毕业设计论文-崔致信

本科毕业设计（论文）GRADUATION DESIGN(THESIS)论文题目：智能小区一卡通系统的设计与实现 本科生姓名： 崔致信 学号： 201409015 指导教师姓名： 李 红 职称： 讲 师 申请学位类别： 工学学士 专业：电气工程及其自动化 设计(论文)提交日期： 2018.6.19 答辩日期： 2018.6.11 毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解 兰州交通大学 有关保留、使用毕业设计（论文）的规定。特授权 兰州交通大学 可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交设计(论文)的复印件和电子文档。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权说明）毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 本科毕业设计(论文)智能小区一卡通系统的设计与实现Design and Implementation of Intelligent Community Card System姓 名： 崔致信 学 号： 201409015 学 院： 自动化与电气工程学院 专 业 班 级： 电气1404 指 导 教 师： 李 红 完 成 日 期： 2018年6月8日 兰 州 交 通 大 学Lanzhou Jiaotong University兰州交通大学本科毕业设计（论文）摘 要在小区日常生活中，小区住户要为携带一大串钥匙而发愁，如家门钥匙、办公室钥匙、车钥匙等。同时，在小区娱乐消费活动中，携带现金也比较麻烦，而小区一卡通可以很好的解决这方面的麻烦。在智能小区设计过程中，采用一卡通系统可以极大的保护小区内的安全，对信息的统一管理也很方便。本文对智能小区一卡通系统进行简单的探讨，对系统的主要功能进行简易设计，实现了对小区住户信息的统一管理。一卡通就是指在小区内的住户，使用一张非接触式IC卡，便可完成进门、购物娱乐及停车等活动。按照小区正常应有的设施来说，一卡通服务应该包含门禁管理系统、停车场管理系统、管理员系统等，同时设计了指纹识别系统来为门禁系统提供可靠性的保障。本文主要设计是基于RFID技术的智能小区管理系统。该系统通过读卡器识别智能卡，通过对卡内信息的修改，小区住户可以通过刷卡操作，实现开门和消费等活动，同时可以记录刷卡时住户的相关信息，弥补人工记录管理的漏洞，使小区的管理达到了高度的自动化。关键词：RFID技术；指纹识别；IC卡；信息管理- I -AbstractIn the daily life of the community, residents in the community must worry about carrying a large number of keys, such as home keys, office keys, and car keys. At the same time, in the entertainment consumption activities of the community, carrying cash is also more troublesome, and the community card can solve this trouble. In the process of designing an intelligent community, the use of a one-card system can greatly protect the security in the community, and the unified management of information is also very convenient.This thesis simply discusses the intelligent community card system, and simply designs the main functions of the system, and