具备RFID功能的自动售水机控制系统的开发优秀毕业论文 参考文献 可复制黏贴.pdf

工学硕士学位论文 具备 rfid 功能的 自动售水机控制系统的开发 李龙 哈尔滨工业大学 2007 年 12 月 国内图书分类号：tm151.3 国际图书分类号：621.3 工学硕士学位论文 具备 rfid 功能的 自动售水机控制系统的开发 硕士研究生： 李龙 导师： 李兵教授 副 导 师： 吴湘高级工程师 申 请 学 位： 工学硕士 学 科 、 专 业： 控制科学与工程 所 在 单 位： 深圳研究生院 答 辩 日 期： 2007 年 12 月 授予学位单位： 哈尔滨工业大学 classified index: tm151.3 u.d.c: 621.3 dissertation for the master degree of engineering development of the control system of the water vending machine with the rfid function candidate: li long supervisor: prof. li bing associate supervisor: senior engineer wu xiang academic degree applied for: master of engineering specialty: control science and engineering affiliation: shenzhen graduate school date of defence: december, 2007 degree-conferring-institution: harbin institute of technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘要 自动售水机是自动售卖思想和现代净水技术相结的产物， 拥有自动售卖 机共同的优点：成本低廉，购买方便；并且还能够避免桶装纯净水在储藏和 运送过程中所造成的二次污染，因而在国外有着广泛的应用。国内自动售水 机起步晚、发展慢，且收费方式单一。基于 rfid 技术的 mifare 卡因为诸多 优点而应用广泛，因此开发出性能可靠，功能丰富，且能操作 mifare 卡的 自动售水机有着广阔的市场前景。 本课题研究的目的在于发出具备 rfid 功能的自动售水机控制系统。 本课题通过对自动售水机的基本组成和工作原理进行分析研究， 提出了 自动售水机控制系统的总体设计方案；按照总体设计方案，设计出以 pic16f877a 单片机为 mcu 的自动售水机控制系统的硬件部分；并为控制 系统编写了相应的软件，完成了软件部分的设计；还为自动售水机选配了 rfid 卡读写器，并基于选配的 rfid 卡读写器实现了自动售水机控制系统 对 mifare 卡的操作。 本课题的研究对 pic16f87xa 系列单片机、自动售卖系统以及 mifare 系统的设计开发具有一定的参考价值。 关键词关键词 rfid；mifare；自动售卖；pic16f877a i 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 abstract water vending machine is the combination of auto-vending and modern technology of purifying water. it not only has the advantages of low cost and convenience, as other vending machines, but also avoids the purified water to be polluted when storing and transporting. therefor its widely used abroad. but the water vending machine interiorly is not so advanced. most of them can only accept coins. mifare card, based on rfid, is widely used because of its advantages. thus, there will be a bright future of a reliable and multifunctional new water vending machine being able to operate mifare card. this thesis aims at developing a control system of water vending machine with rfid fuction. in this thesis, the main design of the control system of the water vending machine is given, through the analyse of the principle of the water vending