校园一卡通消费终端机的设计毕业论文（设计）

1、序号（学号：021140213长春大学 毕业设计（论文）校园一卡通消费终端机的设计2016年 6月 5 日姓名任海楠学院电子信息工程学院专业电气工程及其自动化班级电气12402指导教师李国欣（讲师）摘要白计算机应用于管理领域以來，在短短的30多年屮，世界发生了深刻的变化: 从mis, 0a系统的开发，到当今"信息高速公路"，"信息港"，"政府上网工程"，"电 子商务"系统的建设，信息化的浪潮一浪高过一浪;信息系统建设的三大支柱，即 管理科学，信息技术，系统理论的新成果不断涌现，特别是信息技术，包括信息理 论，计算机

2、科学，网络通信技术的发展fi新月异;与此同时，教育行业为了满足社 会对人才的需求，其信息化建设更是方兴未艾，波澜壮阔.建立先进的信息系统 是高校现代化的必由之路,而信息安全技术，智能卡技术的推广与运用，则是高 校信息化程度的重要标志.近年来,我国高等学校经历了一系列的调整和改革，如扩招，院系合并等.因此，高校在组织，协调，监督，指导各部门的工作屮，各类 事务越来越复杂，信息量越来越大，涉及的部门越来越多，庞大的数据信息等待 分析，处理和存储，繁琐的事务需要简化和提速，如果仍沿用以前的手工操作或 人工管理的方式，管理部门将很难有时间集中精力处理一些高层次问题，这无疑 不能适应目前的形势需耍.校园

3、一卡通系统在此背景下应运而生.在当前高校信息化建设的进程中，一 卡通系统得到了高度的重视和迅速的推广，成为今后校园信息化建设的重要内 容和必然趋势."校园一卡通"的主要的思想是，即通过建设规范的，安全的,可扩 展的校园管理系统，实现校园管理信息化，锊能化，自助化.其基本的建设过程是， 先解决校园货旧的电子化问题，然后根据教育行业信息系统建设的标准及校园 卡的规范，将信息化的应用与服务全面推广到校园管理的各个方面.这里就需 要说一下智能卡了。1c卡又称集成电路卡、智慧卡、聪明卡、集成电路卡、智 能卡，它是在大小和普通信用卡相同的塑料卡片上嵌置一个或多个集成电路构 成的。集成电

4、路芯片可以是存储器或向处理器。带有存储器的1c卡乂称为记忆 卡或存储卡，带有微处理器的1c卡又称为智能卡或智慧卡。记忆卡可以存储大 量信息；智能卡则不仅具有记忆能力，而ii还具有处理信息的功能。非接触式 1c卡是根据射频电磁感应原理产生的。它的读/写操作只需将卡片放在读卡器 附近一定的距离之内就能实现数据交换，无需任何接触，使用非常方便、快捷， 不易损坏。因此，在公交、门禁、校园、企事业等人事管理、娱乐场所等方面 有广阔的应用前景。1c卡的发展为消费终端机的发展提供了有力的技术支持、 使校园一通成为可能。关键字：一卡通数字化终端机1c卡abstractsince the computer ap

5、plication in the management field since, in a short period of 30 years，the world has undergone profound changes: from mis, oa system development，to the information highway， information',，government online project，the construction of electronic commerce system, information tide wave after wave; t

6、he three pillars of information system construction, management science, information technology，new achievements system theory emerged, especially the information technology， including information theory，computer science，the development of network communication technology change rapidly; at the same

7、 time, the education sector in order to meet the social demand for talents, the informatization the construction is just unfolding. the establishment of information system, surge high and sweep forward advanced is the only way which must be passed of modern colleges, and information security technol

8、ogy，promotion and application of smart card technology，is an important symbol of university information degree. in recent years, higher education in china has a series of adjustment and reform，such as enrollment, combined departments. therefore， colleges and universities in the organization， coordin

9、ation, supervision, guidance departments, all kinds of affairs more and more complex, amount of information is larger and larger， more and more departments involved, huge data and information to be analyzed, processing and storage, the tedious affairs need simplifying and speeding up，if still use th

10、e previous manual operation or artificial management way，management departments will difficult time and focus on the high level problem, which undoubtedly can not adapt to the needs of the present situation.as background campus card system in. in the current university informationization constructio

11、n process，smart card system has been paid high attention and rapid promotion, has become an important part of the campus information construction in the future and the inevitable trend of the campus card1. the main idea is that，through the construction of norms, safety, campus management the system

12、can be extended, the realization of campus information management, intelligent, self-help. the basic construction process is to solve the problem of campus electronic currency, then according to the construction of education industry information system standard and campus card specification, applica

