（计算机应用技术专业论文）基于酒店客房ic卡的自助服务系统设计.pdf

摘要 随着科技的进步和经济的发展，人们对自助服务的需求也在不断 变化，本文针对酒店这一特殊的应用环境，设计了基于酒店客房i c 卡的自助服务系统，满足了宾客时尚购物的需要。 本文在深入分析酒店特殊应用环境的基础上，对基于客房i c 卡的 自助服务系统的整体结构进行了设计，并分别设计了自助服务系统软 件，客房i c 卡购物相关信息的存储以及p c 管理机与自动售货机之间 的远程通信协议。 首先通过对几种网络通信选择方案的分析比较，构建了基于 r s 4 8 5 总线的网络体系结构，以实现p c 管理机与自动售货机之间的 网络化管理。另外设计了自动售货机读卡模块接口，由于读卡模块对 外只提供了r s 2 3 2 接口，而售货机控制器通过m d b 总线与外围设备 相连，所以设计了转换接口来完成协议之间的转换。 接着针对系统需求，采用c s 模式设计实现了自助服务系统软件， 该软件主要完成系统相关信息的统计管理、轮询信息的发送和自动售 货机交易记录的接收。 然后通过对客房i c 卡功能组成和存储结构的研究分析，实现了对 卡号、用户金额等购物相关信息的存储，并设计了自动售货机读卡模 块与客房i c 卡之间的读卡过程，满足了宾客用客房i c 卡实现自助购 物的需求。 最后针对r s 4 8 5 总线的传输特点，设计了p c 管理机与自动售货 机之间的通信协议，实现了p c 管理机与各台自动售货机之间有关购 物交易记录的远程信息通信。 本次设计扩充了酒店客房i c 卡的功能，达到了“一卡多用”，满 足了宾客的时尚需求，提高了酒店形象，增强了竞争力；智能化系统 平台实现了自动售货机及所售商品的网络化管理，满足了商业信息化 的需要，具有较高的应用价值和推广价值。 关键词客房i c 卡；r s 4 8 5 ；自动售货机；自助服务；串口通信 a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n de c o n o m y , t h es e l f - s e r v i c e d e m a n d so fp e o p l ea r ec h a n g i n gu n c e a s i n g l y a i m i n ga tt h eh o t e lw h i c hi s as p e c i a la p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n t ，t h i sa r t i c l ed e s i g n e dt h es e l f - s e r v i c e s y s t e mb a s e do ng u e s tr o o mi cc a r di no r d e rt om e e tg u e s t s f a s h i o n a b l e s h o p p i n gn e e d s b a s e do nt h et h o r o u g ha n a l y s i so ft h eh o t e lw h i c hi sas p e c i a l a p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n t ，t h ea r t i c l ed e s i g n e dt h ew h o l es t r u c t u r eo ft h e s e l f - s e r v i c es y s t e mb a s e do ng u e s tr o o mi cc a r d ，a n dd e s i g n e ds e p a r a t e l y t h es e l f - s e r v i c es y s t e ms o r w a r e ，t h eg u e s tr o o mi cc a r d ss t o r a g eo f i n f o r m a t i o nr e l a t e dt os h o p p i n ga n dt h er e m o t ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o l b e t w e e np ca n dt h ev e n d i n gm a c h i n e f i r s t l y , c o m p a r e d t ot h e a n a l y s i so fs e v e r a l k i n d so fn e t w o r k c o m m u n i c a t i o no p t i o n s ，t h ea r t i c l ec o n s t r u c t e dt h en e t w o r ka r c h i t e c t u r e b a s e do nr s 4 8 5i no r d e rt or e a l i z et h en e t w o r km a n a g e m e n tb e t w e e np c a n dt h