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1、石家庄铁道大学四方学院毕业设计基于单片机的射频卡收费控制器设计The Design of Based On The Single Chip RF Card Charging Controller 2021 届 电气工程 系专业 学号 学生姓名 指导老师 赵晓博 完成日期 2021年5月15日毕业设计成绩单学生姓名 学号 班级 专业 论文题目基于单片机的射频卡收费控制器设计指导教师姓名赵晓博指导教师职称讲师评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分辩论小组组长得分成绩： 院长(主任)签字： 年 月 日毕业设计任务书题目基于单片机的射频卡收费控制器设计学生姓名 学号 班级 专业 承当指导任务单位四方学院
2、导师姓名赵晓博导师职称讲师一、工程简介单片机与射频卡通信，读取射频卡里信息，并能对卡里内容进行更改。刷卡时，单片机读取卡数值信息并在模块上显示，对其内容加减操作后，显示操作后的数值。正确刷卡后，单片机控制消毒发生器和气泵开始消毒工作，十分钟后，全部停止。从而实现刷卡计费控制。此模块应用于生活中许多消费控制系统中，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。二、技术参数和要求使用无线读卡模块M101且用I2C通讯扇区1块0前四个字节放放置AA 55 80 FE四个字节作为卡片识别代码第5，6，7字节放置 MN NN TTMN代表可消费值MN=99NN每次扣除钱数TT代表一
3、次刷卡运行时间(TT=10分)两位数码管，四个指示灯电源灯，运行灯，继电器动作灯，报警灯操作要求1未刷卡时，数码管显示横线。2 刷无效卡时，报警灯闪烁，蜂鸣器响。3 刷有效卡但是可消费值MN=0时，报警灯常亮2秒，蜂鸣器响2秒。4 刷卡失败，蜂鸣器响且数码管显示Er。5 运行操作要求：1） 刷可消费有效卡时，数码管显示可消费值，1秒后，数码管显示扣除消费金额NN后的余额，继电器动作，运行灯闪烁。2） 期间如果卡中余额已经为0，那么在本次TT分钟计时结束后，继电器停止动作，数码管显示卡中余额00，运行灯常亮，两秒后恢复到未刷卡状态。三、结构框图电路分为三局部，单片机局部，读卡模块，继电器。单片机
4、局部，读取写射频卡，并在数码管上显示，控制指示灯，继电器。读卡模块，刷卡时，卡与读卡模块进行通信，模块有几根通讯线与单片机通讯，由此完成单片机对卡的读写操作。继电器，由单片机控制何时工作。上位机单片机按键和密码继电器读卡模块读卡写卡减1四、参考及查阅资料单片机按键检测，数码驱动。相关资料下载网站M101读卡模块PDF，非接触式射频卡PDF。I2C总线继电器资料五、进度方案第一周第二周 开题报告第三第四周 资料收集，方案设计第五周第七周 系统设计第八周 中期检查第九周第十二周 系统调试和论文撰写第十三第十四周 论文审核第十五周第十六周 辩论教研室主任签字时间毕业设计开题报告题目基于单片机的射频卡
5、收费控制器设计学生姓名 学号 班级 专业 一课题的研究背景射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)技术是20世纪90年代开始兴起的一种非接触的自动识别技术，利用无线射频方式进行非接触式的通信，实现对被识别物体的自动识别。信息化是当今世界经济和社会开展的大趋势，也是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节。射频卡属于智能卡，智能卡系统应用是社会信息化的一个重要方面。射频卡又叫非接触式IC卡，诞生于90年代初，是世界上最近几年开展起来的一项新技术，它成功地将射频识技术和IC卡技术结合起来，解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器件领域的