13、tion and service information will be fully extended to all aspects of campus management here. need to say something smart card. ic card is also called ic card, smart card, smart card, ic card, smart card, it is in the same size and common credit card of the same plastic card embedded in one or more

14、integrated circuits. an integrated circuit chip may be a memory or a processor. with the memory of the ic card is also known as a memory card or memory card, ic card with a microprocessor, also known as smart cards or smart cards. the memory card can store a large amount of information; the smart ca

15、rd not only has the ability of memory, but also has the function of processing information. non contact ic card is produced according to the principle of radio frequency electromagnetic induction. the read / write operation only needs to be placed in a certain distance between the card reader and th

16、e data exchange can be realized without any contact, the use is very convenient and rapid, and is not easy to be damaged. therefore, in the public transport, access control, campus, enterprise and other personnel management, entertainment, etc. there are broad prospects for the application. provide

17、strong technical support, the campus card may become ic card development for the consumer terminal.keywords: digital ic card terminal第1章绪论11.1课题研宄的目的和意义11.2课题目前的研宂现状2第2章总体方案设计42.1系统的总体控制方案42.2控制器的选择42.3ic卡类型的选择42.4外部接lhs备的选择52.4.1显示设备52.4.2 键盘5第3章系统硬件设计63.3外围设备接口电路的设计73.3.1显示器接口电路设计73.3.2键盘接口电路设计73.

18、3。3 485通信总线93.3.4键盘单元103.3.5电源输入部分12第4章系统软件设计134.1总体设计思想134.1.1系统工作原理134.1.2系统程序设计方法选择134.1.3程序设计语言选择134.2主程序设计14做17那射19参考文献20时禄21第1章绪论近年来。随着我国高等教育的快速发展，一些高校开始推进“数字化校园”建设。数 字化校园”是指先进的信息技术，基于网络的使用，学校的教学、科研、管理、后勤服务 和数字处理相关的信息资源和数字化信息传播的实现方式和管理方式，形成高度信息化的 校闶环境。一卡通是“数字化校闶”建设的重要组成部分和基础，它将融校闶1c卡的强大 功能和计算机

19、w络数字化理念、学校教学、科研、物流等各个方面的有机结合，形成了覆 盖全数字化的数字空间，为“数字化校园”提供了全面的数据采集平台。校园卡是用1c卡代替校园所有卡、卡、票，实现各种不同功能的智能化管理。使用1c卡 电子货币功能，实现校园没有现金结算，规范校闲经济秩序。镘盖整个范围的专用网络卡， 各种管理信息系统连接成一个整体，解决信息孤岛问题的各种管理信息系统，创造良好的 校园信息资源共亨环境，实现一体化管理。校园一卡通系统的设计必须在总体规划中，分 步实施，充分利用现有资源。该系统必须具有较高的安全性和稳定性，易于管理和维护。 系统还必须具有良好的开放性和可扩展性。根据我校校闶一卡迎应用实例

20、，对校园一卡通 系统的功能模块、校园一卡通管理系统提供平台和结算资金和系统安全问题进行了一些粗 浅的看法，供讨论1.1课题研究的目的和意义所谓一卡通目前还没有统一概念，其比较贴切的解释应是“一卡一库一线”， 即一条网络线连接一个数据库，通过一个综合性软件，实现设罝1c卡管理、查 询等功能，实现整个系统的一卡通。“一卡”，即在同一张卡上实现多种不同 功能的智能管理，一张卡上通行很多设备，而不是不同功能有不同的卡，不同 机器在不同的卡上使用；“一线”，就是一条线通多种信息，多种不同的设备 都挂在一条线上，通过一条线跟pc机一个接口把所有设备都串起来，进行不同 数据的信息交换；一库，就是基本信息库。

21、在高校管理信息系统屮应用一卡通， 通过一张小小的射频卡，就可以使学校内的计算机由单元化的单机办公设备转 向一种集办公、管理、教学、学术交流为一体的综合性信息资源，为学校提供 一个覆盖全校范围的安全、可靠、快速、灵活的校园网络，使学校的教学、科 研和管理有先进的计算机网络环境。一、校园“一卡通”系统研究具有重大意义，主要表现在以下几点：(1) 校园“一卡通”系统的建设将采取银行卡金融功能与非接触式电子钱 包、电子化管理相整合的方式，师生可在各地的银行网点或自助终端实现存取 款、消费、转账等金融支付；可代替学生和教职工在校内的所有证件(学生证、 工作证、阁书证、医疗证等)，应用于需要身份识别的各种

