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1、摘要摘 要本文介绍了一个射频卡计费控制器的设计方案。本设计是以射频技术为核心，以单片机为控制器的非接触式IC卡读写器在消费系统中的应用。文章详细介绍了该系统的硬件组成、软件数据处理。非接触式IC卡计费控制器是一种集计量功能及控制功能为一体的装置，是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、非接触式IC卡技术对用水量进行计量并能进行用水数据传递及结算交易的新型装置。首先本文介绍了射频识别技术和射频卡系统的概况，详细说明了非接触式射频卡的结构、原理及Mifare1射频卡与读写器间的通信。重点介绍了射频卡读写器的硬件电路设计，包括设计单片机和阅读芯片MF RC500之间的连接和控制方式；MF RC500
2、与天线之间的连接控制方式；显示电路模块设计；水量检测及电磁阀控制设计；余额不足报警及有IC卡显示电路设计。软件主要内容是对射频卡读写操作程序的设计开发，给出了终端读写器主程序和各功能模块的软件设计以及总体流程、各分支流程。最后，对课题中所作的工作进行了总结。关键词：非接触式射频卡，MF RC500芯片，流量计费，单片机- 9 -AbstractAbstractThis paper introduces a design scheme of RF IC card charging controller. The design is based on the radio frequency tec
3、hnology as the core, to single-chip microcomputer as the controller of contactless IC card reader in expense system application. The paper introduces the hardware composition, software data processing. Non contact type IC card charging controller is a set of measurement functions and control functio
4、ns of the device, is a use of modern microelectronic technology, modern sensor technology, non-contact IC card technology the use of water metering and water use data transfer and settlement transaction model. Firstly, this paper introduces the radio frequency identification technology and radio fre
5、quency card system overview, a detailed description of the non-contact radio frequency card structure, principle and Mifare1RF card and reader communication. Mainly introduces the radio frequency card reader hardware circuit design, including the design of MCU and MF chip RC500read and a connection
6、between the control mode; MF RC500and connected between the antenna control display circuit module; design; water detection and electromagnetic valve control design; balance deficiency alarm and display circuit design of IC card. Software is the main content of RF card read and write operations prog
7、ram design and development, gives the terminal reader main program and each function module of the software design and the overall process, each branch of the process. Finally, on the subject of the work are summarized.Keyword: Radio Fequency Card, MF RC500 Chip，Flow metering,Single chip microcontro
8、ller目录目录摘 要IAbstractII第一章 概述11.1课题的背景1第二章 射频识别卡22.1 引言22.2 射频识别应用系统的基本构成22.3 非接触式射频卡42.3.1 Mifare 1射频卡的工作原理42.3.2 Mifare 1卡的组成42.3.3射频卡的通信7第三章 射频卡读写器的硬件电路设计83.1射频卡计费供水控制器的方案选择83.1.1 方案一概述83.1.2 方案二概述93.2 射频卡计费供水控制器的硬件系统设计103.2.1 硬件系统组成方案103.3 MCU模块113.4 通讯模块113.4.1 通讯模块的选择113.4.2 MAX485简介123.5 电磁阀驱动
