基于单片机与RFID技术的公交车刷卡系统.ppt

基于单片机与RFID技术的公交车刷卡系统 姓名 陈浩指导老师 侯俊钦 2013年5月1日 引言 随着社会发展的步伐越来越快 城市的人口也随之急剧增长 这种情况下 公共交通成为了人们出行的首选工具 既可以节能减排保护环境又不用焦急的等待那私家车拥挤的长龙 为了大家能更方便快捷舒适的乘坐公交车 就设计出来一种公交车刷卡系统 RFID技术在国内外发展状况 RFID相比传统的识别系统具有信息量大 通过无线通信方式可重复读写数据 保密性极好 环境适应能力强 使用寿命更长 RFID技术在国外的发展较早也较快 在美国 英国 德国 瑞典 日本等国家目前都有成熟且先进的RFID系统 其中低频近距离RFID系统主要集中在125KHz 13 56MHz 高频远距离RFID系统主要集中在UHF频段915MHz 2 45GHz 5 8GHz UHF频段远距离系统在北美得到了很好的发展 在欧洲有源2 45GHz得到了较多的应用 5 8GHz在日本和欧洲均有较为成熟的有源RFID系统 国内RFID读卡器按照应用场合的不同出现全面发展的态势 有读写器模块便携式读写器 超高频 UHF 读写器 高频读写器 双频标签读写微波读写器 低频读写器等各种各样的产品供应 这些产品有适合远距离读写 有近距离读写的 他们都有一个共同的特点 同质化严重 各产品之间的差别不大 性能也相近 基本上采用读卡器芯片加单片机的结构 而核心技术并不在自己手中 缺乏成套系统的自主知识产权 公交车刷卡系统的整体结构 mcu 射频处理模块 LCD12864显示屏 提示音模块 按键 时钟模块 MIFAREIC卡 一 MCU模块 本系统中采用的主控芯片为Atmel公司生产的AT89S52芯片 AT89S52是一款低功耗 高性能CMOS8位微控制器 具有8K在系统可编程Flash存储器 AT89S52具有以下标准功能 256字节RAM 32位I O口线 看门狗定时器 2个数据指针 三个16位定时器 计数器 一个6向量2级中断结构 全双工串行口 片内晶振及时钟电路 AT89S52一共由40个引脚 其中有32个I O口即 P0口 39 32引脚 P1口 1 8引脚 P2口 21 28引脚 P3口 10 17引脚 另外 第9引脚为复位 第18和19引脚为外部晶振输入口 第20和40引脚分别为GND和VCC 第29 30和31引脚与外部存储器有关 二 显示模块 系统的显示模块采用的是LCD12864液晶屏LCD12864液晶显示屏分为两种类型 一种是带字库的 一种是不带字库的 本系统中采用的是带字库的屏幕 12864液晶屏的通信方式有种 一种是并行通信 一种是串行通信 由于并行通信传输数据速度快 因此本系统中12864与MCU的通信方式采用的是并行通信 系统开机效果图 三 时钟模块 本系统的时间显示采用的是DS1302时钟芯片 DS1302是美国DALLAS公司推出的一种低功耗 带RAM 高性能的实时时钟电路 它可以对日 月 年 周 秒 分 时进行计时 具有闰年补偿功能 工作电压为2 5V 5 5V 采用三线接口与MCU进行同步通信 并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据 各引脚的功能为 Vcc1 主电源 Vcc2 备份电源 当Vcc2 Vcc1 0 2V时 由Vcc2向DS1302供电 当Vcc2 Vcc1时 由Vcc1向DS1302供电 SCLK 串行时钟 输入 控制数据的输入与输出 I O 三线接口时的双向数据线 CE 输入信号 在读 写数据期间 必须为高 该引脚有两个功能 第一 CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑 其次 CE提供结束单字节或多字节数据传输的方法 系统运行过程中的时间显示界面 四 按键模块系统提示音 1 按键模块系统中采用了四个独立按键是用来调节时间和对读卡器进行设置的 这个按键分别接到了主控芯片AT89S52的P3 6 P3 7 P2 0和P2 1口 2 系统提示音在对非接触式IC卡读写器进行读写操作完成时发出提示音 发声的器件选用件价格便宜 使用方便的蜂鸣器 由于单片机的I O口驱动能力有限 因此 要通过三极管来驱动蜂鸣器 五 射频模块 1 无线射频识别原理从信息传递的基本原理来说 无线射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型 初级与次级之间的能量传递及信号传递 在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型 雷达发射的电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机 2 无线射频识别系统组成a 读写器b 电子标签c 天线 MCU通过对读卡器芯片内寄存器的读写来控制读卡器芯片 读卡器芯片搜到MCU发来的命令后 按照非接触式射频卡协议格式 通过天线及其匹配电路向附近发出一组固定频率的调制信号 13 56MHZ 进行寻卡 若此范围内有卡片存在 卡片内部的LC谐振电路 谐振频率与读卡器发送的电磁波频率相同 在电磁波的激励下 产生共振 在卡片内部电压泵的作用下不断为其另一端的电容充电 获得能量 当该电压达到2V时 即可作为电源为卡片的其他电路提供工作电压 3 读卡器的工作原理 当有卡片在读卡器的有效工作范围内时 MCU向卡片发出寻卡命令 卡片将回复卡片类型 建立卡片与读卡器的第一步联系 若同时有多张卡片在天线的工作范围内 读卡器通过启动防冲撞机制 根据卡片序列号选定一张卡片 被选中的卡片再与读卡器进行密码校验 确保读卡器对卡片有操作权限以及卡片的合法性 而未被选中的则仍然处在闲置状态 等待下一次寻卡命令 密码验证通过后就可以对卡片进行读写等应用操作 六 MIFAREIC卡 Mifare1IC射频卡的核心是NXP公司的Mifare1ICS50 01 02 03 04 系列微晶片 它确定了每张卡片的类型以及卡片读写器的各种性能 卡片上只有微晶片和一副高效率天线 无任何其他元件 工作时的电源能量由读卡器天线发送载波信号耦合到卡片上天线而产生电能 一般可达2V以上 供卡片上得IC工作 工作频率为13 56MHz 它与读卡器之间的通信使用握手式半双工通信协议 卡片制造本身具有唯一的卡片序列号 没有重复的相同的两张Mifare卡片 卡片上有高速的CRC协处理器并且卡片上内置8KEEPROM存储容量并划分为16个扇区 每个扇区又划分为4个数据存储块 每个扇区都可以由多种方式的密码来管理 每张卡片上都内建有增值和减值的专项的数学运算电路 非常适合地铁 公交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 刷卡系统的最终刷卡效果 七 系统整体效果图 在整个毕业设计的过程中对我帮助最大的就是我的指导老师侯俊钦老师 侯老师给我最深的印象就是他总是有着一张慈