22、m1s系统；可通过 设在非接触式1c芯片内的电子钱包实现餐饮、校内购物、上机上网、医疗、图 书馆等校内消费。校园“一卡通”系统的建设，是学校信息化发展的必然趋势, 是学校现代化管理的标志。(2) 校园“一卡通”系统的建设，将使学校原有业务和管理体系相对独立、 互不协调的现象得到有效整合，减少资源浪费和重复建设，重组业务流程，对 于建设全国一流的学校具有特别重要的意义。(3) 校园“一卡通”系统的建设，将有效缓解校务管理和后勤服务的繁重业务，提高学校的管理水平和后勤的服务质量以及效率，成为广大师生员工的 工作、学习和生活中不可或缺的部分。（4）校园“一卡通”系统的建设，将给现代化高校实现财务统一

23、管理提供 科学的、现代化的手段，将加速资金周转效率，也给学校财务部门和师生员工 提供更加及时、周到的金融服务。（5）校园“一卡通”系统的建设，将把校园网的应用提到一个新的高度， 鉴于目前“校园网”仅仅用在上网浏览网贞、学生查询资料，图书馆借还书系 统，“一卡通”系统的建设将会改变这种局面。（6）通过校园“一卡通”的建设，可以实现真正的数据共享，为提高学校 教学质量，调控学生成长提供科学依据。（7）校园“一卡通”的建设可以提高学校的影响力、竞争力和知名度，校 园“一卡通”系统的建设程度体现了一个学校信息化、电子化的程度。（8）校园“一卡通”系统的建设为建设学校数码港建立基础工程。（9）为学校构建

24、数字化、网络化生存、学4、工作环境，在教学中，距离 不再是教育的一种瓶颈，师生不再为了教学和学习奔波。1.2课题目前的研宄现状近年来，高校己建立信息网络，校园信息化基础设施fi趋完善，为校园一卡通 应用提供了强有力的技术支持。目前，许多高校依托校园网，建立了校园一卡 通系统，并全面应用了图书馆、学校管理、教师管理、门禁、电脑房、水控制、 消费等领域。从行业应用卡可以分为：校园卡、商务卡、校园一卡通、城市一 卡通（公交卡，卡的高速公路，社会保险和五米tc收费业务，作为一个城市的 名片）。校园卡（与银行对接的也叫银校一卡通，这里被称为校园卡），是从 早期的食堂收费系统的开发。在食堂对此新屮新充电系

25、统的鼻祖，南开太阳、 沈阳先达、沈阳宝石、蓝色尺寸的精神，郑州新开普公司的实力。在1998和1999, 由于对校园管理系统计算机房的兴起，许多学校都在学校发的卡片机，北京豪 兴，清华大学，泰利德室系统占据了很大的份额。在很长一段时间内，这些卡 在校园中的应用是相互独立的。从99年开始，由于philipsmifarel卡的出现，使得在人们面前出现一个新的 校园卡市场。郑州新开普、北京大堤首次在中国推出基于食堂收费的ml系统， 由于射频卡、temic卡和id卡的同时出现，像南开太阳、贤达和宝石继续使用 他们的实时在线系统。而有一部分南方公司也显露头角，如三九智慧，多汇等, 只是公司的定位不够清晰，

26、业务也不稳定，与行业领袖新中新相比是很慢的， 新中新直到2001之前ml系统的推出而此时的东北食堂售饭系统己被宝石的低 价id系统蚕食的差不多了。俗话说，瘦死的骆驼比马大，更何况新中新并不瘦, 他们在强大的客户资源和技术支持，很快在ml卡领域迎头赶上，和郑州新开普 站在同一水平线，但已不是当年的绝对领先优势。由于众所周知的原因，2000年ml卡全球缺货，价格奇高，听说从卡商进货 卡的单价最高到19. 00元，到暑假后市面上基本断货，听说郑州新开普和北京 迪科作为当年ml卡系统国a的主要供货商损失很大，以至于被后起的新屮新赶 上，南方的三九也逐渐发展起来。北京辿科本来作为北京的本土公司应该在北

27、京具有很大的优势，只是在2000年（记不清了）北京迪科分家分为迪科新元和迪 科创新（现在的迪科远望），再加上当时他们作的北京第一个大学ml售饭系统北 航使用效果非常不好，听说卡片每天都有大量的损坏（直到现在我也不清楚具体 的原因，不知道是不是用temic卡来代替ml卡而导致的）：还有就是在2000年 下半年北京语言文化大学食堂售饭系统的竞标中（北京最后一家仍然采用饭票 的大学），刚刚来北京不到两年郑州新幵普击败众多的竞争对手（如北京迪科、 新中新、宝石、先达等近20家公司）中标从而站稳的在北京的脚跟。迪科随后 就一度默默无闻，北京的吋代公司则冒出来，小打小闹的一阵子。基于ml的校园一卡通是在2