ev e n d i n gm a c h i n e b e s i d e s ，i td e s i g n e dt h ei n t e r f a c eo ft h er e a d i n g c a r dm o d u l eo ft h ev e n d i n gm a c h i n e b e c a u s et h er e a d i n gc a r dm o d u l e o n l yp r o v i d e st h ei n t e r f a c eo fr s 2 3 2 ，a n dt h ev e n d i n gm a c h i n ec o n t r o l l e r c o n n e c t sw i t ht h ep e r i p h e r a le q u i p m e n t st h r o u g hm d bb u s ，t h ea r t i c l e d e s i g n e dt h et r a n s f o r m a t i o ni n t e r f a c et oc o m p l e t et h ec o n v e r s i o nb e t w e e n t h ep r o t o c o l s s e c o n d l y , i nv i e wo f t h es y s t e m sr e q u i r e m e n t s ，b yu s i n gc sp a t t e r n ， t h ea r t i c l ed e s i g n e da n dr e a l i z e dt h es e l f - s e r v i c es y s t e ms o f t w a r e ，w h o s e t a s ki s c o m p l e t i n gt h es t a t i s t i c a lm a n a g e m e n to fr e l a t i v ei n f o r m a t i o n ， s e n d i n gt h ep o l l i n gm e s s a g ea n dr e c e i v i n gt h ee x c h a n g er e c o r d so ft h e v e n d i n gm a c h i n e t h i r d l y , t h r o u g ht h es t u d ya n da n a l y s i so f t h eg u e s tr o o mi cc a r d s f u n c t i o nc o m p o s i t i o na n dm e m o r ys t r u c t u r e ，t h ea r t i c l er e a l i z e dt h e s t o r a g eo fi n f o r m a t i o nr e l a t e dt os h o p p i n gs u c ha sc a r dn u m b e r , u s e r a m o u n ta n ds oo n b e s i d e s ，i td e s i g n e dt h er e a d i n gc a r dp r o c e s sb e t w e e n t h er e a d i n gc a r dm o d u l eo ft h ev e n d i n gm a c h i n ea n dt h eg u e s tr o o mi c c a r dw h i c hs a t i s f i e dt h es e l f - s e r v i c es h o p p i n gd e m a n d so fg u e s t st h r o u g h l l g u e s tr o o mi cc a r d f i n a l l y , w i t hr e g a r dt ot h ec h a r a c t e r i s t i co fr s 4 8 5b u s ，t h ea r t i c l e d e s i g n e d t h ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o lb e t w e e np ca n dt h ev e n d i n g m a c h i n e ，a n dr e a l i z e dt h er e m o t ec o m m u n i c a t i o no fe x c h a n g er e c o r d s r e l a t e dt os h o p p i n gb e t w e e nt h e m t h i sd e s i g ne x p a n d e dt h ef u n c t i o no ft h eh o t e l sg u e s tr o o mi cc a r d w h i c hm a d et h ec a r dh a v em u l t