一卡通刷卡器课程设计说明书.doc

物联网技术 课程设计说明书 题 目： 公交一卡通刷卡器 院 （系）： 信息科学与工程学院 专业班级： 电子科学与技术 学生姓名： 学 号： 指导教师： （课程设计时间：2014 年 11 月24 日2014 年 12 月 5 日） 物联网技术 课程设计任务书一、设计题目 公交一卡通刷卡器二、要求的设计成果（1）采用射频识别技术，使用非接触式智能IC卡作为公交卡，刷卡器能够对用户卡的合法性进行认证，具备黑名单管理和存储功能，发现非法卡，会立即报警提示。（2）可设定乘车卡类、时段、票价，按照不同单价收费，显示清晰、明亮，信息简单、明了，对不同的状态不同卡类，不同地段能够显示不同的信息，根据不同客户可选用数码管显示或LCD显示。（3）应具备扣费记录查询功能。三、主要参考资料1 网蜂科技. Zigbee实战演练. 电子文档，2012.2 陈勇. 物联网系统开发及应用实战. 南京：东南大学出版社，2014. 3 华清远见. 物联网应用开发详解基于ARM Cortex-M3处理器的开发设计.北京：电子工业出版社，2013.4 王建平. RFID应用项目综合实训. 大连：东软电子出版社，2012.同组设计者：指导教师（签名）： 20 年 月 日目录一、总体设计11.1 公交一卡通介绍11.2 设计原理图1二、硬件设计22.1 RFID技术简介22.2射频卡简介22.3 最小系统模块32.4 显示屏模块3三、软件设计43.1 RIFD模块驱动43.2 余额扣减模块43.3 主函数5四、系统测试64.1 初始状态显示64.2 刷卡扣款功能测试7总结8一、总体设计1.1 公交一卡通介绍交通一卡通是在公共交通领域应用 IC 卡刷卡消费的信息系统。消费者手持 一张非接触 IC 卡，即可方便、快捷的刷卡乘坐公交车、出租车、地铁等公共交 通工具。以此为基础，还可实现停车场、路桥、加油/加气、连锁超市、便利店、 药店、餐饮、学校等众多方面的小额消费结算。 目前，全国已有 89 个城市开始了符合建设部标准的交通一卡通的应用，一 卡通总发卡量已达 1 亿张。其中北京发行 1300 万张、上海发行 1500 万张、广州 发行 700 万张，重庆发行 400 万张等等 。 对全国大多数省市而言，交通一卡通已成为主流，城际和区域交通一卡通正 在部署，并且初步形成了一卡通产业，一卡多用已经成为城市公共交通服务发展的必然。1.2 设计原理图公交一卡通刷卡器的设计原理图如图1-1所示。AT89S51最小系统（控制、处理）RFID射频识别系统（感应IC卡）LCD12864显示模块（显示）IC卡图1-1 设计原理图二、硬件设计2.1 RFID技术简介RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID射频识别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关数据，RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，操作快捷方便。RFID技术应用于物流、制造、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率，降低成本。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。它的基本组成部分包括电子标签(Tag)，阅读器(Reader)，天线(Antenna)。RFID技术的基本工作原理是：当标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。射频标签与读写器之间的数据交换构成的是一个无线数据通信系统。射频标签与读写器之间交换的是数据，由于采用无接触方式通信，还存在一个空间无线信道。因而，射频标签与读写器之间的数据交换构成的是一个无线数据通信系统。在这样的数据通信系统模型下，射频标签是数据通信的一方，读写器是通信的另一方。要实现安全、可靠、有效的数据通信目的，数据通信的双方必须遵守相互约定的通信协议。2.2射频卡简介 目前市面上的卡有很多种类：条码、磁卡、接触式IC卡，非接触式IC卡等，条码和磁卡，在超市和银行方面应用的比较多，接触式IC卡，以前在公共电话中用的比较多，但接触式IC卡，芯片外露易坏、易折，而非接触式IC卡既射频卡，它把芯片和线圈封装卡片内，不容易损坏、不怕恶劣的环境，现在社会上很流行，可靠性也高。根据卡的分析，我选择了目前流行最广，可靠性高，成本低的只读卡，即非接触式IC卡。