machine. the hardware of the control system is developed according to the main design based on pic16f877a. the software is programed. and the operation of the mifare card is realized through the rfid reader which is chosen for the system. this thesis is useful to the development of pic16f87xa, vending machines and the mifare system. keywords rfid, mifare, auto-vending, pic16f877a ii 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 目 录 摘要.i abstract.ii 第 1 章 绪论.1 1.1 自动售水机在国内外的发展现状.1 1.2 rfid技术的介绍 .4 1.2.1 rfid技术的基本知识 .4 1.2.2 rfid技术的优点 .5 1.2.3 我国rfid技术的发展现状及展望 .5 1.3 mifare技术的介绍.6 1.3.1 mifare技术的原理及特点.6 1.3.2 mifare卡的优点 .8 1.3.3 mifare卡的存储结构.8 1.4 本课题的来源及研究的目的与意义 .9 1.5 本文主要研究内容 .9 第 2 章 自动售水机控制系统总体设计. 11 2.1 自动售水机的基本组成与工作原理 . 11 2.1.1 自动售水机的基本组成.11 2.1.2 自动售水机的基本工作原理 .11 2.2 对控制系统的要求.13 2.3 总体设计方案的确定 .13 2.3.1 对控制系统功能要求的分析 .14 2.3.2 总体设计方案的确定.15 2.4 本章小结.16 第 3 章 自动售水机控制系统硬件设计.17 3.1 系统的外围设备 .17 3.1.1 力泉公司提供的外围设备 .17 3.1.2 投币器 .18 3.1.3 ic卡读写器.18 3.1.4 rfid卡读写器 .19 3.1.5 手控板和显示板 .19 iii 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 3.2 系统的mcu .20 3.3 计时模块.21 3.4 存储模块.23 3.5 输入接口.24 3.5.1 投币信号输入接口 .24 3.5.2 ic卡与rfid卡信号输入接口 .24 3.5.3 传感器信号输入接口.25 3.5.4 手控板信号输入接口及手控板的设计.27 3.5.5 一般输入接口 .28 3.6 输出接口.28 3.7 显示接口与显示面板的设计 .30 3.7.1 显示接口.30 3.7.2 显示面板的设计 .30 3.8 本章小结.31 第 4 章 自动售水机控制系统软件设计.32 4.1 pic单片机的c语言开发.32 4.2 初始化和中断程序.33 4.2.1 初始化子程序 .33 4.2.2 定时中断服务程序 .33 4.3 主程序设计 .34 4.4 操作时间模块和存储模块的程序.36 4.4.1 操作时间模块 .36 4.4.2 操作存储模块 .38 4.5 主要功能子程序 .39 4.5.1 基本显示子程序和故障处理子程序.39 4.5.2 查询输入状态子程序.40 4.5.3 更新i/o子程序与基本继电器控制函数.41 4.5.4 收费处理子程序 .41 4.6 设定子程序及i/o测试程序.45 4.6.1 设定子程序.45 4.6.2 i/o测试程序 .46 4.7 本章小结.46 iv 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第 5 章 rfid模块的软件设计 .48 5.1 rfid卡读写器.48 5.1.1 rfid卡读写器的数据格式.48 5.1.2 rfid卡读写器的命令协议.49 5.2 操作rfid模块的基本子程序.50 5.2.1 清除rc寄存器子程序 .50 5.2.2 发送和接收数据序列子程序 .50 5.2.3 寻卡子程序.51 5.2.4 确定命令包最后两字节的子程序 .52 5.2.5 读卡子程序.52 5.2.6 写卡子程序.53 5.3 自动售水机系统对rfid卡的操作.54 5.3.1 刷卡子程序.54 5.3.2 卡片管理子程序 .54 5.4 本章小结.55 结论.56 参考文献 .57 附录.60 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 .66 哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 .66 致谢.67 v 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第1章 绪论 1.1 自动售水机在国内外的发展现状 自动售卖这种商业零售形式，20 世纪 70 年代自日本和欧美发展起来。 