i p u r p o s e ，m e tt h ef a s h i o n a b l en e e d so f g u e s t s ，e n h a n c e dt h eh o t e l si m a g ea n ds t r e n g t h e n e di t sc o m p e t i t i v ep o w e r m o r e o v e r , t h ei n t e l l e c t u a l i z e ds y s t e mp l a t f o r mr e a l i z e dt h en e t w o r k m a n a g e m e n to ft h ev e n d i n gm a c h i n e sa n di t ss e l l i n gc o m m o d i t yw h i c h m e tt h ec o m m e r c i a li n f o r m a t i o n i z a t i o nn e e d s t h e r e f o r e ，t h i sd e s i g nh a s v e r yh i g ha p p l i c a t i o nv a l u ea n dp o p u l a r i z a t i o nv a l u e k e yw o r d sg u e s tr o o mi c c a r d ，r s 4 8 5 v e n d i n gm a c h i n e ， s e l f - s e r v i c e ，s e r i a lp o r tc o r r e s p o n d e n c e i i i 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：壶! i 盈纽 日期：o 毋年f 月厣日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容， 可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技 术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通 过网络向社会公众提供信息服务。 日期：妒7 年广月嘶 硕士学位论文第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 自动售货机( v e n d i n gm a c h i n e ，简称v m ) 是一种集声、光、机、电于一体 的高智能科技产物，于1 9 9 3 年从日本、韩国引入我国，1 9 9 5 年第一台国产自动 售货机在北京诞生【l 】。随着科技的进步和人们生活水平的提高，通过自动售货机 进行自助购物，作为一种前卫的零售方式，已成为一种新的消费时尚，赢得了越 来越多人的青睐，被称为2 4 小时营业的微型超市。自动售货机现已遍布国内各大 中城市，在机场、火车站、广场、小区、医院、学校、金融等机构营业厅、商业 街等场所随处可见其亮丽的身影。它不仅给社会和消费者带来了文明、新奇、便 利和时尚，更带给广大商家和投资者新的机遇、挑战、价值和成功。 自动售货机的普及在某种程度上能反映一个国家的科技发展水平，是一个国 家文明程度的象征【2 1 。自2 0 世纪7 0 年代以来，“以消费者为中心”的现代市场营 销观念就已确立，随着科技的进步和我国国内市场经济的发展，市场主体将更加 多元化、消费者也将更成熟，自助服务形式也更多样化，这都为自动售货机在国 内的发展提供了良好的发展机遇。目前国内自动售货机市场已逐步从沿海经济发 达地区和各大中城市向内陆和次发达地区延伸，逐步从高级宾馆、地铁、机场等 豪华高档场所向高中档社区普及，酒店作为城市中的高中档豪华社区中心，在其 安放自动售货机，为宾客提供方便、舒适、快捷的自由购物渠道，不但提高了企 业形象，优化了特色服务，而且提高了酒店的竞争力，从而有利于酒店获取更大 的市场份额，使之能在日趋激烈的市场竞争中立于不败之地，具有广阔的发展前 景。 目前，国内有一些酒店已经开始批量使用自动售货机【”，如莫泰1 6 8 连锁酒 店已经将自动售货机作为开店的必备服务设备，早期在上海、武汉、哈尔滨的一 些莫泰酒店里，自动售货机取得过月销售额上万元人民币的记录；杭州易居酒店 是美国布丁酒店在中国投资的连锁酒店，2 0 0 8 年先后购买了2 0 台金码自动售货 机在杭州、上海、北京的分店运营，以销售牙膏、牙刷、毛巾等商品为主，平均 每台自动售货机在酒店每月售出的商品达到5 0 0 0 元人民币，运营效果令管理者满 意。随着社会的进步和人们自助购物意识的不断提高，自动售货机将在酒店发挥 更大的作用，给酒店带来更大的经济效益。 硕士学位论文第一章绪论 1 2 课题研究背景 1 2 1 酒店自助服务系统现状 当前的酒店自助服务系统人员主要由三部分组成：酒店经营者、售货管理员 和酒店宾客。