realizes the unified management of residential households information. One card refers to households in the community, using a non-contact IC card, can complete the door, shopping, entertainment and parking activities. According to the normal facilities in the community, the card services should include access control systems, parking management systems, and administrator systems. At the same time, a fingerprint identification system is designed to provide reliability for access control systems.The main design of this thesis is an intelligent cell management system based on RFID technology. The system recognizes smart cards through card readers. Through the modification of card information, residential households can use card swiping operations to realize activities such as door opening and consumption. At the same time, they can record relevant information of households when swiping cards, make up for loopholes in manual record management, and make communities The management achieved a high degree of automation.Key Words: RFID technology, Fingerprint identification, IC card, Information management - II -目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪论11.1 论文的选题背景和研究意义11.2 国内外研究现状11.3 论文的主要研究内容22 系统硬件模块设计32.1 硬件电路总体结构设计32.2 单片机的选择32.3 射频卡的选择42.4 指纹识别模块52.5 储存卡模块52.6 显示屏模块73 软件设计83.1 相关工具83.1.1 软件开发语言83.1.2 软件开发工具83.1.3 仿真器83.2 软件主要功能模块93.2.1 接收和发送数据的流程93.2.2 密码认证方式103.2.3 射频卡与读写器的通讯114 功能模块原理及软硬件设计124.1 门禁系统设计124.1.1 门禁系统基本原理124.1.2 门禁系统的软硬件设计134.2 收费管理系统设计154.2.1 消费管理系统的基本原理154.2.2 消费管理系统的软硬件设计154.3 停车场管理系统174.3.1 停车场管理系统的基本原理174.3.2 停车场收费系统的软硬件设计174.4 小区物业管理系统194.4.1 小区物业管理系统的基本原理194.4.2 小区物业管理系统的软硬件设计19结 论21致 谢22参考文献23- III - 1 -1 绪论1.1 论文的选题背景和研究意义伴随着世界信息产业日新月异的变化，人们日常生活也越来越一体化。通过各种科技我们的生活可以更加方便快捷。各种信息带来的操作越来越复杂，但我们的日常生活变得越来越简单。