RF卡收费系统设计与实现.docx

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1、摘要随着智能技术的高速发展普遍推广，在国家机关、学校、公安部门的信息管理中引入智能卡应用系统正逐步成为一种趋势。作为其一员的RF卡在各类收费管理系统中也不甘示弱，其充当着重要的“电子货币”的角色，广泛地应用于食堂、超市等收费系统中，用于控制现金的直接流通。这一功能有效的解决了传统的货币流通所带来的不卫生、零钱不够找等一系列让管理者费尽脑筋的疑难问题。本文利用STC89C52作为主芯片，液晶12864作为人机交互界面，采用非接触式RC522作为RF卡刷卡模块，系统还加入了手机终端APP功能，主要功能是可以对RF卡进行登记注册和删除授权，对于己经注册登记的RF卡可以进行充值、余额查询、支付消费。加

2、上其他一些简单的外围电路，通过编写单片机源代码和设计硬件电路，最后做出RF卡收费系统。关键词：智能；信息管理；RF卡；收费AbstractWiththerapiddeve1opmentandpopu1arizationofinte11igenttechno1ogy,ithasgradua11ybecomeatrendtointroduceinte11igentcardapp1icationsystemintotheinformationmanagementofstateorgans，schoo1sandpub1icsecuritydepartments.RFcard,asoneofitsmem

3、bers,isnottobeoutdoneina11kindsofchargemanagementsystems.Itp1aysanimportantro1eofe1ectronicmoneyandiswide1yusedincanteen,supermarketandotherchargesystemstocontro1thedirectf1owofcash.Thisfunctioneffective1yso1vesthetraditiona1currencycircu1ationbroughtbytheunhygienic,changeisnotenoughtofind,andaserie

4、sofdifficu1tprob1emsthatmanagershavetothink.BasedonSTC89C52asthemainchip,1CD12864ashuman-computerinteractioninterface,usingnon-contactRC522asRFCARDSmodu1e,thesystema1sojoinedthemobi1etermina1APPfeatures,mainfunctionistoRFcardisauthorizedtoregisterandremoveICcardhasa1readyregisteredcanbeprepaidphone,

5、ba1anceinquiries,paymentconsumption.Inadditiontosomeothersimp1eperiphera1circuit,throughthepreparationofSCMsourcecodeanddesignofhardwarecircuit,fina11ymakeRFcardchargingsystem.Keywords：Inte11igentInformationmanagementRFcardCharge摘要IAbstractII第1章绪论51.1 课题背景51.2 目的和意义51.3 国内外发展现状61.3.1 国外发展现状61.3.2 国内

6、发展现状61.4 课题基本内容7第2章系统方案选择82.1 系统整体方案82.2 主控制器的选择92.3 显示模块选择102.4 RF1D模块的选择112.4.1 电子标签分类112.4.2 读卡器的选择112.5 无线模块的选择122.5.1 NRF905模块122.5.2 ESP8266WiFi模块132.5.3 HC-05蓝牙模块142.5.4 无线通信方式的比较15本章小结15第3章系统硬件设计163.1 主控制器硬件设计163.1.1 时钟电路173.1.2 复位电路183.1.3 存储器的分配183.2 显示模块硬件设计193.3 射频识别模块硬件设计203.4 无线模块硬件设计2

7、13.5 存储设备硬件设计21本章小结23第4章系统软件设计244.1 系统软件开发环境244.1.1 单片机软件开发环境244.1.2 终端APP的开发环境254.2 主程序软件设计264.3 按键程序软件设计274.4 显示程序软件设计284.5 终端APP软件设计294.6 注册和删除卡片程序设计304.7 充值和扣费程序设计31本章小结33第5章系统调试345.1 硬件程序调试345.1.1 硬件环境345.1.2 硬件调试345.2 软件程序调试355.3 软硬件联调36本章小结37结论38致谢38参考文献40附录1译文42附录2英文参考资料43附录3硬件原理图45附录4程序代码46

8、第1章绪论1.1 课题背景射频识别卡技术是最近几年发展起来的一项新技术。它是将无线识别技术和RF卡技术集于一体，成功解决了无源（卡中无电源）和非接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。随着社会经济和科技的发展，非接触式RF卡技术已广泛地应用于各种行业，特别是公共交通、无线通信、身份识别、金融交易和安全防卫等行业。门禁系统是一种管理人员进出的数字化管理系统，非接触式RF卡由于其较高的安全性、较好的便捷性和性价比成为收费系统的主流。感应技术的飞速发展，给人们生活所带来的方便随处可见，当前在许多学校和机关等企事业单位的公共食堂、商场、酒店等消费场所，大家可以看到一张电子卡代替了传统的饭票、现金，使得

9、就餐变得非常的方便、卫生，同时也使得消费管理现代化得以实现。RF卡收费管理系统采用射频读写技术，主要应用于：学校、机关单位、企业和工厂的餐厅、商场等营业场所。RF卡产品广泛应用于不同行业、不同地区、不同规模和不同要求的用户，在开发智能RF卡技术上充分从用户角度出发，综合经济实用、系统安全、技术先进、工作可靠和扩容升级等诸多因素，制定最佳的产品实施方案，使管理工作步入一个新的起点。1.2 目的和意义随着人们生活水平的提高，人们对生活中的方便性提出了更高的要求。在现实社会中常常会形成一些相对集中的人群及其对应的某些固定行为，如：小区公共停车场的管理收费，学校学生的校园收费，计算机房的上机收费等。对