自助服务系统一般采用基于现金的支付方式，在系统管理上，由于 目前国内的自动售货机制造、销售和运营管理还不成熟，未形成完整的产业链， 一般也是采用人工定期或不定期查看方式，对上述三类人员而言，存在以下方面 的不足： 首先，对酒店经营者而言： l 、自动售货机内的现金由售货管理员来进行人工收集、管理，酒店经营者无 法对其数额进行准确的跟踪，人工管理，也大大增加了运营维护成本； 2 、自动售货机内现金有被盗的危险，机器遭人为破坏【4 】，无法正常使用也增 加了自动售货机的维修成本，同时降低了收益。 其次，对售货管理员而言： 1 、要对各处自动售货机内的现金进行定期或不定期的收集、清点、存储，工 作繁琐，需要花费大量的时间和精力； 2 、新币种的引进及各种造假技术的不断提高，需要对自动售货机内的硬币器 和纸币器进行不断地改进、升级； 3 、各台自动售货机分布零散的特点也为系统监控、管理、配货、维护等方面 带来很大的不便，工作量很大。 再次，对酒店宾客而言： 1 、基于现金支付方式的自动售货机一般只能接收5 角或1 元的硬币，5 元、 1 0 元或2 0 元等小额人民币，如果酒店宾客手头零钱短缺或不足，有可能无法购 买到自己所需要的商品： 2 、机器出现故障，酒店宾客有可能在投完钱币之后没能得到自己想购买的商 品，所投钱币也无法自动退出，有损酒店在宾客心目中的形象，降低了为宾客服 务的质量； 3 、售货机购物无法打印收据，机器找零，花费时间等。 鉴于现有基于现金支付方式的酒店自助服务系统存在的以上所述不足，现在 需要寻求一种新的能够支持非现金支付方式的解决方案【5 1 ，以便弥补以上不足， 为宾客提供更加优质、现代化的服务。 1 2 2 酒店智能门禁系统普及 当今社会是科学技术日新月异、飞速发展的信息时代。随着“数字地球 概 2 硕士学位论文第一章绪论 念的兴起，强大的计算机网络和形形色色的信息系统给人类的生活带来了全新的 变革，人们正感受着高科技给他们带来的极大方便和益处，同时，人们对于高科 技服务于生活的要求也越来越高，各大酒店、宾馆对门禁系统的需求也随之发生 了重大的变化，非接触式i c 卡门禁系统以其管理的安全、可靠、美观、高效、灵 活和使用方便而倍受酒店行业的欢迎，逐步取代了传统的门锁系统，成为当前门 禁系统的主流方式【6 l ，各大酒店纷纷安装了这种非接触式i c 卡门禁系统。 非接触式i c 技术是近几年风靡全球的一项新技术，它成功地结合了射频识别 技术、磁电技术、计算机技术和i c 卡技术，现已非常成剥7 引。卡中存储器被分 成了多个扇区，各个扇区都拥有自己独立的操作密码和访问条件，用户可以根据 不同的应用设定不同的密码和访问条件，运用于不同应用系统，达到“一卡多用 的目的。早在1 9 9 3 年6 月，国务院就启动实施了“金卡工程，【9 】，取得了辉煌的 成绩，以后中央领导同志曾多次指示要实现“一卡多用 ，发行“多功能卡”0 0 。 现在，“刷卡 消费已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。如果能充分利用现 有资源，将酒店客房i c 卡同时应用于酒店中的自动售货机，设计出一套基于该客 房i c 卡的自助服务系统，使该客房i c 卡除了具有开门钥匙的功能外，还可以用 于自动售货机自由购物，那将给酒店宾客带来极大的方便，不但消除了现金支付 方式存在的各种缺点不足，满足了宾客自由购物的需求，提高了酒店整体形象和 美誉度，增强了在同行业中的竞争力，而且极大的方便了酒店各处自动售货机及 所销售商品的网络化管理，真正实现了“销售、服务、管理一体化 。 1 3 课题研究意义 从目前自动售货机在我国发展的趋势和酒店特殊的应用需求来看，研究酒店 自助服务系统，设计出适合中国酒店需求的现代化、智能化、网络化的数字管理 平台，具有很重要的经济价值和推广价值，它不仅能够大大减少酒店经营者的人 力资源成本，提高经营效率和服务质量，增加酒店收益，而且自动售货机作为一 种先进的消费方式，已成为城市现代文明发达程度的重要标志，这也是酒店迎合 现代社会构建数字城市需要，积极贯彻城市文明建设的重要表现。 设计基于酒店客房i c 卡的自助服务系统意义体现在以下几个方面： 首先，扩大了酒店客房i c 卡的功能，实现了“一卡多用，并且克服了自助 服务行业基于现金支付方式所存在的诸如零钱不足、营业款被盗、硬币堵塞造成 故障、假钞及在新货币发行时需要对纸币器或硬币器不断升级等问题。 其次，满足了酒店宾客的时尚购物需求，提高了酒店服务质量，增加了效益， 提升了酒店整体形象和美誉度，增强了在同行业中的竞争能力。现代酒店市场竞 硕士学位论文第一章绪论 争非常激烈，“客人就是上帝 一直是酒店业的服务宗旨，时代在变，“上帝 的 需求也在不断变化，酒店只有深深把握客人的需求规律，并辅之以独到的尽善尽 美的服务，才能吸引“上帝，得到让“上帝 满意的机会。 再次，构建一个智能化系统平台，可以方便快捷地查询各方面的信息，满足 商业信息化的需要。当今社会是一个信息化的时代，科学技术同新月异，社会各 方面的的信息及工作手段均向信息化的方向发展，自动售货产业也应如此。 另外，有效地解放了劳动力，集中优势资源为宾客提供更加优质的服务。此 前的酒店自助服务系统大多靠人工查看的方式进行管理，效率低下，劳动成本较 高，本次设计把人力从重复的劳动中解脱出来，致力于其它服务的建设和完善。 自动售货机属于永不停息的自动商铺，对改善酒店服务，提升酒店形象，拓 宽酒店功能均具有很好的社会效应。