《智能卡识别技术及应用》实验指导书MCS51-2010_20110419104302

《智能卡识别技术》实验指导书

执笔人：李济生 总学时：16

实验对象：计算机工程专业，三年级本科生 实验组数以及每组人数：8组，每组2人

实验平台：DVCC-8286JH（MCS51单片机实验平台）

《智能卡识别技术》实验包括三方面的内容，磁卡、IC卡和射频卡；这些内容都是我国当今经济建设中不可缺少的。近年来随着市场经济的发展，这些技术应用到各个领域的速度令人吃惊，使得任何人都无法脱离它；并且还在不断的影响着我们的生活，它给我们带来了极大的方便。磁卡、IC卡和射频卡是当今高科技的产物，也是高科技应用在人们实际生活中的典型事例。通过本课程的实验教学环节，不仅能够增加学生的对高科技产物的认识，而且还可以提高学生的动手能力，进而提高学生的开发计算机应用设备的能力。

本课程安排了4个实验，磁卡、IC卡和射频卡各有1个实验；它们都属于单片机应用系统设计实验。它要求学生具有单片机应用的基本知识。

实验一、MCS51单片机程序设计实验（2学时）

一． 实验目的

1. 熟悉DVCC-5286实验平台的使用 2. 掌握MCS51单片机程序设计方法 3. 掌握单片机程序调试方法 二． 实验要求

1. 实验前仔细的阅读程序，理解端口控制、中断和串行通信程序的编写方法。 2. 理解实验程序涉及到的硬件连接方法，注意实验设备的安全。 3. 思考实验过程中遇到的问题，及时采取必要的解决方法。 三． 实验内容

1． I/O端口的输出控制，输入检测实验 根据P1.1口的开关值点亮P1.0口的LED灯（置P1.0低灯灭）。连线示意图如下：

图1.1 MCS51实验1连线图

2． 中断控制实验

中断口P3.2接入开关K12，当拨动开关K12时，接在P1.0口的LED指示灯交替点亮和息灭。连线示意图如下：

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图1.2 MCS51实验2连线图

3． 自环串行通信实验

在发送32个数据的同时，也要接收这32个数据。要求发送采用查询方式，接收采用中断方式。连线示意图如下：

图1.3 MCS51实验3连线图

四． 实验步骤

1. 将实验程序（文件名中不能有汉字）拷贝到DVCC-5286JH实验系统的目录中。 2. 按实验接线图连接好硬件，确定无误后打开DVCC-5286JH实验平台的电源。 3. 将实验程序编译和连接后下载到实验设备中运行，并观测实验现象。 4. 实验结束时，先关闭实验设备的电源，然后再拔掉连接线。

五．思考题

1. 在实验2中，为什么拨动开关时会产生很多中断？ 2. 在实验3中，如果只开放1次中断会发生什么现象？

实验二、磁卡二轨数据的正向数据识别实验（4学时）

一． 实验目的

1. 理解ISO7810/7811/7812/7813国际标准 2. 掌握磁卡读卡器与MCS51单片机接口的方法 3. 掌握正向识别磁卡二轨数据的编程方法 二． 实验要求

1. 理解硬件连接方法，特别是磁卡读卡器接口信号的电器特征，信号的时序关系以及

与单片机应用系统的接口方法。

2. 实验前写出实验程序，实验中反复调试实验程序，使每次正向刷卡后，都可以在实

验设备单片机的内存中观测到读卡的正确数据。 3. 分别写出在实验过程中遇到的问题及解决的办法。 三． 实验内容

磁卡读卡器的接口信号时序：

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图2.1 磁卡读卡器的接口信号时序

编写识别磁卡二轨正向刷卡数据程序。要求：读卡数据存储在实验设备的单片机内存中，并进行刷卡数据的校验，数据接收采用中断方式。 四． 实验接线

图2.2 磁卡读卡器与实验平台的接线图

五． 实验步骤

1. 将编好的实验程序（文件名中不能有汉字）拷贝到DVCC-5286JH实验系统的目录中。 2. 按实验接线图连接好硬件，确定无误后打开DVCC-5286JH实验平台的电源。