它又被称为 24 小时营业的微型超市，不受时间、地点的限制，能节省人力、 方便交易。在日本，70的罐装饮料是通过自动售卖机售出的。全球著名饮 料商可口可乐公司在全世界就布有 50 万台饮料自动售卖机1。 据说世界上最早的自动售卖机是出现在公元前 3 世纪的埃及神殿里的 投币式圣水出售机。17 世纪，英国的小酒吧里设有了香烟的自动售卖机。 1904 年日本出现了邮票明信片自动出售机，它是集邮票明信片的出售和邮 筒投函为一体的机器。1925 年美国研制出售现代香烟的自动售卖机，此后 又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售卖机。自动售卖概念的真正普及 是在第二次世界大战以后。20 世纪 50 年代，日本的喷水型果汁自动售卖机 大受欢迎，果汁被注入在纸杯里出售。1962 年，出现了以自动售卖为主体 的流通领域的革命。据统计，在日本，已有 560 万台自动售卖机，通过自 动售卖机出售的商品多达 6000 余种， 年营业额可以达到 7 兆 1122 亿日元2。 每年，仅饮料的销售额就相当于 1593 亿元人民币。按人口计算，每 23 人就 拥有 1 台自动售卖机，平均每人在自动售卖机上的消费达 56000 日元。在美 国平均每 40 人拥有一台自动售卖机，欧洲每 60 人一台3。 一般的自动售卖机由钱币装置、指示装置、贮藏售卖装置等组成。钱币 装置是售卖机的核心， 其主要功能是确认投入钱币的真伪， 分选钱币的种类， 计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售卖信号，并找出余 钱。指示装置用以指示顾客所选商品的品种。贮藏售卖装置保存商品，接收 出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口4。一般售卖机的钱币装置由 投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱 装置组成。 70 年代以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售卖机和利 用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售卖系统， 如无人自选 商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等5。现在，自 动售卖机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通 - 1 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 过电话线路将自动售卖机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中， 从而 确保了商品的发送、 补充以及商品选定的顺利进行。 并且， 为防止地球暖化， 自动售卖机的开发致力于能源的节省， 节能型清凉饮料自动售卖机成为该行 业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售卖机即使在关掉冷却 器的状况下也能保持低温，与以往的自动售卖机相比，它能够节约 1015 的电力。 作为一种新型商业形态和广告媒体，自动售卖机从 1999 进入中国市场 以来，受到了喜欢追逐时尚的年轻人的欢迎。但中国自动售卖业的发展相对 比较缓慢，原因是多方面的。其中，最大的障碍是中国消费者对自动售卖机 的可靠性、易操作性有疑虑。此外，自动售卖机出售的商品比较单一，价格 一般高于超市、便利店的同类商品，机器只能接收硬币和小额纸币，也影响 到消费者的选择。为此，国内的自动售卖制造厂商业在不断地发展。2004 年，一种通过手机购物的自动售卖机在天津和重庆出现6。用户不必掏现金 也可以轻松购物，购买商品时所需的费用将在交纳电话费时一并交纳，这种 购物方式已向传统购物方式发起了挑战。此外，自动售卖业巨头恒新集团也 为交易清算服务商、广告服务商、物流配送商及无线感应卡支付系统开启了 一种新的商务模式。2005 年，万事达卡国际组织携手专门从事设计、制造、 自动售卖渠道业务服务的厂商恒新集团共同宣布将向中国市场推出全新e时 代智能自动售卖平台。新平台基于无线通讯技术的实时库存管理系统、电子 结算、lcd互动广告等几大功能。售卖的商品可根据摆放场所的需要量身定 制，包括冷热饮料、零食、电话卡及海外进口的特色商品等。更引人注目的 是，透过这种智能售卖系统，存货、销售、物流信息可以准确及时反馈给客 户，此外，其还支持现金、银行卡、储值卡、代金卡等多种交易支付模式， 从而使交易过程更加安全和便利，同时方便实现较大金额的支付和交易结 算。这种新一代自动售卖机除了更方便售卖货品之外，还被视为一种传播广 泛的广告媒介。除了机器机体本身可以成为厂商的平面广告载体外，机器上 所安装的lcd显示屏也可以播放动态广告7。 基于自动售卖的优势，业界把 2008 年视为国内自动售卖机发展的重要 分界线：中国自动售卖机市场将到 2008 年后进入发展期。随着金融支付手 段的增多，ic卡、手机移动支付等技术才可以使自动售卖机提供便利服务成 为可能，这些自动售卖平台的创新模式，无疑为国内的自动售卖业迅速成长 创造了条件8。