研究设计适合酒店应用环境的自助服务信息 平台，对降低酒店经营管理成本及实现管理的高效率与自动化都有积极的影响。 酒店宾客在享受数字时代带来的便利的同时，真正实现了随时随地都能享受安全、 方便、快捷、高效的商品零售服务和新颖的个性化信息服务。 1 4 论文结构安排及主要内容 第一章介绍了酒店当前自助服务系统的现状，分析了存在的各种不足，结合 酒店智能i c 卡门禁系统普及的特点，提出了本研究课题的必要性，并接着分析了 课题的研究意义。 第二章主要阐述了系统的总体结构设计，首先分析了系统设计的目标和实现 的主要功能，然后通过对几种网络通信选择方案的比较分析，构建了基于r s 4 8 5 总线的网络体系结构，最后描述了自动售货机读卡模块接口的设计。 第三章主要阐述了p c 机自助服务系统软件的设计和实现，描述了系统的框 架结构设计、业务逻辑功能模块的划分和数据库表的设计，并介绍了系统开发工 具和操作主界面。 第四章主要阐述了自助服务客房i c 卡的研究与实现，通过对客房i c 卡工作 原理、功能组成和存储结构的研究分析，实现了客房i c 卡对卡号、用户金额等购 物相关信息的存储，并设计了自动售货机读卡模块与客房i c 卡之间的读卡过程。 第五章主要阐述了p c 管理机与自动售货机远程通信的设计与实现，设计了 串行通信协议，并具体介绍了p c 管理机和自动售货机串行通信程序设计与实现。 第六章对全文做出总结，指出平台设计的不足，提出一些改进的思路，并对 酒店自助服务系统的应用前景进行了分析和展望。 4 硕士学位论文第二章自助服务系统总体结构设计 第二章自助服务系统总体结构设计 2 1 系统需求分析 2 1 1 系统设计目标 非接触式i c 技术在日常生活中的应用越来越广泛，本次设计就是针对酒店这 特殊的应用环境，对其智能门禁系统中的客房i c 卡，进行进一步的功能扩展， 使其应用于自助服务行业，实现“一卡多用 。因此，本次设计要求在软件界面设 计和硬件设计中的基本目标如下： 1 、界面友好性 考虑到系统使用对象的计算机文化程度，系统软件除了能完成系统要求的各 项功能之外，还必须具有界面友好性，以扩大系统应用的普遍性。 2 、易操作性 考虑到系统可能要面对各种管理层次的用户，系统及其功能的配置以能给用 户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简单易学，而绝不能因“智能” 给用户带了各种不便。 3 、可靠性和安全性 在系统硬件设备选型、总体结构设计、软件设计等各个方面要充分考虑可靠 性和安全性，以确保系统可以稳定运行。 4 、可扩充性 考虑到系统今后发展的需要，系统的设计必须具有很好的可扩充能力，以适 应未来性能发展变化的要求。 2 1 2 系统实现主要功能 宾客到酒店申请入住，每位宾客都会分发一个序列号全球唯一的客房i c 卡， 本次设计的主要目的就是使该卡不但可以作为宾客出入本房间的钥匙，而且还可 以在酒店摆放的各台自动售货机上自由购物，所以，系统要实现的主要功能如下： 1 、客房i c 卡充值：在为酒店宾客开客房i c 卡时，根据客人实际需要，完成 充值，以方便客人自由购物的需要，在宾客购物过程中，如果用户金额用完或不 足，也可以随时为其再次充值。 2 、根据自动售货机的编号地址在p c 管理机和自动售货机间建立通信协议， 确保自动售货机到p c 管理机的上行信息和p c 管理机到自动售货机的下行信息的 准确进行。 硕士学位论文第二章自助服务系统总体结构设计 3 、卡购物功能：自动售货机上安装的读卡模块能够对酒店为宾客分发的客房 i c 卡做出识别与认证，认证通过后，能够根据宾客购买商品的价格，扣除相应的 消费金额，售货机主控制器会在存储器中记录下该次交易，并在p c 管理机要求 上传数据时及时上传，以便将交易信息存入后台数据库系统中。 4 、限制购物时间：根据宾客入住时间设置客房i c 卡可以自由购物的时间， 如果自动售货机提供的系统时间超出了客房i c 卡存储的结束时间，该卡在自动售 货机上的购物权限将会自动失效。 5 、卡挂失与解失功能：如果宾客不小心丢失自己的客房i c 卡，宾客到服务 台挂失后，p c 机自助服务系统会及时向各台自动售货机发送挂失卡黑名单，使对 应的客房i c 卡丧失自由购物功能，从而有效防止捡到者进行恶意消费，维护宾客 的合法权益；如果宾客找回自己已挂失的客房i c 卡，也可以对其进行解失，使其 恢复自由购物功能。 6 、校时功能：p c 管理机一天一次或半天一次向各台自动售货机发送校时数 据，对其系统时钟进行定期校正，以保证系统时间尽可能准确。 7 、设计开发p c 机自助服务系统软件，实现酒店自动售货机及所销售商品的 网络化管理，在线查询、统计商品的销售情况、机器运行状况等信息，并能完成 各种统计报表的编制与打印。 2 1 3 系统可行性分析 l 、技术可行性 各项开发技术和系统开发平台已非常成熟，开发工具也很多，如非接触式i c 技术、m i c r o s o t tw i n d o w sx p 操作系统、p c 机、m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 数据库、 d e l p h i 7 等等。 2 、经济可行性 从投资来看，各大中型酒店都有能力承担系统硬件和软件所需的各项支出费 用，而且也有能力支付系统操作人员的费用和各种管理维护成本。 