28、001年出现的，最早的新中新的中山大学和新 开普作的华东理工大学，大家都没有什么经验，拼拼凑凑把一卡通做完。到了 2002年这样的项目就逐渐多了起来，2002年初的时候就有大量外来公司加入到 这个领域，这些公司有的是原来作机房收费的如北京的昊星惠光，还有原来作 银行业务的公司，银行的业务不好作但银行的关系很好福州银达、深圳星龙基 等，而东软、北大青鸟进入到这个领域比较早，硬件是别人的，软件自己开发。 在此值得注意的是福建实达集团，他们很早就进入了银校一卡通市场，只是最 初他们只做银行端设备，现在他们也冇自己的系统了。目前国内一些大型的系统集成商都把校园一卡通纳入了自己的业务范围 了，如清华同方

29、、联想、浪潮、北大方正、东软、神数、太极计算机、东大金 智等。作为大型的系统集成商，他们在拿校园一卡通项目时，方式往往也有别 于其它公司。到现在为止乂有大量公司加入到这个行业，还有很多公司在准备中。我们 希望无论是行业的前辈还是后起之秀都应该共同维护这个的市场的健康发展，毕竞现在能找到一个盈利比较好的项目是很难的，如果大家都一味的大价格战, 最终受损失还是自己。竞标的时候疯狂降价，中标以后又有没有利润而把整个 项b的质量大打折扣，系统不能正常的使用，最终是用户把这笔帐记在这个行 业的身上继而毁掉整个校园一卡通市场。第2章总体方案设计2.1系统的总体控制方案如图2-1丄键盘输入图2-1总体控制方

30、案2.2控制器的选择可以做系统控制器的冇：单片机、plc、工控机。由于plc兼容性比较差，工控机存储量比较小且造价较高。所以本系统采 用单片机作为控制器。2.3ic卡类型的选择现在市场上提供的1c卡种类有上百种之多，正是这些种类繁多的1c卡。给 我们带来了许多便利的条件。这些卡根据存储容量的不同、安全等级的不同， 其价格也不相句，从不足一美元一张到几十美元一张的tc卡都有，因而，在构 造一个1c卡应用系统吋，必须仔细分析1c卡在系统中所扮演的角色，并合理 地利用编码或其他压缩技术，使所选用的1c卡的价格在一个可行的范围a。以 提高系统的性能价格比。1c卡与1c卡读写器系统结合应用是构成1c卡应

31、用的 核心，在选择1c卡的过程中主要从安全性、存储模式和存储容量这三个方面来 织合考虑。2.3. 1数据的安全性与卡的选用如果一个应用系统仅以tc卡作为数据的转储介质或以软件加密方式对数据 进行加密而不必担心他人进行篡改或复制时，普通的存储器就可以满足用户的最佳选择，这种1c卡一般应用于门禁读卡器使用。如果卡是在以储值、金融段 其他使发行商或持卡人用心卡会被别人非法复制与篡改的场合，那么就必须采 用带有保密逻辑的卡或cpu卡厂保密逻辑的特点是在卡上引入固化内容和不可 读、只可核对的密码区域，并由密码核对的正确与否来控制卡的读写特性。它 可有效地防止一船情形下对卡的非法攻击，而且价格适中，与系统

32、结合使用还 可以防止一般的侦破手段，目前这类卡的应用数量最大。应用范围也最宽。2. 3. 2ic卡的存储模式选择有些人认为1c卡的存储空间的使用像普通随机存储器一样。可以随意构造 一个数值写入卡中，其实这样的理解只对存储器卡来说是正确的。为了保证卡 的安全特性和缩小卡的芯片面积。1c卡的设计者仍往往定义1c卡的存储结构。 1c卡的可读写模式是个重要的考虑因素。2. 3.3存储容量的选择1c卡的存储容量的大小直接影响着芯片面积和工艺的复杂度，因 而也直接影响着1c卡本身的价格。有些用户总是想把所有的包括变动的和非 变动的信息以及改动过程都存一张卡片上.这样的做法往往把大量资金投放到 一个并不值得

33、的存储空间上。正确的规划方法是划定哪些数据是卡在使用中所 必需的；哪些是可以存放在系统数据库中的；这些数据又在数次使用后便不很 重要可以替换掉的。在这些数据确定后.再考査一下所有信息是否可以通过编 码方式进行压缩。然后根据每一部分内容的需要确定其存储模式，并选择相适 应的卡型。值得一提的是，一张卡的标定空间并不一定是用户的使用空间，必 须依据其用户空间和可提供的存储方式来选定一种卡型。2.4外部接口设备的选择2.4.1显示设备可以做显示设备的有：led,crt,lcdo lcd故障率高，crt其抗干扰能 力差，而led在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面更有优势。因此，本系统采用led作为显