智能IC卡已经在越来越多的行业中接受并利用，在其中的非接触式智能IC卡有许多优点，使用方便安全，同时可以记录相关信息，在越来越多的学校和事业单位中得到应用。校园一卡通举例如图1.1所示。图1.1 校园一卡通目前人们生活中随时携带着许多不同的卡和证件，携带起来很不方便，如果可以将卡和证件一体化，这样就可以使得人们只需要一张智能卡就能完成各种活动。相信经过科技快速的发展，一卡通成为人们与信息社会交互的重要工具不会太远。1.2 国内外研究现状到目前为止，我国现在还是世界上IC卡和相关模块最主要的需求和生产国家。我国在1993年启动金卡工程，通过这二十多年的发展，我国的电子货币工程有了很大的进展。我国IC卡销售数量有了很大的进展，在去年全年我国IC卡销售数量达到60亿张之多，在迎来“金卡工程”实施二十年以来，IC卡的销售数量在年年增加，2017年我国IC卡销售数量比起同比增长9.60%之多。通过观测我国IC卡行业去年的总体发展趋势，在2018年我国的IC卡销售量将达到60亿以上1。现在国内IC卡现状是，已经开始掌握了有关IC卡核心技术方面的种种内容，对芯片设计、芯片制造、以及相关废料的回收，技术水平比起之前有了很大改变，自主创新能力也有了大幅提升，现在国内的IC卡种类基本能够满足市场的各种需求。伴随IC卡行业整体竞争力的提高，IC卡产业会发展的更好2。以金融IC卡为例，尽管目前国内银行采购的金融IC卡芯片基本来自进口，但为了金融安全，同时由于进口金融IC卡芯片的成本较高，所以未来国内银行发行的IC卡采用国内厂商的芯片这一目标就比较急切。目前，国内许多芯片厂商已经积极发展了相关的产品内容。可以预期，金融IC卡的发卡数量将会在未来出现很大的增长，对很多行业来说都是一个机遇。初期金融IC卡在美国和欧洲等地由于各种原因受到限制，未能形成大规模市场。直到2000年，美国的一家著名信用社发布了一系列IC卡发展的相关计划，从而金融IC卡方面美国才有了进一步发展。但由于多元化的支付手段与技术更新，对金融IC卡的发展速度还是较为缓慢。金融IC卡在亚洲的日本、新加坡等国家和香港、台湾地区也有一定的发展，但也只是处于探索阶段，其他种类的IC卡则主要用于公交、电信行业,在这方面IC卡则用很大的发展。未来，传统卡片的市场规模将不断下降，而智能IC卡市场规模将保持较快增长趋势。1.3 论文的主要研究内容在智能小区设计过程中，采用一卡通系统可以极大的保护小区内的安全，对信息的统一管理也很方便。一卡通就是指在小区内的住户，使用一张非接触式IC卡，便可完成进门、购物娱乐及停车等活动。(1) 在小区门禁系统的设计中，小区用户可以使用IC卡或通过刷指纹来实现开门操作。这样可以保证用户在忘记携带IC卡时也能开启房门，避免把IC卡放在房间进不去的情况。(2) 在小区消费系统的设计中，小区用户只要携带IC卡，在充值点给卡内钱包充入金额后，就可以通过刷卡感应来进行扣款操作。当卡内现金不足，会提示现金支付。(3) 在小区停车场系统的设计中，小区用户的IC卡内有用户信息，在入口方向当停车场车库已满时会有提示。当驶出出口时，会将卡内信息送入管理系统，进行核对和收费。(4) 在管理员系统中，主要是物业管理对用户卡内信息的操作，给IC卡设置密码或者钱包金额充值等操作。登录管理员系统应输入登录密码，确保安全性。2 系统硬件模块设计2.1 硬件电路总体结构设计本设计采用STM32F103ZET6作为微控制单元，利用4*4键盘输入各项操作，利用射频卡和指纹识别模块进行信息采集，通过OLED显示屏来显示相关内容。硬件电路的总体设计方案如图2.1所示。图2.1 总体结构设计框图2.2 单片机的选择单片机选择STM32，STM32属于ARM内核的一个版本，STM32的外设也很优秀，有1us的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI等等，在功耗和集成度方面也有不俗的表现，比起51单片机处理速度更快，外围接口更加的丰富。由于STM32的高性价比，因此选择了STM32单片机做设计。STM32中也有许多系列，STM32103ZE引脚比较多，因为要在设计中加很多外设，连到一块需要足够多的引脚，所以选择了STM32103系列作为开发工具，并选择一个整体的STM32小系统版。