根据国外发展经验，中国自动售卖机专业委员会对中国内地 售卖机应用市场作出了预测：启动期至少应布机 10 万台，年生产总值在 10 - 2 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 亿元人民币，到发展期至少应布机 50 万台，年生产总值应达到 100 亿元人 民币，而到成熟期将达到 300 万台，年生产总值将达到 600 亿元9。中国的 自动售卖机将发展成为一个巨大的产业。随着自动售卖机技术的成熟、消费 者了解的加强，中国自动售卖机市场将日益成熟。同时，中国的自动售卖机 产业将实现快速增长，奥运会和世博会为自动售卖机市场带来了巨大商机， 2008 年后将进入发展期。届时，自动售卖即将在中国零售业掀起继百货商 店、超市之后的第三次零售业革命。 图 1-1 国外的自动售水机 fig.1-1 the foreign water vending machine 作为众多自动贩卖机中的的一种， 自动售水机也有着自动贩卖机所共同 的优点即成本低、使用方便，因此在国外被广泛应用。自动售水机出现于 20 世纪 80 年代的美国， 最初的自动售水机被用于在学校图书馆等公共场所。 水源是桶装纯净水，需要更换。随着净水技术的快速发展，真正意义上的自 动售水机出现于 20 世纪 90 年代的美国， 新一代的自动售水机本身就是一台 净水器，可以将市政自来水净化到直饮标准11。这样就不用更换水源，可 以实现长时间无人值守，做到真正自动贩卖。 同时，自动售水机技术在不断进步，与其他自动售卖机相同地，在支付 方式和管理维护等方面都在不断采用新技术，如支付方式的多样化、机器安 装gprs系统自动报告状态等12。另外在自动售水机都有的净水系统上。也 在不断应用新技术使净化水更加健康。 - 3 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 我国自动售水机的发展比较缓慢，2000 年左右刚刚出现新式自动售水 机，目前自动售水机市场还处在发展初期，制造商众多但规模普遍不大，采 取的技术也较国际上落后，净水系统大都采用 ro 滤芯净化；收费方式也比 较单一，大多数只能收取硬币，少数产品可采用接触式 ic 卡。 1.2 rfid 技术的介绍 1.2.1 rfid 技术的基本知识 rfid 是英文“radio frquency identification”的缩写，即无线射频识别技 术，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并 获取相关数据，识别工作无须人工干预，可在各种恶劣环境中工作14。该 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。其基本原 理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止的或移动中的待识 别物品的自动识别。无线射频识别技术(rfid )已经成为 2l世纪全球自动识 别技术发展的主要方向。 射频识别系统一般由两个部分组成， 即电子标签和阅读器。应用中， 电子标签附着在待识别的物品上， 阅读器用于当附着电子标签的待识别物品 通过其读出范围时，自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取 出，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能15。 典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器 天线。此外，许多阅读器还有附加的接口(rs232、rs485、以太网接口等)， 以便将所获得的数据传向应用系统或从应用系统接收命令。 标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合，在 耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换16。 电子标签是射频识别系统(rfid )真正的数据载体。一般情况下，电子 标签由天线和芯片组成。依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为 有源电子标签(active tag)和无源电子标签(passive tag)。 有源电子标签内装有 电池，无源射频标签没有内装电池17。对于有源电子标签来说，根据标签 内装电池供电情况不同又可细分为有源电子标签(active tag)和半无源电子 标签(semi-passive tag)。 - 4 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 1.2.2 rfid 技术的优点 与其它自动识别技术，例如与条形码识别技术相比，无线射频识别技术 (rfid)主要有以下几个特点： 电子标签的阅读器能透过泥浆、污垢、油漆涂料、油污、木材、水泥、 塑料、水和蒸汽等非金属材料阅读标签，不必一定与标签直接接触，这使电 子标签成为肮脏、潮湿和刺目等恶劣环境下阅读的理想选择。 