3. 将实验程序编译和连接后下载到实验设备中运行，并用磁卡在读卡器上正向刷卡。 4. 终止程序的运行，观测实验设备单片机内存中的正向刷卡数据是否正确。 5. 实验结束时，先关闭实验设备的电源，然后再拔掉读卡器的连接线。 六． 实验编程提示

1． 每次读卡前先将存放卡的数据区清0

2． 当查询到CP信号由高变为低时，再打开INT0中断，准备接收数据。

3． 当DATA线上出现第一个1 bit（低电平）时，开始存储数据位（注意：从DATA线

上读到的数据必须求反后再存入内存）。

4． 在数据校验时，要查第1个数据是否0BH，倒数第2个数据是否1FH，每个数据的奇

校验是否正确，所有数据的异或校验是否正确。 注意：正向刷卡数据中的第一个有效位一定是1 bit 七． 实验报告格式及要求

1. 说明实验内容及解决方案 2. 提供程序清单

3. 论述遇到的问题和解决方案 4. 实验体会

八．思考题

1． 硬件连接中不使用CP信号是否可以？说明理由。

2． 如果二轨数据同时识别，其数据识别正确率取决哪些因素？

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实验三、使用MCU完成逻辑加密IC卡的读写操作实验（4学时）

一． 实验目的

1． 理解逻辑加密IC卡SEL4442的工作原理

2． 掌握逻辑加密IC卡SEL4442与MCS51单片机的接口方法 3． 掌握逻辑加密IC卡SEL4442的编程方法 二． 实验要求

1． 理解逻辑加密IC卡接口信号的电器特征，信号的读/写时序关系以及与单片机应用

系统的接口方法。

2． 掌握逻辑加密IC卡的各种操作命令。

3． 实验前应写好实验程序，在实验中反复调试实验程序，以至每次插卡后，都可以完

成特定的工作。

4． 分别写出在实验过程中遇到的问题及解决的办法。 5． 防止逻辑加密IC卡的死锁发生。 三． 实验内容

要求在下述内容中选择其中的二项：

1． 编写SEL4442 IC卡的复位和复位应答程序 2． 编写从SEL4442 IC卡的主存中读数据的程序 3． 编写从SEL4442 IC卡中读保护位的程序

4． 编写核对/比较SEL4442 IC卡高/中/低字节密码的程序 5． 编写向SEL4442 IC卡的主存写数据的程序 6． 编写向SEL4442 IC卡中写保护位的程序 7． 编写读SEL4442 IC卡密码的程序 8． 编写修改SEL4442 IC卡中密码的程序

9． 编写清除SEL4442 IC卡中的误码计数器的程序 四． 实验接线

图3.1 IC卡槽与实验平台的接线图 注意：当没有插入卡时，SW1和SW2接通，否则断开。 五． 实验步骤

1. 将编写好的实验程序（文件名中不能有汉字）拷贝到DVCC-5286JH实验目录中。 2. 按实验接线图连接好硬件，确定无误后打开实验平台DVCC-5286JH的电源。 3. 将实验程序下载到实验设备中运行，将IC卡插入到卡槽里。

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4. 终止程序的运行，观测实验设备的单片机内存数据的变化是否正确。 5. 实验结束时，先关闭实验设备的电源，然后再拔掉读卡槽的连接线。

注意：当对IC的操作（特别是对密钥操作）多次不正确时，请运行一次实验中提供的

清除SEL4442 IC卡中的误码计数器的程序，以防止SEL4442 IC卡死锁。

六． 实验编程提示

逻辑加密IC卡程序应该按以下几步编程：

检查卡片是否已插入→卡上电→卡复位和复位响应→卡操作→卡片下电→结束 写程序时要注意：

1． 每次读卡前先将存放卡的数据区清0，将RST（P1.1）和CLK（P1.0）置为低电平 2． 当检查到IC卡插入到卡槽（CTR由低点平变成高电平）后，再给电（置P1.5为低