34、示设备。2.4.2键盘键盘可分为独立式键盘行业矩阵式键盘w种。由于本系统需耍按键数量较 多，因此采用矩阵式键盘。第3章系统硬件设计3.1工作原理非接触式1c卡读卡器以射频识别技术为核心，读卡器内主要使用了 1 片卡专用的读/写处理芯片一一m丽微模块。其功能包括调制、解调、产生射频 信号、安全管理和防碰撞机制。内部结构分为射频区和接u区：射频区内含调 制解凋器和电源供电电路，直接与天线连接；接门区有与单片机相连的端门， 还具有与射频区相连的收/发器、16字节的数据缓冲器、存放64对传输密钥的 rom、存放3套密钥的只写存储器，以及进行3次证实和数据加密的密码机、防 碰撩处理的防碰撩模块和控制单元

35、。读卡器工作时，不断地向外发出一组固定 频率的电磁波(13. 6mhz)。当有卡靠近时，卡片内有一个lc串联谐振电路，其 频率与读卡器的发射频率和同，这样在电磁波的激励下，1c谐振电路产生共振， 从而使电容充电有了电荷。在这个电容另一端，接有一个单向导电的电子泵， 将电容内的电荷送到另一个电容内存储。当电容器充电达到2v时，此电容就作 为电源为卡片上的其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读卡器 发出的数据并保存。3.2硬件结构校园一卡通系统结构复杂，非接触1c卡的读卡器至少应包括充值卡机、消 费机及自动挂失机等，其硬件组成大体相同。阁1为非接触1c卡及其读卡器硬 件电路原理，主耍由丽

36、m微模块、单片机、键盘、显示器、存储器、天线和监 控电路，以及能构成校园一卡通网络系统的can总线节点电路等部分组成。读卡器采用单片89c52。其片内有8kb的rom, 256字节的ram以及32个i / 0 u。h 口与串行器件24c64和显示、报警电路连接。其中的显示模块采用串行 方式进行通信，分别采用p1. 0、pl. 1模拟时钟信号线和数据线。24c64用来 存储本消费终端机地址和其他数据信息。p0门分别与丽m微模块及can总线控 制器sja1000相连，用作数据线。p3 口用于读/写控制和屮断。监控电路采用 ds1232l芯片。它是个看门狗定时器，其功能是：上电和掉电时给89c52、

37、醒m 模块及can总线控制器sja1000产生reset信号；看门狗对系统进行监控，防 止死机。由于单片机的i/o 口资源比较紧张，而键盘需要8个i/o 口，因此， 键盘处理过程是使用一个独立的cpu(89c2051)。这个cpu专门负责键盘处理， 从按键扫描码的获得到通过扫描码再查键码表来获得键码。最后以串行的方式 与主cpu进行通信，主cpu获得键码后再做相应的后续处理。3.3外围设备接口电路的设计3.3.1显示器接口电路设计系统中选择led作为显示器。发光二极管显示器为单片机应用产品中非常 常用的具有高性价比的输出设备。它由若干个发光二极管组成显示的字段。当 二极管导通时相应的一个点或者

38、一个笔划会发光，从而能显示出各种各样的字 符，常用七段lh）显示器的结构如图3-7所示。图3-7七段led显示器的结构图1. lh）数码显示器有两种结构：连接所有发光二极管的阳极，被称为共阳 接法，公共端co酮接高电平，当某个字段的阴极接到低电平的时候，对应的字 段就会被点亮；而连接所有发光二极管的阴极，被称为共阴接法，公共端comm 接低电平，当某个字段的阳极接高电平时，对应的字段就点亮。每段所需电流 一般为515ma,实际电流视具体的lh）数码显示器而定。2. 点亮led显示器有静态和动态两种方法。所谓静态显示，就是显示某一字 符时，相应的发光二极管恒定得导通或截止，这种方法，每一显示位都

39、需要一 个8位的输出门控制，占用的硬件很多并且一般只会用于显示位数比较少的场 合。而动态就是一位一位轮流点亮各位显示器，对于其中的每一位显示器而言, 每隔一段时间点亮一次，从而利用人的视觉留感來达到显示的作用。显示器的 亮度与电流有关，也和点亮的时间以及间隔比例有关。动态显示器得到广泛的 应用因其硬件成本较低。为y显示字符和数字，需要给led显示器来提供显示段 码（或称字形代码），从而组成一个“8”字形的7段，再加一个小数点位，共计8 段，因此提供led显示器的显示段码为1个字节。各段码的对应关系如表3-2所示。表3-2 7段数码管对应关系二位显示通道数，第三到六位显示检测温度值3.3.2键盘