电子标签的数据存储容量大，标签上数据可以加密、数据可随时更新， 特别适合于储存大量数据或在所需储存的数据经常需要改变的情况下使用。 电子标签和条形码的主要区别是数据被电子化储存在rfid标签的存储 单元内。采用专用芯片的rfid读卡机能根据每件货物唯一的序列标识号来 进行识别，并可以进行密钥认证，保障数据安全18。 电子标签实现了“免接触”，不需要直线瞄准扫描操作，读写速度快，读 取距离大。因此 rfid 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操 作快捷方便。例如用在工厂的流水线上跟踪部件或产品，长距射频产品可用 于自动收费或识别车辆身份等交通运输上，识别距离达几十米。 电子标签的体积小、易封装，外形多样(如卡状、环状、钮扣形、笔形 等)， 可以隐藏或者嵌入在大多数材料或产品内， 使被标记的货品更加美观。 可应用于不同场合，使用非常方便。 电子标签的使用寿命可长达 10 年以上，读写 10 万次，无机械磨损、无 机械故障，可在恶劣环境下使用，工作温度：-25+70 以内19。 电子标签的编号独一无二， 而且可以加入防伪识别码(如编码的最后一 位可以设置防伪数位， 它需要使用前面编码数字， 通过一种加密运算得出)， 只要通过联网或生产厂的防盗识别设备扫描，立即可以分辨产品的真伪。 电子标签具有读写速度快，读取距离远， 数据容量大等特点， 这一技 术应用在物流过程和供应链管理之中， 将会带来流通和交易成本的减少和管 理水平的提高20。 1.2.3 我国 rfid 技术的发展现状及展望 我国 rfid 技术起步虽晚，但电子标签技术已在我国电子身份证、城市 公共交通支付、证照与商品防伪、特种设备强检、安全管理、动植物电子标 - 5 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 识、现代物流管理等领域启动了应用试点，取得了一定进展。我国 rfid 产 业在芯片设计与制造、标签封装、读写器的设计与制造等方面都取得实际进 展， 已具备一定的系统集成能力，并在几个特定领域开发了相关应用系统， 提供了电子标签应用的完整解决方案。 信息产业部已在今年电子发展基金中 组织落实了 rfid 技术、标准和产品的研发及应用示范工作，进行了产业化 部署。 国内企业与国外rfid 先进技术之间的差距主要体现在rfid芯片技术 方面22。尽管如此，在标签芯片设计及开发方面， 国内已有多个成功的低 频rfid 系统标签芯片面市。在国内国际，虽然短时间内电子标签无法取代 条形码等自动识别技术，但是随着市场经济的发展，电子标签制作和识别技 术的成熟以及普及，电子标签生产成本的降低，流通领域企业对rfid 的需 求意识的提高,在不久的将来，电子标签将取代条形码等自动识别技术，成 为物流业内广泛使用的自动识别技术，并在其他如交通、医疗、矿冶等行业 获得较大范围的应用。 1.3 mifare 技术的介绍 rfid 卡（又称非接触式 ic 卡）实际上就是 rfid 电子标签的一种，是 rfid 技术的一个应用领域。 目前世界上rfid卡技术中的主流为philips公司的mifare技术，mifare卡 是目前世界上使用量最大、技术最成熟、性能最稳定、内存容量最大的一种 rfid卡。 mifare技术被广泛应用， 已经被制定为国际标准： iso 14443a标准。 欧洲一些较大的ic卡片制造商、 ic卡读写器制造商以及ic卡软件设计公司等 （例如法国gemplus公司）大都以mifare技术为标准24。 1.3.1 mifare 技术的原理及特点 mifare 卡的核心是 philips 公司的 mifare 1 ic s50 系列微芯片。 它确定 了卡片的特性以及卡片读写器的诸多性能。 mifare 卡采用先进的芯片制造工艺制作，内建有高速 eeprom，mcu 等。卡片上除了 ic 微芯片及一副高效率天线外，无任何其他元件。 卡片无任何电源， 工作时的电源能量由卡片读写器天线发送无线电载波 信号耦合到卡片上天线而产生电能，一般可达 2v 以上，供卡片上 ic 工作。 - 6 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 工作频率 13.56mhz。 图 1-2 mifare 卡和读写器之间的通讯 fig.1-2 communication of the card and the reader mifare 卡所具有的独特的 mifare rf 非接触式接口标准已被制定为 iso14443 a 标准。 mifare 卡标准操作距离为 100 毫米至 25 毫米，与卡片读写器的通信速 率高达 106kbit/s。 mifare 卡上具有先进的数据通信加密并双向验证密码系统； 且具有防重 叠功能： 能在同一时间处理重叠在卡片读写器天线的有效工作距离内的多张 重叠的卡片。 mifare 卡与读写器通信使用握手式半双工通信协议；卡片上有高速的 crc 协处理器，符合 ccitt 标准。 卡片制造时具有唯一的卡片系列号，没有重复的相同的两张 mifare 卡 片。 卡片上内建 1kb 的 eeprom 存储容量并划分为 16 个 section，每个 section 划分为 4 个 block，每个 section 可由多种方式的密码管理。 