电平），然后进行复位以及复位响应操作。

3． 读数据时，当I/O信号（高电平）稳定后再采样数据；写数据时，当数据输出到I/O

线之后，再输出时钟CLK。

七． 实验报告格式及要求

1． 说明实验内容及解决方案 2． 提供程序清单

3． 论述遇到的问题和解决方案 4． 实验体会

八．思考题

存储IC卡与逻辑加密IC卡的重点差异在什么地方？

实验四、Wiegand 26数据格式的感应卡识别实验（4学时）

一． 实验目的

1. 理解Wiegand26的数据格式

2. 掌握射频卡读卡器与MCS51单片机的接口方法 3. 掌握Wiegand26数据读取的编程方法 二． 实验要求

1. 理解Wiegand26射频读卡器接口信号的电器特征，信号的时序关系以及与单片机应

用系统的接口方法。

2. 实验前写出实验程序，实验中反复调试实验程序，使每次读卡后，都可以在实验设

备单片机内存中观测到读卡的正确数据（仅要求看到Wiegand 26数据格式的二进制编码，包括24个bit的数据位和前后的奇偶校验位）。 3. 分别写出在实验过程中遇到的问题及解决的办法。 三． 实验内容

Wiegand26射频卡读卡器的接口信号时序：

图4.1 Wiegand26射频卡读卡器的接口信号时序

T1低电平时间：100us；T2高电平时间：900us

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Wiegand26的数据格式：

1. 由26位组成，其中第一位是2-13位的偶校验位；而第26位是14-25位的奇校验

位。

2. 2-25位是由3个字节组成的二进制卡片数据，高位在前。 要求在下述内容中选择一项： 1． 编写识别Wiegand 26的读卡数据程序，采用双中断方式（DATA0和DATA1都用中断

方式接收数据），读卡数据以二进制码的方式存储在实验设备的单片机内存中，需要编写读卡数据校验程序。

2． 编写识别Wiegand 26的读卡数据程序，采用单中断方式（仅DATA1的第一个bit

位采用中断方式接收数据，而后的DATA1和DATA0在中断中均采用查询方式接收数据），读卡数据以二进制码的方式存储在实验设备单片机的内存中，需要编写读卡数据校验程序。

四． 实验接线

图4.2 射频读卡器与实验平台的接线图（双中断）

图4.3 射频读卡器与实验平台的接线图（单中断）

五． 实验步骤

1． 将编写好的实验程序（文件名中不能有汉字）拷贝到DVCC-5286JH实验目录中。 2． 按实验接线图连接好硬件，确定无误后打开实验平台DVCC-5286JH的电源。

3． 将实验程序下载到实验设备中运行，用卡片在射频卡读卡器上晃动，看到读卡器的

指示等闪烁（读卡晃动过程要正确，即将远离的卡片靠近读卡器后在远离读卡器）。 4． 终止程序的运行，观测实验设备的单片机内存中的读卡数据是否正确。 5． 实验结束时，先关闭实验设备的电源，然后再拔掉读卡器的连接线。 六． 实验编程提示

双中断方式编程提示：

1． 每次读卡前先将存放卡的数据区清0。

2． 打开INT0和INT1中断，当在DATA1线上接收到一个有效的下降沿时，存入一个1

bit；当在DATA0线上接收到第一个有效的下降沿时，存入一个0 bit。

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3． 接收完26位数据后，应该做数据校验。 单中断方式编程提示：

1． 每次读卡前先将存放卡的数据区清0。

2． 打开INT0的中断，当在DATA1线上接收到第一个1 bit（有效的下降沿）时，在中

断服务程序里查询接收DATA0和DATA1的数据，当数据接收完后，退出中断服务程序（一次中断要完成一次读卡数据的接收）。

七． 实验报告格式及要求

1． 说明实验题目及解决方案 2． 提供程序清单

3． 论述遇到的问题及解决方案

八．思考题

无论是单中断方式还是双中断方式，为什么都要首先打开DATA1的中断？

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