从收益来看，结合酒店特殊的应用环境，充分利用现有资源，研究设计适合 酒店的自助服务系统软件，以便在同行业竞争中处于优势地位，提高酒店的个性 化服务水平和效率，可以吸引更多的宾客，产生更好的社会效应，从而获取更多 的收益。 3 、操作可行性 数字化的自动办公系统现在已经相当普遍，酒店操作人员只要稍微具备一点 计算机知识就可以轻松的进行管理操作，这种通过鼠标点击及输入一定信息的操 作方式在现代酒店中是完全行得通的。 6 硕士学位论文 第二章自助服务系统总体结构设计 2 2 系统总体结构设计 2 2 1 系统工作原理 宾客在申请入住时，酒店服务人员会根据宾客要求完成客房i c 卡相关信息的 设置及首次充值工作，宾客在各台自动售货机购买商品时，只需根据货机提示， 把客房i c 卡放入货机读卡模块的有效范围，经过验证确认，扣除用户购买商品金 额成功后，售货机主控制器驱动对应货道电机，商品即可掉入取货仓中，同时该 次交易信息，包括卡号，交易日期，交易时间、消费金额等会记录在售货机存储 器中，在p c 管理机要求上传数据时，把所存储的信息发送给p c 管理机，p c 机 自助服务系统软件会对收到的信息进行分析整理，并把相关记录存储到数据库表 中。 p c 管理机会定期对各台自动售货机进行系统校时，一旦系统时间超出了客房 i c 卡可以自由购物的时段，客房i c 卡的购物权限会自动失效；另外，如果宾客 不小心将客房i c 卡丢失，挂失后，p c 管理机会及时向各台自动售货机发送挂失 黑名单，使挂失卡丧失购物功能，从而有效防止捡到人员进行不正当的恶意消费， 维护宾客的合法权益。 2 2 2 系统方案选择 要实现酒店各台自动售货机与自助服务系统p c 管理机之间商品销售信息的 通信，关键是解决p c 管理机与各台自动售货机之间的网络结构设计问题，目前 可供选择的设计方案如图2 1 所示。 1 、低压电力载波方式 利用酒店现已铺设好的低压电力线作为通讯线路，传输数据，可以省去现场 布线的麻烦，但是电力线主要是用来给用电设备传输电能的，而不是用来传送数 据的，所以电力线对数据的传输有很多的限制。另外，电力线载波通讯的关键是 设计出一款功能强大的电力线载波专用m o d e m 芯片【l l 】，由于国外的电力线载波 m o d e m 芯片是针对国外电网特性、电网结构进行设计，在国内使用很难尽人意， 而我国国内自行研制的电力载波m o d e m 芯片还相对较少，技术还有待于进一步 提高，所以，电力载波通讯仍无法大范围的推广。 7 硕士学位论文 第二章自助服务系统总体结构设计 图2 - 1 网络系统方案图 2 、r s 4 8 5 总线方案 r s 4 8 5 【1 2 】是美国电气工业联合会( e i a ) 制定的利用平衡双绞线作传输线的多 点通讯协议，它采用平衡式发送、差分式接收的数据收发器来驱动总线，由于 r s 4 8 5 传输距离远，可达到1 2 k m ，多节点( 3 2 个) 以及传输线成本低的特性， 使r s 4 8 5 总线成为工业应用中的首选标准。r s 4 8 5 总线网络结构如图2 2 所示。 图2 - 2r s 4 8 5 网络结构图 3 、以太网方式 随着互联网技术的迅速发展，利用t c p i p 网络实现p c 管理机与自动售货机 之间的信息传输自然成为要考虑的一种方案。可以利用具有t c p i p 协议的单片机 或外围芯片使设备上网，也可以利用成型的数据转换器使设备上网，数据转化器 会把提供t r l 电平的单片机或r s 2 3 2 瓜s 4 2 2 瓜s 4 8 5 等多种电平数据总线的数据 转换成符合t c p i p 协议的数据结构，这种方式可以快速解决普通串口设备接入 i n t e m e t i n t r a n e t 问题，但是目前单片机与i n t r a n e t 结合问题还很多，技术难度较大， 成本也比较高，现在的实际应用并不多。 硕士学位论文第二章自助服务系统总体结构设计 4 、无线方式 利用g s m 、g p r s 、c d m a 无线模块，依赖移动通讯业务，如s m s 短消息 服务，实现信息的远程传输，它的特点是覆盖范围广，但是模块成本较高，本次 设计主要针对的是独立酒店应用环境，p c 管理机与自动售货机之间距离较近，采 用无线模块，成本太高，并不能很好的满足实际应用的需求。 通过对几种设计方案的分析，本次设计选择了r s 4 8 5 总线方案，尽管r s 4 8 5 总线存在某些不足，但是r s 4 8 5 标准制定较早，技术比较成熟，应用也相对广泛， 而且r s 4 8 5 总线技术实现成本低廉，传输距离较远，通讯可靠，抗干扰能力强， 支持多点通讯，所以，采用r s 4 8 5 总线实现p c 管理机与各台自动售货机之间的 信息传输完全可以满足当前独立酒店的应用需求，是一个不错的选择。 2 2 3 基于r s 4 8 5 总线的网络结构设计 r s 2 3 2 通信是目前最通用的串行通信结构，被广泛应用于两台设备之间的短 距离信息传输，但是对于多台设备之间的远距离信息传输并不适合，而r s 4 8 5 是 一个多引出线接1 ：3 ，它可以有多个驱动器和接收器，可以实现一台p c 机与多台 单片机之间的串行通信，并且其传输距离可达1 0 0 0 m 以上，适合远距离传输，所 以采用r s 4 8 5 总线建立p c 机与多台单片机之间的传输网络是可行的f 1 3 a 4 。