2.3 最小系统模块 AT89S52 是一个低功耗高性能单片机，40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口，片内含8k bytes 的可重复编程的Flash 存储器和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），3 个16 位可编程定时计数器，1 个全双工串行通信口，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51 指令系统。AT89S52 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。 AT89S52的管脚如图2-1所示。图2-1 AT89S52管脚图2.4 显示屏模块带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。可以显示84行1616点阵的汉字，也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显程序都要简洁得多，且该模块的价格也比较低廉。LCD12864如图2-2所示。图2-2 LCD12864实物图三、软件设计3.1 RIFD模块驱动首先录入可用的IC卡的KID，用串口小组手读取IC卡的十一位数据，录入程序中。本组使用的IC卡ID为0x7f,0x09,0x10,0x00,0x04,0x00,0x84,0xc4,0x18,0xa0,0xe5。每次刷卡时，标志位RI置1，RFID射频识别模块读取的IC卡数据存放在SBUF中，dat = SBUF，并将RI复位。比较dat与KID相等时，即验证IC卡为可用的卡时，扣减余额。IC卡识别程序段如下所示：if(flag=11)match_success_flag = 1;/IC卡验证成功标志elsematch_success_flag = 0;/IC卡验证失败n=0;flag=0;3.2 余额扣减模块当IC卡识别可用后，match_success_flag置1，触发一个减法操作，对IC卡内的金额进行扣减，money -= 2，即扣减2元。同时用match_success_flag = -1将身份识别标志位置位-1。在显示屏上显示扣减金额和IC卡余额。当IC卡验证失败时，即match_success_flag = 0，说明IC卡不是正确的卡，不扣减余额。在显示屏上提示刷卡失败。3.3 主函数 本设计的主函数如下所示：uint money = 100; /初始金额init_12864(); /显示屏驱动模块DisplayString(1,0, 公交刷卡系统 );DisplayString(2,0,金蕾 肖巧云);DisplayString(3,0, 请刷卡消费 );UART_Init(); /RFID射频识别模块驱动while(1)if (1 = match_success_flag) /IC卡识别成功标志DisplayString(4,0,-2元 余额：);money -= 2; /扣减2元Display_X(4,6,money);DisplayString(4,7,元);delayms(1000);DisplayString(4,0, );match_success_flag = -1; /标志位复位else if (0 = match_success_flag) /IC卡识别失败DisplayString(4,0,刷卡失败 );delayms(1000);DisplayString(4,0, );match_success_flag = -1;四、系统测试4.1 初始状态显示初始状态的显示如图4-1所示，初始状态下扣款金额和余额都没有显示。图4-1 初始状态显示4.2 刷卡扣款功能测试 第一次刷卡后如图4-2所示，扣款2元，卡内余额为96元。图4-2 第一次刷卡 第二次刷卡后如图4-3所示，扣款2元卡内余额为94元。 图4-3 第二次刷卡总结 本次设计的课题是公交一卡通刷卡器。主要是用RIFD技术，用单片机最小系统做核心处理器，并具有一定的显示和提示功能。 第一次在课程设计中用到RFID技术，不是很熟练，所以设计初期感觉有些无从下手。不过，通过查阅相关的资料，加上同学的讲解，最终对RFID有所了解，这才开始着手设计。而我主要负责硬件部分和RFID射频识别模块。 这次的设计，硬件部分比较简单，在最小系统的基础上，加入一个12684显示屏，并用RFID板来识别IC卡。通过日案件控制，设置初始的金额为100元，并且每刷一次IC卡，RFID识别一次，就扣除2元的金额，实现公交一卡通刷卡的功能。 通过此次课程设计，使我对RFID技术有所了解，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 实验过程中，还对团队合作精神的进行了考察，让我和搭档在合作起来更加