该小系统板带有USB转TTL的接口，有了这个接口可以在调试程序时更简单清楚的发现出现问题的地方。该小系统板还带有备用小电池、按键、LED灯等配件，可以供调试时或当做外设使用。STM32小系统板结构如图2.2所示。图2.2 STM32小系统板2.3 射频卡的选择该射频卡模块的读卡器芯片选择的是基于ISO/IEC 14443A标准的专用芯片。射频卡芯片选择了RC522，该芯片比起RC500、RC530等更简单方便，适合于小型的射频卡的读取，该射频卡模块是采用的SPI协议来与单片机进行通信。模块带有的天线可以发射信号来与卡片进行通信，从而修改卡片内的数据等等。射频卡模块的非接触式IC卡选择了S50射频卡。该射频卡在日常设计和学习中都有较为简单的构造，卡片内的数据存放方式易于理解。该射频卡在门禁、消费、乘车等方面都有很大的发展。该 卡与读卡器模块的通讯如图2.3所示。图2.3 射频卡模块2.4 指纹识别模块指纹识别模块可以分为光学指纹模块（靠光的折射和反射原理识别指纹）、电容指纹模块（通过电容的数值变化来采集指纹）、射频指纹模块（利用微量射频信号来探测纹路）等等。最终选择了光学指纹模块，该模块虽然在细节识别度上不如其他两种模块，但价格最为便宜，并且能快速采集图像信息，对指纹特征识别能保持长时间。模块配备的是串口通信，模块内部自带FLASH等，因此断电后仍然可以有录入的指纹信息。指纹识别芯片则是AS608，该芯片在指纹识别方面具有很好的效果。指纹识别模块如图2.4所示。图2.4 指纹识别模块2.5 储存卡模块如图2.5所示是储存卡模块。为了能够储存信息，将信息上传到数据库所以添加了储存卡模块。在储存卡的选择上选择了大SD卡，该卡大小与MMC卡相同，但是有更大的内存空间，更快的传输速率，在价格方面可以说是比MMC卡远远便宜。将SD卡装到卡槽，就可以通过SD卡模块在SPI模式下与单片机进行通信。该SD卡模块自带稳压芯片，可以接5V的电源。有较多的引脚，保证了卡片读取的可靠性。读卡器原理图如图2.6所示。图2.5 SD卡模块图2.6 SD卡模块原理图2.6 显示屏模块如图2.7是显示屏模块，该模块是4接口SPI方式，焊接的电阻是R3和R4。可以根据需要焊接模块的电阻，焊接R2和R3改为3接口SPI模式，或焊接R1，R4，R6，R7，R8改为IIC模式，如图2.7所示。根据操作手册的规范来对其显示进行编写，显存格式为8行，因此可以显示8行字符，汉字一个字占两行，并且汉字需要取模才能显示，因此该模块都用英文进行显示。显示屏模块原理图如图2.8所示。图2.7 显示屏模块图2.8 显示屏模块原理图3 软件设计3.1 相关工具3.1.1 软件开发语言C语言是一种功能强大，并且使用灵活的编程语言。C语言书写自由程度高，比起其他高级语言，更加简洁，源程序较短；其中，C语言的运算符可以灵活使用，实现更多的操作；C语言还具有结构化的控制语句，便于实现程序的模块化；还允许直接访问物理地址，便于对硬件的直接操作；C语言编写的程序很容易移植到其他地方。因此，C语言在出现后被迅速传播，学习和使用C语言的人群将更加广泛，本设计中也是采用C语言进行编程。3.1.2 软件开发工具在设计中使用的软件开发工具是Keil uVision4，该软件是由美国Keil Software公司推出的单片机C语言开发系统。Keil uVision4引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。不同版本的库在某些方面是不兼容的，所以建立一个不受不同版本号影响的工程。要准备好相应的通用库函数文件，制作自己的.s启动文件，不使用默认建立的启动函数。当要编写程序时，在建立的工程中添加所需要的库函数文件，可以建立文件夹为其分类。建立输出文件夹来使工程文件内容显得简洁。然后定义工程包含的头文件路径，使得程序可以找到所需的文件内容。因此在之后的程序设计中采用使用库函数版本的方法来编程。库函数操作简单，以STM32为例子来说，库是ST官方提供的，可以去借助他们的库快速一天内就可以上手开发，不需要对芯片内部的结构有过多了解。甚至对于其他芯片也一样，当接触到新的芯片，基本不需要系统性的学习，就可以直接设计程序代码了。学习寄存器也有其好处，尽管寄存器数量多、操作复杂，但是程序的效率很高。