40、接口电路设计本系统采用共阴极lh）,工作在动态显示方式，显示的位数设有8位。第一，段码位d-d6d5d4d3didido显示段fedcba第七，八位显示仪器号。本系统中采用的是矩阵式键盘，单片机系统中普遍使用非编码键盘，矩阵 式键盘是非编码键盘。键盘接口应该拥冇以下几个功能：a. 按键扫描功能，即检测是否有键呗按下。b. 产生相应的键代码（键值）。c. 消除按键抖动及多键按十。1. 键盘工作原理以3x3的键盘结构原理为例，其结构如图3-8所示。图3-8 3x3键盘原理图列线通过电阻接到+5v上。键盘上没冇键闭合的吋候，所冇的行线和列线断 开，列线yoy2呈高电平。键盘上某一个键闭合的时候，则该

41、键所对应的列线与行线会发生短路。例如当4号键按下闭合吋，行线xl和列线yl短路，此时列线 yl的电平由xl行线的电位来决定。如果把列线接到微机输入口，行线接到微机 输出口，在微机的控制下线都为高电平，则xo这行没有键闭合，如果读出的列 线状态不全为高电平，则为低电平的列线与x0相交处的键处于闭合状态；如果 xo这一行没冇闭合键，就使xi行线为低电平，检测该行线上冇无闭合键；以此 类推，直到最后一根列线都检测完。这种逐行逐列检査键盘状态的过程就被称 为对键盘的一次扫描。cpu对键盘扫描可以采取以下几种方式：程序控制的随机方式，cpu在空闲 吋扫描键盘。也可以采取定吋的控制方式，每隔一定吋间cpu

42、就扫描一次键盘。 也可以采用中断的方式，当键盘上冇键闭合，则向cpu请求中断，cpu响应中断 后，对键盘进行扫描，以识别一个键处于闭合状态，并对这个键输入信息做出 相应的处理。cpu对键盘上闭合键的键号确定，可以通过计算行线和列线的状态求得，也 可以根据行线和列线状态査表得。若xo为低电平，1号键闭合一次。tl和t2分别 为键的闭合和断开期间的抖动期，抖动时间的长短和开关的机械特性冇关系， 一般是510ms之间，t2为稳定闭合期，它的时间由操作员的按键动作确定，一 般是数百个毫秒到几秒。t0, t4为断开期。要保证cpu对键的闭合作一次处理，就一定要去除抖动，在键稳定闭合或断开的时候，读娶键的

43、状态,来判别到键由 闭合到释放时再作处理。2. 非编码键盘识别按键的方法有两种：第一种行扫描法，第二种线反转法。1) .行扫描法由行线发出低电平信号，如果该行线所连接的键没有被按k,则列线所接 的端口得到的就全是“1”信号，如果冇键被按下，则得到非全“1”的信号。 为了防止双键或者多键一起同时按k,再从第零行扫描到最后一行，如果发现 仅有一个“1”，则为有效键，否则就全部作废。在找到有效闭合键之后，读入 相应键值，然后转到对应的处理程序。2) .线反转法线反转法也是识别闭合键的一种常用方法，这种方法比行扫描法速度快， 但是在硬件上要求行线与列线外要接入上拉电阻。这种方法要先将行线作为输 出线，

44、列线作为输入线，行线输出全“0”，则读入列线的值，然后把行线和列 线的输出输入关系互换，并且再将刚刚读取到列线值从列线所接的端门输出， 再读取行线的输入值。则在闭合键所在的行线上值必为0。这样当一个键被按下 时，就一定可以读到一对唯一的行列值。本设计采用的是外接8x2键盘，键盘由16个键组成，其屮0-9数字用于各种 参数的设定，6个功能键分别是挤出机启动键、挤出机停止键、加热启动键、加 热停止键、设置键、确认键。3.3.3 485通信总线本系统采用的在要求通信距离为儿i米到上千米时，广泛采用rs-485串行总线标 准。rs-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发

45、器具 有高灵敏度，能检测低至200mv的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。rs-485 采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号 加以控制。rs-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用rs-485可以 联网构成分布式系统。rs-485的”节点数”±要是依”接收器输入阻抗”而定;根据规定，标准 rs-485接口的输入阻抗为2120q，相应的标准驱动节点数为32个。为适应更多节点的通 信场合，有些芯片的输入阯抗设计成1/2负载(>240q) , 1/4负载(2480q)甚至1/8负 载(>9600),相应的节点数可增加