10、于这样的收费行为人们希望有一种简单、安全、实用的方式以取代目前的现金或票证收费。RF卡收费系统采用射频读写技术，主要应用于：学校、机关单位、企业和工厂的餐厅、商场等营业场所。RF卡收费系统广泛应用于不同行业、不同地区、不同规模和不同要求的用户，在开发智能RF卡技术上充分从用户角度出发，综合经济实用、系统安全、技术先进、工作可靠和扩容升级等诸多因素，制定最佳的产品实施方案，使管理工作步入一个新的起点。RF卡具有可靠性高、抗干扰强、耐腐蚀、可反复擦除/编程、保密性好、读写设备简单、便携等优点已经广泛应用于金融、医疗、电信、汽车等领域，是替代上述传统收费方式的新型介质。在国家机关、学校、公安部门的信

11、息管理中引入智能卡应用系统正逐步成为一种趋势。作为其一员的RF卡收费系统也不甘示弱地充当着重要的角色，广泛地应用于食堂、超市等收费系统中，用于控制现金的直接流通。这一功能有效的解决了传统的饭票流通所带来的不卫生、零钱不够找、工作人员偷饭票、学生伪造饭票等一系列让管理者费尽脑筋的疑难问题。由于RF卡收费系统在安全性、可靠性、使用寿命和对环境的适应方面均优于其它系统，克服了以往光电卡、磁卡、条码卡信息外露、易伪造、不安全等缺点，使得它逐以风靡全球。为此它也正朝着单方面应用（电子货币）向一卡多用的方向延伸和发展，并且具备技术的成熟性和实用性，对加强资金管理、提高管理水平和效率起到重要的促进意义。1.

12、3 国内外发展现状1.3.1 国外发展现状现在国际ISO拟定了主要两个非接触RF卡国际准则，一个菲利蒲和西门子的公司的TYPEA标准，另外一个则是摩托罗拉和意法半导体公司的TYPEB标准。两个标准各有各的优点和缺点。然而TYPEA标准则是目前运用较多的一种标准M1FARE标准。TYPEB与A的主要不同是卡跟读写器的调制方式的差异。而TYPEA采用的则是间断的调制原理，信息为“1”时，即有信号传到卡，信息显示是“0”时，则就无信号传到卡，并且时间的间隔非常短暂，基本不会影响到卡的正常工作。用这种方式信息区别会很明显，而且受环境影响的可能性小，很难会误操作。然而缺点就是在不断地传输能量到非接触卡的

13、时候，能量会有几率发生波动。在收费系统的使用中，打卡时间又极短，错误信号发生的机率越小越好，因此，采用TYPEA相对来会好很多。而且，鉴于国情影响，在较短时间里使用非接触CPU卡的可能性小，而使用逻辑加密卡，因为使用非接触逻辑加密卡时，没有CPU在工作，所以对能量的持续性要求很强，因此TYPEA可以很好胜任这份工作。1.3.2 国内发展现状如今，接触式RF卡在人们的日常生活中得到了普遍的应用，在接触式RF卡的普及过程中逐渐发现了许多的弊端：卡在读写器上经常拔插造成的磨损导致接触不良，从而引起数据传输错误，并且卡与读写器之间的磨损也大大缩短了卡和读写器的使用寿命；另外，接触式RF卡的通讯速率较低

14、，再加上插拔卡的动作延误，造成每一笔交易需要较长时间的等待。越来越多的应用除了对非接触卡的接口提出了要求，还对传统非接触卡的应用开发提出了进一步的要求。原来非接触卡的指令比较简单，功能比较少，要完成一个复杂的操作如建立一个文件需要对非接触卡的数据结构十分了解而且要编写许多条指令。特别是非接触卡中存放的许多资料是比较敏感的，如金额之类，在对这些资料进行读写时，如果发生意外使操作中断，如何正确恢复资料是一个很头痛的问题，这需要很高的软件技巧，所有这些大大阻碍了非接触卡的应用开发。收费系统中非接触式RF卡是应用潜力最大的领域之一。我国一些城市自2013年开始也采用非接触式RF卡电子车票管理系统，但在

15、很多城市中并没有普及。其中有人们不了解RF卡优势的原因，同时也有收费系统做的不太理想的原因，如环境恶劣系统不稳定等。1.4 课题基本内容随着社会的不断向前推移，人们生活水平的不断提高也就意味着人们的收费水平也有了很大的提高，商家应用于生活中许多收费控制系统中的收费系统也有很大的改进，如公交刷卡，售饭收费系统，门禁，电梯刷卡系统，交通收费，停车收费等，基于庞大的市场需求，本课题设计出一套RF卡收费系统，系统利用单片机作为核心控制器，通过RF1D射频识别器来读取用户的RF卡，可以实现对RF卡进行注册注销、注册过的RF卡为有效卡，刷卡可显示余额、收费金额等，未注册的卡刷卡会触发报警提示，对注册过的RF卡可以进行充值、收费等操作，扣费金额可通过按键进行调整，收费完毕可以显示卡内的余额、累计收费金额、卡号等。同时系统具备无线模块，可通过无线模块与后台管理系统相连接，在后台管理APP中，可以读到RF卡号，余额，收费金额，以及对用户进行充值扣费功能。1.1 系统方案选择系统的方案选择对于本系统来说是非常重要的部分，是嵌入式系统设计的开始，在方案选择中需要依据系统功能，设计系统方案，选择出适合本系统的一套硬件和软件方案，本章主要对本系统的方案选择详细介绍。1.2 系统整体方案本设计以单片机为核心器件，结合按键电路、RF1D刷卡模块、液晶显示屏、