在做高精度设计时，才会用到寄存器，甚至在某些方面可以利用汇编语言，这些在我们日常学习中通常不会做过多了解。在Keil的编程中，还可以为设置的关键词设定颜色，从而更清晰的修改程序。3.1.3 仿真器J-LINK可以通用于各种ARM芯片，ST-LINK是专门针对意法半导体STM8和STM32系列芯片的仿真器3。在本设计中采用的是ST-LINK V2，接线方式为SWD接口接线。在高速模式的情况下，SWD模式比起最开始出现的JTAG模式更加可靠，下载程序不容易出现失败的情况。使用SWD模式，需要的引脚更少，结构更加简单，但该模式也有其局限性，无法做到JTAG中的某些操作。STM32开发板留有20-Pin的调试接口，可以用来接J-LINK或ST-LINK。接ST-LINK时，Pin1接VCC，Pin7接SWDIO，Pin8接GND，Pin9接SWCLK，Pin15接RESET，RESET引脚也可以不用连接，直接通过断电的方式来复位，即使接了复位脚，但在实际操作中，还是有无法复位的情况。ST-LINK有编程和仿真功能，当进行仿真时，支持全速运行、断点调试、单步调试等各种调试方法，可查看IO状态，变量数据等。采用USB2.0接口进行仿真调试，拥有很快的反应速度。在编程方面，可以烧写FLASH ROM和AFR等，采用USB2.0接口，进行SWIM / JTAG / SWD下载，下载速度快。图3.1为ST-LINK的仿真器。图3.1 STlink仿真器3.2 软件主要功能模块3.2.1 接收和发送数据的流程相对于PHILIPS公司生产的其他14443基站芯片，RC522简化了内部系统结构，去掉了片内E2PROM，从而大大缩减了芯片命令集。单片机与RC522的通信流程如图3.2所示。图3.2 通信流程对卡的操作分成四步：寻卡防冲突选卡读写卡。MFRC522发送与接收卡数据暂存于FIFO中。首先寻卡，是向FIFO中写入PICC_REQIDL命令，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，此时若有卡在天线作用范围内，将识别命令，并返回卡类型。由于卡是非接触式的，同一时间天线作用范围内可能不只一张卡时，即有多于一张的MIFARE 1卡发回了卡序列号应答，则发生了冲突。此时，由于每张卡的卡序列号各不相同，读写器接收到的信息至少有1位既是0又是1，读写器找到第1个冲突位将其置1，然后查第2个，依次排除，最后不再有冲突的序列号即为被选中的卡。向FIFO中写入PICC_SElECTTAG+0x70+卡序列号，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，卡返回卡容量，从而选定卡片。读写数据是通过密钥验证后，向FIFO中写入PICC_WRITE+块地址或PICC_READ+块地址，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去。3.2.2 密码认证方式对卡EEPROM读写之前要进行认证，FM1702SL使用的认证算法称为三重认证。在认证指令执行过程中，FM1702SL从内部密钥缓冲区中读取密钥，因为密钥总是从密钥缓冲区中获得，因此认证无需指明密钥存储地址。首先通过LoadKeyE2或者LoadKey加载密钥到内部密钥缓存器，之后启动Authent1指令，结束以后检查错误标志来判断执行结果，最后启动Authent2指令，检查错误标志以及Crypto1On标志来判断执行结果。3.2.3 射频卡与读写器的通讯射频卡的通讯协议和通讯波特率是定义好的，当有卡片进入读写器的操作范围时，读写器以特定的协议与它通讯，从而确定该卡是否为M1射频卡，即验证卡片的卡型。当有多张卡进入读写器操作范围时，防冲突机制会从其中选择一张进行操作，未选中的则处于空闲模式等待下一次选卡，该过程会返回被选卡的序列号。选定要处理的卡片之后，读写器就确定要访问的扇区号，并对该扇区密码进行密码校验，在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。通讯流程如图3.3所示。 