“三金工程”,特别是金卡工程中的广泛使用, 将影响和改变人们传统观念和消费习惯, 极大地方便了人们的生活和消费。