卡片上还内建有增值/减值的专项的数学运算电路，非常适合公交/地铁 等行业的检票/收费系统。 卡片上的数据读写可超过 10 万次以上；数据保存期可达 10 年以上， 且卡片抗静电保护能力达 2kv以上26。 - 7 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 1.3.2 mifare 卡的优点 操作简单、快捷。由于采用射频无线通讯，使用时无须插拔卡及不受方 向和正反面的限制， 所以非常方便用户使用， 完成一次读写操作仅需 0.1 秒， 大大提高了每次使用的速度，既适用于一般场合，又适用于快速、高流量的 场所。 抗干扰能力强：mifare 卡中有快速防冲突机制，在多卡同时进入读写范 围内时， 能有效防止卡片之间出现数据干扰， 读写设备可一一对卡进行处理， 提高了应用的并行性及系统工作的速度。 可靠性高：mifare 卡与读写器之间没有机械接触，避免了由于接触读写 而产生的各种故障； 而且卡中的芯片和感应天线完全密封在标准的 pvc 中， 进一步提高了应用的可靠性和卡的使用寿命。 安全性好：mifare 卡的序列号是全球唯一的，不可以更改；读写时卡 与读写器之间采用三次双向认证机制，互相验证使用的合法性，而且在通讯 过程中所有的数据都加密传输；此外，卡片各个分区都有自己的读写密码和 访问机制，卡内数据的安全得到了有效的保证。 适合于一卡多用：mifare卡的存贮结构及特点使之能应用于不同的场合 或系统，尤其适用于学校、企事业单位、智能小区的停车场管理、身份识别、 门禁控制、考勤签到、食堂就餐、娱乐消费、图书管理等多方面的综合应用， 有很强的系统应用扩展性，可以真正做到“一卡多用”27 。 1.3.3 mifare 卡的存储结构 mifare卡的存储容量为 1k字节，采用eeprom作为存储介质，整个结 构划分为 16 个section，编为section0 15。每个section有 4 个block,分别 block04,每个block有 16 个字节28。如图 1-3。 每个 section 的 block3 包含了该 section 的密钥 a(6 字节)、存取控制(4 字节)、密码 b(6 字节)，是一个特殊的 block。其余三个 block 是一般的数 据块。但 section0 的 block0 是特殊的，是厂商代码，已固化，不可改写。 其中：第 04 个字节为卡片的序列号，第 5 个字节为序列号的校验码；第 6 个字节为卡片的容量“size”字节。当对某 block 进行访问时，卡片要校验给 block 所属 section 的密钥 a 或密钥 b，若密钥不对将不能对该 section 的任 - 8 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 何 block 进行访问。卡片出厂时密钥均为 ffffffffffffh。 block3(密钥a+存取控制+密钥b) block2 block1 block0(厂商代码) block3(密钥a+存取控制+密钥b) block2 block1 block0 . . . block3(密钥a+存取控制+密钥b) block2 block1 block0 section0 section1 section15 图 1-3 mifare 卡的存储结构 fig.1-3 structure of the mifare card 1.4 本课题的来源及研究的目的与意义 本课题来源于深圳市微纳精密机械有限公司的一个开发项目， 该项目是 深圳力泉科技有限公司委托微纳公司开发具有 rfid功能的自动售水机的控 制系统。目的是开发出功能丰富，稳定可靠，可用 rfid 卡的自动售水机控 制系统。鉴于目前国内市场上可用 rfid 卡的自动售水机不多，本项目有着 广阔的市场前景。 1.5 本文主要研究内容 本文主要研究内容有以下几个方面： - 9 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 (1) 根据自动售水机基本组成和其工作原理，提出售水机系统的总体设 计方案。 (2) 根据总体设计方案为售水机配备了投币器，ic 卡读写器等外部设 备，并设计制造显示面板，手控板等外部设备。 (3) 开发出基于 pic16f877a 的控制系统硬件与软件。 (4) 基于 rfid 卡读写器，实现自动售水机对 mifare 卡的操作。 - 10 - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第2章 自动售水机控制系统总体设计 2.1 自动售水机的基本组成与工作原理 2.1.1 自动售水机的基本组成 力泉自动售水机按功能可以划分为：净水部分、取水部分、收费部分、 辅助功能部分和控制部分。下面分别介绍各部分的主要功能和所包含的部 件。 净水部分功能是将源水（一般为市政自来水）净化为可直接饮用的纯净 水。此部分是售水机的核心部分，主要部件包括制水泵、若干 ro 滤芯、储 水罐、臭氧发生器，冲洗泵、液位开关和相应管路等。 取水部分用于储水罐中已制好的纯净水的出水控制。 此部分也是顾客可 以操作的