46、到64个、128个和256个。以泓格的i/o模块为例， 每个485网络最多的节点为256个，加屮继1-7510后，每个485网只要工作在不同的波 特率：1200，2400, 4800, 9600, 19200, 38400，57600，115200 之下，就可以允许 相同的地址号。所以屮继模块不但可以使通讯距离增加，还可以增加节点数。泓格模块的 485网络中节点数最大为：256*8=2048个。3.3.4键盘单元单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路，以及专一的复位功能 外，其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。键开关状态的可靠输入：为了去抖动我采用软件方法，它是在检测

47、到有键 按下时，执行一个10ms的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电 平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响在这种行列式矩阵键盘非编码键盘的单片机系统屮，键盘处理程序首先执 行等待按键并确认有没有按键按下的程序段。在确认有按键按下之后，下一步 就是要识别哪一个按键按下。对键的识别一般有两种方法：第一种常用的逐行 扫描查询法；第二种是速度快的线反转法。对照图示的4*4键盘，说明线反转法工作原理。首先要辨别键盘中有米有 键按下，有单片机i/o 口向键盘送全扫描字，之后读入行线状态判断。具体的 方法是：向行线输出全扫描字0011，然后将全部列线都置为低电平，再将

48、列线的 电平状态读入累加器a中。当有按键按下时，总有一根行线电平被拉至低电平 而使行线不全都为“1”。判断键盘中哪个键被按下是通过将列线逐列罝低电平 后，检查行输入状态来实现的。方法是：先依次给列线输送低电平，然后查所 有的行线状态，全为“1”，则所按下的键不在此列；不全为“1”，则所按下 的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。键盘共有16个按键，用于方便设定温度。09数字按键，输入数字09；确认设置的确认，修改设置温度吋进行确认;清除开启设罝的清除，修改设罝温度时进行删除:开启电源关闭电源f1显示及设置转换到温度点1，按此按键后，显示预设置温度的数码闪烁；显示及设置转换到温

49、度点2,按此按键后，显示预设置温度的数码闪烁；表3-4键盘的按键分布p2. 001231)2. 14567p2. 289f1e2p2. 3清除开启关闭确定p2. 4p2. 5p2. 6p2. 7图3-10单片机控制信号其原理是：当继电器突然断电时，继电器产生很大的反向电流。二极管的作 用是将反向电流分流，使流过三级管8050的电流比较小，达到保护三极管8050 的作用。3.3.5电源输入部分控制系统主控制部分电源需要用5v直流电源供电，其电路如图6-1所示，把 频率为50hz、有效值为220v的单相交流电压转换成稳定的5v直流电压。其主要 原理是把单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路、

50、稳压电路转换成 稳定的直流电压。由于输入电压为电网电压，一般情况下所需直流电压的数值和电网电压的 有效值相差较人，因而电源变压器的作用显现出来起到降压作用。降压后还是 交流电压，所以需要整流电路把交流电压转换成直流电压。由于经整流电路整 流后的电压含有较大的交流分量，会影响到负载电路的正常工作。需通过低通 滤波电路滤波，使输出电压平滑。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受 电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得稳定性足够高的直流电压。木 电路使用集成稳压芯片7805解决了电源稳压问题。如阁3-11所示。470电源指示图3-11电源部分连线图第4章 系统软件设计4.1总体设计思想4.1.1

51、系统工作原理4.1.2系统程序设计方法选择（一）模块化设计方法在现代的工业控制环境屮，通常使用的应用程序的设计方法有：模块化设 计方法和结构化设计方法。1. 定义：将一个大的程序按功能分割成一些小模块，把一个程序分成具有 多个明确任务的程序模块，分别编制、调试后再把它们连接在一起形成一个完 整的程序，这样的程序设计方法称为模块化程序设计。2. 特点：单个程序模块易于编写、调试及修改，不同模块可以分配给不同 的程序员來编写及调试；程序的易读性好；修改可局部化。复杂系统化大为小， 化繁为简。3. 实用语言:c语言，plc语言，c+，汇编语言等。（二）结构化设计方法1. 定义：结构化程序设计以模块化

52、设计为中心，将待开发的软件系统划分 为若干个相互独立的模块，这样使完成每一个模块的工作变单纯而明确。2. 特点：循环结构就是重复的执行语句或者语句体，达到重复执行一类操 作的目的程序结构清晰，易于阅读、测试、排错和修改。3. 实用语言：c语言，fortran, pascal等语言。本程序采用模块化设计方法，主要包括：主程序模块、数据采集即处理子 程序模块、控制算法子程序模块、键盘显示程序模块等。4.1.3程序设计语言选择在现代的工业应用的环境屮，通常选择的编程语言有：机器语言、汇编语 言和高级语言。（一）机器语言1. 定义：机器语言是直接用二进制代码指令表达的计算机语言，指令是用 0和1组成的