图3.3 通信过程流程图4 功能模块原理及软硬件设计4.1 门禁系统设计4.1.1 门禁系统基本原理门禁管理系统的工作过程，首先是指纹验证或刷卡，射频卡读卡器会识别该卡片内的相关信息，正常通信有所需要的信息，就会开门。如果忘带M1卡，也可以通过指纹识别来开门，指纹验证模块会搜索在数据中是否包含该指纹特征，如果有该指纹就会开门，依然保证开门的可靠性。流程图如图4.1所示。图4.1 门禁系统流程图4.1.2 门禁系统的软硬件设计通过LED灯和继电器来模拟门的开关，读卡器读取卡中的数据，如果该数据符合开门的条件，可以使继电器动作开门。数据储存在卡中的一个储存块中，需要密码进行访问，读卡器读取成功后，与设定的数据一样则该卡符合要求。同时如果没有M1卡，可以通过指纹识别，如果数据库中包含该指纹，继电器动作开门。射频卡模块通过SPI模式与单片机通信，将数据信号的引脚SDA与PB0连接，将时钟信号的引脚SCK与STM32的PB13连接，MOSI与PB14连接，MISO与PB15连接，RST与PC4连接，IRQ引脚则默认低电平无需连接，通过引脚的电平高低来进行通信。该模块在每次断电并重新上电后，FM1702SL会复位微处理器接口模块，并且通过检测控制引脚上的电平来设置SPI接口。该模块有很多的寄存器，各有不同的功能，按照一定方式将寄存器放入指定的地点。通过各寄存器间的配合可以使该模块接受和发送信息。同时模块中还预留了其他寄存器，通过修改可以用来进行操作。其中最主要的一个寄存器是FIFO，可以对单片机与射频卡模块间的通信数据保存，当执行命令是调用FIFO内的数据。寄存器在该模块中的EEPROM中占了较少部分，还有一部分是用来进行密钥存放的。该程序可以添加库函数中的SPI相关函数，并对射频卡模块进行引脚的初始化。然后STM32向射频卡模块发送数据，根据模块的应答来判断是否正常通信。指纹识别模块则是串口通信，根据该模块所带资料，详细了解其寄存器和口令与地址。寄存器与射频卡模块类似，通过改变寄存器内的数据来实现与单片机的交互。该模块可以设置密码，但为了防止该模块丢失密码，无法返回初值，一般不对密码进行修改。其中的指令在附带资料有详细解释，该模块发送指令与电力系统远动相类似，当发送指令包或数据包时，有包头，包标识等格式要求。当发送数据包时，前面应有指令包来指示数据内容的作用。该模块在收到指令后会有指令应答，上位机通过返回的应答数据，来确定功能的执行情况。该模块系统参数存储区中保留有一个用户记事本，可以用来对录入指纹的保存。该记事本逻辑上可以分为16页，说明可以保存16个指纹特征信息。如果需要保存更多的指纹信息，可以通过其他操作扩大用户记事本或者另外存到其他存储区中。在模块芯片内有一个图像缓冲区和两个特征文件缓冲区，特征文件就是根据录入的图像按照一定算法生成的文件信息，不同的芯片会对同一个指纹产生不同特征文件。当对指纹进行比对时，根据特征点的相似程度来判断是不是同一个指纹。指纹模块录入和识别指纹流程图如图4.2所示。图4.2 指纹识别流程图硬件模拟图片如图4.3所示。图4.3 指纹识别图4.2 收费管理系统设计4.2.1 消费管理系统的基本原理这是一种小额收费管理系统，卡中的资金可以在小区的充值点缴付现金后充入。该资金不设置用户密码，所以为减少卡片丢失带来的麻烦，应对卡内的储存金额设置上限，并限定每次消费的最高金额和每日消费次数。为防止有人利用漏洞修改卡内金额，每次消费后的信息应有所记录，并最后上传到数据库对比。流程图如图4.4所示。图4.4 消费管理系统流程图4.2.2 消费管理系统的软硬件设计通过读卡器读取M1卡中数据，在M1卡中其中一块扇区设置钱包金额，通过修改该扇区块3数据来修改密码，防止卡片泄露信息。块0、块1和块2为数据块，可以储存数据，修改数据内容，改为特定格式，可以生成钱包格式。修改密码块的控制位，可以设定块0或块1的操作。修改扇区内容首先要验证该扇区密码，根据该扇区块3密码块数据的控制位信息，可以验证A密码或者B密码，验证后首先改掉该块密码块的数据，将出厂设置时的默认密码修改为自己所需的密码。之后把块0写成钱包格式，钱包金额设为0，可以通过管理员系统的操作来为卡片充入金额。每次进行消费操作或充值操作，卡片的扣款命令字为0xC0，充值命令字为0xC1，通过充值扣款函数来进行扣款和充值的操作。