本次 设计基于r s 4 8 5 总线的网络结构设计如图2 3 所示。 由于r s 4 8 5 传输线达到一定的距离且处于较复杂的外部环境时，会受到外部 环境中电磁感应等干扰；另外，r s 4 8 5 总线传输距离的延长或r s 4 8 5 设备的增多， 也会使得r s 4 8 5 信号不断的衰减，所以在每个楼层都添加了一个r s 4 8 5 中继器 【1 5 】，这样不但将总线型的拓扑结构改造成树型的拓扑结构，便于现场布线施工和 后期维护，节省了费用，而且r s 4 8 5 中继器会吸收外部环境中电磁感应等干扰， 并对已有的r s 4 8 5 信号进行增强和放大，从而增加了网络中r s 4 8 5 设备的数目， 提高了r s 4 8 5 总线的稳定性。 本次设计采用的是深圳市富永通科技有限公司生产的r s 4 8 5 中继器n 一1 0 9 ， 它是光隔离的r s 4 8 5 数据中继通信产品，有数据自动流控，零延时设计，不但可 以中继延长r s 4 8 5 总线网络的通信距离，增强r s 4 8 5 总线网络设备的数目，而且 它的光电隔离器能够提供3 0 0 0 v 的隔离电压，可以有效的将r s 4 8 5 总线相互隔离， 防止产生共模干扰。 9 硕士学位论文第二章自助服务系统总体结构设计 一楼 n 楼 图2 3 系统网络示意图 由于自动售货机控制板单片机t t l 电平与r s 4 8 5 总线上电平不一致，所以 先采用m a x 4 8 5 接口芯片实现电平转换后再接入r s 4 8 5 总线网络。另外，p c 管 理机一般默认的都是r s 2 3 2 接口，在接入r s 4 8 5 总线之前，必须接一个 r s 2 3 2 r s 4 8 5 转换器，以实现信息的正确传输【1 6 , 1 7 , 1 8 】。本次设计采用的是北京申 联机电技术有限公司生产的艾林科p 5 8 2 ，它是一款r s 2 3 2 到r s 4 8 5 的双向转换 器，可以延长r s 2 3 2 的传输距离，而且通过r s 4 8 5 总线可以轻松把多个串口或 r s 4 8 5 设备连成一个网络。 系统布线时需要注意的几个问题： 1 、一般的应用场合，r s 4 8 5 总线采用的都是普通的双绞线，为了保证信息传 输的稳定性和可靠性，系统最好采用带屏蔽层的同轴电缆。 2 、采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的 引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。 3 、终端匹配电阻问题【1 9 】：在设备少、距离短的情况下，不加终端匹配电阻 整个网络能很好的工作，但随着距离的增加性能将降低，所以本系统总线电缆的 开始和每层总线电缆的末端都加了一个1 2 0 q 的匹配电阻，以防止阻抗不连续， 有效抑制噪声干扰。 2 2 4 系统主要组成 本此设计的系统主要由客房i c 卡、发卡器、读卡器、自动售货机、主控p c 管理机组成，p c 管理机与自动售货机相连，通过r s 4 8 5 总线进行通信，以此实 现酒店自动售货机及商品购物信息的网络化管理。 l 、客房i c 卡 l o 硕士学位论文第二章白助服务系统总体结构设计 在i c 卡的选择中一般应根据系统的实际要求，综合考虑工作效率、作用距离、 安全要求和存储容量几个方面的要求，目前我国引进的射频i c 卡主要有p h i l i p s 公司的m i f a r e 卡和a t m e l 公司的t e m i c 卡【2 0 】，本次设计主要针对p h i l i p s 公司m i f a r e 1i c 智能卡进行研究分析，在酒店已发行的客房i c 卡中，只需要利用该卡1 6 个 扇区中的一个空闲扇区，存放系统密码、卡号、开始时间、结束时间、用户的存 储金额等相关信息即可。 2 、发卡器 发卡器是一种专用的i c 卡读写器，其作用就是完成i c 卡和电脑之间的信息 交流。发卡器直接与p c 管理机通过r s 2 3 2 串行口相连，由系统管理员操作，在 p c 管理机上设置好要写入的数据，发出特定的写卡命令后完成。发卡器往往处于 被动地位，不主动读写进入射频能量范围内的射频卡，必须接收p c 管理机的命 令才能操作。酒店已存在与客房i c 卡对应的发卡器，本设计可以利用已有发卡器， 对其设置相关的读写命令，完成用户信息的录入及充值工作。 3 、读卡器 要实现客房i c 卡的自由购物功能，还必须在自动售货机上安装与客房i c 卡 对应的读卡器，本次设计采用的是t x 5 0 0 系列m i f a r e 卡读写模块- t x 5 0 0 b t + 模块【2 1 1 ，该模块是同欣电子智能卡系统事业部研发的基于1 3 6 5 m h z 频率的 m i f a r e 卡读写模块，符合i s 0 1 4 4 4 3 a 标准，可支持m i f a r e1 $ 5 0 、m i f a r e1 $ 7 0 、 m i f a r el i g h t 、m i f a r ep r o 系列非接触式智能卡，具有易用、高可靠、多种接1 2 1 、 体积小等特点，可帮助用户方便、快捷地将当今最流行的非接触式i c 卡技术融入 所需系统中，提高产品的档次。