53、一串代码，它们有一定的位数，并分成若干段，各段的编码表示不 同的含义。2. 特点：机器语言计算机可以直接识别，不需要进行任何翻译。3. 实用场合：机器语言的可读性很差，主要应用于cpu的内部工作指令， 也是一种cpu的指令系统，也称cpu的机器语言。（二）汇编语言1. 定义：将每一条机器语言指令用一串有比较清晰含义的符号来代替，用 符号进行程序设计，这样的语言称为符号语言或汇编语言，2. 特点：保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点，可有效地访问、 控制计算机的各种硬件设备；目标代码简短，古用内存少，执行速度快，是高效 的程序设计语言。3. 实用场合：70%以上的系统软件是用汇编语言编写的

54、。某些快速处理、 位处理、访问硬件设备等、某些高级绘图程序、视频游戏程序也是用汇编语言 编写的。（三）高级语言1. 定义：汇编语言依赖于硬件体系，且助记符量大难记，于是人们又发明 了更加易用的所谓高级语言。在这种语言下，其语法和结构更类似普通英文， 且由于远离对硬件的直接操作，使得一般人经过学习之后都可以编程。2. 特点：高级语言接近算法语言，易学、易掌握；使得设计出來的程序可 读性好，可维护性强，可靠性高；高级语言远离机器语言，与具体的计算机硬 件关系不大，因而所写出來的程序可移植性好，重用率高。3. 实用场合：高级语言的目标是面向应用，主要选择不同的高级语言编写 不同的应用程序，用于生产和

55、工作中等。本系统采用汇编语言编写程序。4.2主程序设计1c卡读卡器在校园一"通中一般有3种功能：消费终端、充值卡终端 及挂失卡终端机等。其中充值卡终端和挂失卡终端分别读出1c卡序列号，交给 服务器进行相关数据处理，并保存到服务器数据库中。消费终端机不但要读取 tc卡号交给服务器，还要从服务器数据库中下载与此卡号相对位的金额数据并 显示，以及对此数据进行消费运算处理，然后传冋服务器数据库（为了安全和管 理上的考虑，相关信息并不写入1c卡内）。本文主要以消费终端为例，因此程 序主要包括1c卡读操作程序、键盘扫描程序、显示程序、存储器读/写程序和 通信程抒。（1）主程序流程：主程序主要完成

56、系统变量的初始化，检测操作1c卡， 通过串口接收键值，与服务器建立通信，从服务器下载与卡号相关的信息并参 与运算和显示等，具体流程如图2所示。图4-1主体程序流程图(2) 键盘扫描流程：键盘扫描程序可以采用扫描法和反转法两种方式，本系统 键盘扫描功能模块是采用反转法实现的。这个方法实现起来比较方便，先置列 线为低电平，对行线进行扫描，查看是否有低电平出现。如果有就是有健按下， 再反转置行线为低电平，对列线进行扫描，查看是否有键按下。如果列线中有 低电平出现，就表示有键按下；否则，就是无键按下。利用这种方法可以得到 按键的扫描码，再根据扫描码查找键码表来确定按键的键码值，然后将键值通 过串口发送

57、到主控制器。键盘扫描程序的流程如图3所示。开始闭合键释放?根据扫面码杳找键码表发送键码到主控器图4-2键盘输入的流程图(3) 显示程序说明：根据图1,在显示电路中，用p1 口的3根i/o 口 线(p1. 0、p1. 1、p1. 2)分别提供时钟信号(cik)、串行数据(da)和使能信号 (en)。mc14499每一次可接收20位串行输人数据，前4位用于控制数码管的小 数点显示，后16位是4个数码管的bcd码输人数据。在每帧数据传送之前，必 须将en置0,然后传送20位数据。数据传送完后，再将en置1。(4) 对mifare卡的操作流程：本系统采用中断(int1)工作模式，即mcu 利用mifa

58、rcrc500提供屮断信息对其进行控制。另外，根据系统的需要，可以 采用査询方式对mifarcrcsoo进行操作。整个系统的工作由对mi fare卡操作和 系统后台处理两大部分组成。由于篇幅有限，本文只介绍对mifare卡操作流程。 mi fare卡的操作可以分为以下儿个步骤： 复位请求。当一张mifare卡片处在卡片读写器天线的工作范围之内时，程序员控制读写器向卡片发出“kequestall”(或“requeststd” )命令。 卡片的atr将启动，将卡片blocko中的卡片类型(tagtype)号共2字节传送给 读写器，建立卡片与读写器的第一步通信联络。如果不进行得位请求操作，读 写器对卡片的其他操作将不会进行。 反碰撞操作。如果有多张mifare卡片处在卡片读写器天线的工作