9、模块设计133.6 报警电路设计143.7 流量检测模块设计15 3.7.1原理分析153.8 时钟电路模块设计163.9 显示电路模块设计17 3.9.1驱动器的选择及MAX7219简介173.10 电源模块设计193.10.1 X34063芯片简介193.10.2 DC12V电源转换电路203.10.3 DC5V电源转换电路213.11 读写电路模块设计213.11.1 MFRC500芯片简介213.11.2 MF RC500与AT89S52接口电路243.11.3 天线设计25第四章 射频卡读写器的软件设计264.1总体流程264.1.1 用户卡处理流程264.2对IC卡操作流程29结论
10、31参考文献32致谢33附录34第一章 概述第一章 概述1.1课题背景我们的社会在不断进步，科技更新的速度也越来越快，人们对水的需求也越来越多，但是，伴随着一天天加剧的污染问题，我们所能喝到的干净水也逐渐减少。根据调查显示，淡水使用的数量与日俱增，已经是过去淡水使用量的很多倍。在当今时代，平均来说，5人当中可能就有一个人因为没有水资源而困扰。根据研究表明，中国有多数城市面临着水资源的缺乏。城市中居民缺少水的使用。对于这样的水资源缺乏的现状，全球各国都在寻找合适方式来解决这个问题。这个时候水的就充分体现出来。杜绝水资源浪费，通过价格方式来管理水资源问题就显得尤其重要。正因如此，我们需要利用高科技
11、技术，利用现代化手段来解决我们所面临的水资源匮乏问题。IC卡在市场的应用和推广就能把让这个问题更加简单有效。 在当今社会中，越来越多的使用着形形色色的卡，如常见的乘车卡、饭卡和电话卡。对于这些卡，以其记录信息的方式不同可以分为光点卡、磁卡、磁条卡、条码卡和IC卡。在以上各种卡中f，IC卡具有更高的数据安全性，因而应用最为广泛。伴随着信息和服务产业的全球化进程的加快，人类已经熟悉了方便，便捷的东西。对安全的要求也比较高。所以这个时候，IC卡的出现就更能直接体现出它的方便、安全的作用。这种非接触式IC卡就是通过射频电磁感应原理而产生的。它应用起来十分方便，就是把它放到所匹配的读卡器附近感应读取而获
12、得数据。它在使用中非常方便、快捷，不易损坏。有广泛的应用前景。尽管对射频技术实现手段依然有很多不同的意见，但是现实中我们发现，IC卡智能水表已经遍布大街小巷。从最近的情况来看，许多大型城市已经开始着手改造IC水表的工程。很多大型企事业单位，公共场所也在如火如荼的进行IC卡水表工程的改造。这样大的市场潜力已经被很多商家所发现，所以IC卡工程及其火爆。另外。Ic卡智能水表经历了多年的发展，无论是技术上还是市场上，都已经具有为其开发应用的条件。第二章 射频识别卡2.1 概述 IC卡是集成电路卡（Integrated Circuit Card)的英文简称,有些国家和地区称之为灵巧卡( Smart Ca
13、rd) 、芯片卡(ChipCard) 或称为智能卡( Intelligent Card) 。就是将一片专用集成电路镶嵌于符合ISO/IEC7816标准的基片中，即制成一片IC卡，它包含了微电子技术和计算机技术,作为一种成熟的高技术产品,IC卡提高了人们生活和工作的现代化程度,已成为一个国家科技发展水平的标志之一。而IC卡分为接触式与非接触式。非接触IC卡又称射频卡、感应卡，是世界上近几年发展起来的一项新技术，同时也是射频识别技术和IC卡技术有机结合的产物。它由IC芯片和感应天线组成，并完全密封在一个标准尺寸的卡片中，无外露部分，而且它的读写通过射频电磁波的发射与接受来完成，解决了无源(卡中无电
14、源) 和免接触这一难题,是电子技术应用领域的一大突破。 在很多领域中，射频卡都是应用其中，而且十分广泛。目前在国际标准(ISOIEC 14443A标准)中Mifare 1 RF(以下简称MFl)非接触式接口标准已经所列其中。在中国与MFl技术相关的应用也越来越广泛。现在的很多学校、企业已经把一卡通平台作为平时运行所必备的，利用射频卡进行日常生活中所用触及的应用，把整个平台的统一性和规范性体现出来，大大改善了学校，企业的运行规范。射频识别技术(Radio Frequency Identify,简称“RFID”) ,原理是一定频率的射频信号在阅读器通过天线发出，这是进入磁场时产生感应电流的标签能够
15、获得能量，把自身编码等信息发送出去，然后被读取器所读取并且解码后送出去进行微处理。2.2 射频识别应用系统的基本构成一般来说，射频识别应用系统包括三部分：标签（tag）、阅读器（reader）和天线（antenna）。射频识别应用系统的组成结构如图2-1所示。 标签标签由耦合元件和IC芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。RFID标签被分为主动标签和被动标签。对于主动标签来说，它自己有电池对其提供电力，占据空间较大并且传输距离较远，比被动标签的成本要高很多，也称为有源标签。另外，对于被动标签来说，它是能够获得由阅读器产生的磁场中工作所需的能量，所以成本较低并且还拥有较长的使用寿命，比起主动标签来说它所占据空间很小，重量很轻，所读写的距离较近，也称为无源标签。图2-1射频识别系统的组成结构图 阅读器 阅读器也叫信号接收机，它的作用是读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式 天线 天线的作用是发送并接收射频无线电波，以便将标签的编码信息传到阅读器。需要注意的是，在实际应用中，除了系统功率，天线的形状和相对位置也会影响数据的发送和接收。2.3 非接触式射频卡 2.3.1 Mifare 1射频卡的工作原理 工作原理：非接触式IC卡本身是无源的，