另外，该模块电路板上设计了印制天线，不用外 接天线即可使用，异步串行口经过了r s 2 3 2 电平转换，对外可以直接与r s 2 3 2 串口通信。 4 、自动售货机 本设计采用的是湖南金码智能设备制造有限公司研发的各型号自动售货机， 该系列机器采用国际m d b 标准设计，可同时配备纸币器、硬币器、i c 卡及其他 支付方式，而且配备的微电脑控制系统具备智能数据查询、统计、核算、故障自 诊断等管理功能。 5 、p c 管理机 p c 管理机通常都带有默认的r s 2 3 2 通信接口，通过该接口可以与远程自动 售货机连接，实现信息通信，由于r s 2 3 2 通信可连接的自动售货机数量有限且是 短距离通信，所以可以通过r s 4 8 5 通信总线与各个楼层的自动售货机构成网络， 实现大范围和远距离通信。 硕士学位论文 第二章自助服务系统总体结构设计 2 2 5 系统安全性分析 1 、客房i c 卡安全性 客房i c 卡的序列号是全球唯一的，制造厂商在产品出厂前已将序列号固化在 芯片中，不可以再改变。另外，不同的应用系统分别使用i c 卡的不同扇区，采用 不同的系统密码，保证系统安全可靠。 卡与读写设备之间，在通讯安全上均采用符合i s 0 9 7 9 8 国际标准的三次互感 校验技术【2 2 1 ，对卡和读写设备的合法性进行双向验证，即读写设备要验证卡的合 法性，卡也要验证读写设备的合法性。客房i c 卡在数据交换前与读写设备进行三 次相互认证，而且在通讯过程中所有的数据都经过d e s 算法加密，数据安全可靠 【2 3 ：珥】 o 2 、读卡器安全性 充值读卡器与消费读卡器在硬件上是分开的，只有经过授权的管理员才可以 在充值读卡器上给客房i c 卡充值，而各台自动售货机读卡器只能对客房i c 卡中 的用户金额进行扣值操作，不能进行增值操作。 3 、用户交易安全性 当宾客客房i c 卡不小心丢失后，为防止被捡到卡的人进行恶意消费，系统会 在宾客挂失卡后，及时向各台自动售货机发送挂失卡黑名单，使挂失卡丧失购物 功能，当有人使用挂失卡进行消费时，系统会自动报警。 4 、p c 机自助服务系统安全性 p c 机自助服务系统软件根据用户不同的职责设有不同的操作权限，每个用户 也拥有自己独立的操作密码，从而在操作上保证系统的安全性。p c 管理机与各台 自动售货机采用专用的r s 4 8 5 总线相连，与p c 管理机网络信号相互独立，安全 可靠。另外，采用大型数据库s q l s e r v e r 作为后台数据库，数据库本身的加密性 能比较高，而且系统也会对数据库中的数据进行定期的备份存储，从而保证在出 现问题时，能够及时对数据库进行还原。 2 3 自动售货机读卡模块接口设计 2 3 1 读卡模块接口设计 自动售货机读卡模块接口设计如图2 _ 4 所示。 1 2 硕士学位论文 第二章自助服务系统总体结构设计 图2 - 4 自动售货机读卡模块接口设计 自动售货机的主要部件是一块集成电路控制板主控制器v m c ( v e n d i n g m a c h i n ec o n t r o l l e r ) ，其核心部件m c u ( m i c r o p r o c e s s o ru n i t ) 是一款带有两个全双 工异步串口的单片机，其串口0 通过m d b 总线与读卡模块相连，以便对其进行 控制，串口1 通过r s 4 8 5 总线网络与p c 管理机进行通信。 m d b 总线是根据m d b i c p 协议制定的总线标准【2 5 ，2 6 1 。m d b i c p 协议 ( m u l t i d r o pb u s i n t e r n a lc o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 是欧洲售货机制造者协会制 定的一套用于协调自动售货机的主控制器( v m c ) 与多个外设之间通信的协议。 协议的串行位格式为：1 个起始位，8 个数据位，1 个方式位与1 个停止位，共1 1 位。方式位的值置1 时，该字节的内容为地址；置0 时，字节内容为数据。 2 3 2 转换接口设计 自动售货机v m c 通过m d b 总线与外围设备相连，而本次设计中的读卡模块 只对外提供了r s 2 3 2 接口。因此，在m d b 总线与读卡模块的串口之间必需设计 一个总线转换接口以实现协议转换功能。 转换接1 3 中采用了w i n b o n d 公司的w 7 7 e 5 8 单片机【2 7 1 。这种型号的单片机内 含两个增强型串e l 和3 2 k b 大容量f l a s h 存储器，指令集与5 1 系列单片机完全兼 容，适合于接e l 转换应用。w 7 7 e 5 8 提供了双串口，本次设计中，用串口0 实现 与m d b 接口的通信，而串口l 实现与读卡模块的通信，串口l 在与读卡模块的 r s 2 3 2 串口相连之前必须经过芯片m a x 2 3 2 t 2 引，以实现电平转换。使用定时器 t 2 作为串口0 的波特率发送器