当进行刷卡操作，扣款成功后会在显示屏上显示扣款后余额，等待几秒后回到最初界面。该操作的执行需要射频卡模块和显示屏模块还有4*4键盘的配合，多在程序中添加很短时间的延时函数，来防止模块之间相互冲突。结束后应回到操作界面。若金额不足则使LED灯闪烁提示。消费管理系统还应该有信息的储存，并能上传到数据库进行核对操作，SD卡模块也应该加入进去。当扣款操作执行成功后，将用户信息和扣款金额记录到SD卡中，等到一天营业结束后，可以将SD卡取下，上传数据到信息管理中心进行管理。SD卡模块采用是SPI模式，与M1卡一样，可以直接写入块内信息，但这样无法在电脑显示，因此通过FATFS库函数，修改底层函数后，利用建立TXT文档或者其他方法建立电脑可见的信息。在SD卡中也可以储存其他各类信息，或者可以将其当成内存使用。硬件连接如图4.5所示。图4.5 消费管理模块4.3 停车场管理系统4.3.1 停车场管理系统的基本原理当车进入停车场读卡器识别M1卡，并记录该卡信息，当车辆驶出停车场时进行扣费操作。当停车场车库已满时，应有提示，用LED灯的闪光来进行模拟，停车场的收费信息和车库信息可以通过显示屏来显示，停车场的电动栏杆可以通过继电器模拟。停车场管理系统流程图如图4.6所示。图4.6 停车场管理系统流程图4.3.2 停车场收费系统的软硬件设计当车要进入停车场时，通过读卡器读取M1卡内其中一块扇区的信息，判断有无权限进入，并记录当前时间输入M1卡内该扇区或直接上传到控制中心，然后关闭这张卡的入库功能，同时赋予该卡出库权限。当车辆要离开车库时，对M1卡内进行扣款操作，扣款可以直接扣取钱包金额，与消费管理系统是存于同一块扇区中，并并对其卡内时间信息进行删除，取消出库权限，赋予入库权限。M1卡中车主信息写入扇区5中，对扇区5进行读写操作时需要秘钥验证，修改出厂时的秘钥设定，直接利用扇区4之前设好的钱包来进行扣款操作，将扇区5内的块1设为信息块，储存有车主信息和其他相关信息，进行只读操作，通过密码1不能修改块1内的信息，将块2设置为数据块，记录入库和出库操作，通过验证秘钥后可以修改块2数据，入库可以记录一段信息，当入库后向单片机发送命令，通过识别该卡片的卡号或其他相关信息，取消该卡的入库权限。当出库时，将数据块2内的信息修改，并向单片机发送信息，使该卡重新获得入库的权利。继电器与其中一个LED灯相连，当验证成功后使继电器灯动作，LED灯被点亮，模拟的使挡杆拉起。还应有一个LED灯，记录进入车库的车的数量，当车库车满时，使该LED灯亮。显示屏模块也可以连接到单片机上，用来显示停车场车位信息，或者在车驶出车库时，用来显示扣款金额等等。模块在进行操作时应该设置一定的延时来保证操作的可靠性。硬件连接图如图4.7所示。图4.7 停车场模块4.4 小区物业管理系统4.4.1 小区物业管理系统的基本原理为小区新用户办理一卡通服务，并将小区住户的指纹录入系统中，保护住户的身份信息等不被泄露。在一卡通服务中，可以给用户M1卡内充入钱包金额，当用户丢失卡片后，能为用户提供挂失服务等操作。设置新的M1卡应通过读卡器进行读写操作，并修改卡内的相关信息，将用户姓名等信息录入到M1卡和数据库中做对比。流程图如图4.8所示。图4.8 小区管理员模块流程图4.4.2 小区物业管理系统的软硬件设计该管理系统能修改卡内数据，将卡内初始密钥进行修改并记录下来，由于M1卡扇区0密钥无法修改，所以相关用户数据应储存到扇区0之后的扇区中。将用户信息储存到扇区1到扇区4中，钱包金额及相关信息储存到扇区5中，车辆等信息储存到扇区7中，其他扇区备用储存另外需要的信息。在登录该管理系统时已设置密码，通过按键来输入密码，进行操作。对用户钱包的操作应统一初始化为0，再通过充值的操作来输入金额。图4.9 主要管理程序模块如图4.9，其中，Password是默认密码，M1卡出厂设置的默认密码也为此。当使用某一扇区时，修改该密码，在设计中，mima就是修改后扇区里的密码，A密码是十六进制的123456789ABC，B密码是十六进制的0000000000000。FF078069为控制字，可以通过修改来改变块0、块1和块2的读取方式。管理员可以在该文件修改其中相关内容，重新录入程序改变卡内数据。也可以通过按键选择充值和发放新卡的