6、一大突破。由于存在着磁卡和接触式IC卡不可比较的优点，使之一经问世，便立即引起广泛的关注，并以惊人的速度得到推广应用。射频卡与接触式IC卡相比较，非接触式卡具有以下优点：可靠性高，操作方便，快速，防冲突非接触式卡中有快速防冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰，可以适合于多种应用加密性能好。随着科学技术的开展，制造水平的提高，集成电路的普及，人们将不同功能的装置模块化，并将它们设计在一个屏体中，提高了空间利用率，方便了设备的维护，合理的线路设计能减少元器件工作时产生的信号干扰，节约屏体空间，提高供电水平，使工作人员更方便的使用。此模块应用于生活中许多消费控制系统中，如公交刷卡，售饭收费系统，门禁
7、，电梯刷卡系统，交通收费，停车收费等。二、课题的国内外研究现状在国外，美国加州技术创新博物馆正使用射频卡识别技术来拓展和增强参观者的参观体验。他们给前来参观的访问者每人一个RFID(射频识别技术)标签，使其能够在今后其个人网页上浏览此项展会的相关信息；这种标签还可用来确定博物馆的参观者所访问的目录列表中的语言类别。该博物馆成立于1990年。自成立以来，就成为了硅谷有名又受欢送的参观地，并吸引了很多家庭和科技爱好者前来参观访问。每年大约能接待40万参观者。从参观者所做出的积极良好的反响看来，使用RFID标签是成功的。在未来的某一天，美国的技术创新博物馆可能会开发出一种展示品，用来探测RFID技术
8、对于整个世界的影响，他们正在努力地研究着。在国内，上海举行的会展数量以每年20%的速度递增。上海市政府一直在积极探索如何应用新技术提升组会能力，更好地展示上海城市形象。射频卡识别技术(RFID)在大型会展中应用已经得到验证，2005年爱知世博会的门票系统就采用了RFID技术，做到了大批参观者的快速入场。2006年世界杯主办方也采用了嵌入RFID芯片的门票，起到了防伪的作用。这引起了大型会展的主办方的关注。在2021年的北京奥运会上，RFID技术已得到了广泛应用。三、研究方案1、课题的主要工作本课题主要设计一套非接触式射频卡收费管理系统并实现。(1)设计单片机的程序编写单片机程序的功能要求为：能
9、实时读卡；对射频模块的输出数据信号进行正确的解码；对卡内数据操作正确无误，收费计算准确；一次刷卡只能收一次费，即卡放到感应范围内不管多长时间只能有一次收费操作；能响应上位机短消息命令，并将数据上传；能响应键盘输入；能利用数码管显示数据，能控制指示灯及运行继电器操作。(2)设计读卡模块主要是读写器的操作，完成对读写器的结构组成，还有射频卡与射频卡读写器之间的通信，了解射频卡与读写器是怎么样通过无线来接受和发出数据信号的，了解卡与读写器的通信原理读写器向射频卡发送射频调频信号，同时通过天线接收从射频卡返回载有射频卡所存信息的射频调制信号，经处理后传给射频控制设备，以便完成卡与读写器种类的选择。(3
10、)通讯将读卡模块用几根通讯线I2C总线与单片机进行通讯，由此完成单片机对射频卡的读写操作。(4)设计硬件选取单片机芯片型号，根据芯片型号设计硬件原理图；非接触式射频卡型号；读卡模块种类；通讯线的选取；继电器的型号2、 所采取的方法手段程序调试成功后，先进行仿真模拟，再完成硬件连接，最后在将软硬件连接起来。使用非接触技术传输数据时，很容易遇上干扰，使传输数据发生改变，从而导致传输错误，通常采用数据检错和纠错算法来解决。最常用的方法有奇偶校验、纵向冗余校验、循环冗余校验等，这些方法用于识别传输错误，并启动校验措施，或舍弃错误传输的数据，或要求重新传输有错误的数据块。四、 预期所到达的结果单片机程序
11、能够调试成功，仿真模拟成功，硬件的衔接成功，最后实现的功能要显现出来，即：未刷卡时，数码管显示横线；刷无效卡时，报警灯闪烁，蜂鸣器响；刷有效卡但是可消费值MN=0时，报警灯常亮2秒，蜂鸣器响2秒；刷卡失败，蜂鸣器响 且数码管显示Er。指导教师签字时间摘要随着电子信息技术的开展，智能卡已经在我们的生活中随处可见。射频识别卡正逐渐取代传统的接触式IC卡，成为智能卡领域的新潮流。射频识别系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别，对收费控制系统的开展起着极其重要的意义。本文介绍了射频卡的内部结构及其工作原理，通过射频卡在中国的应用与开展历程，对射频卡与无线读卡模块之间的通信即IC总线通信，读卡模块
12、与单片机的通信进行了深入的分析，经过奇偶校验来识别传输错误，利用模块化处理重点阐述了射频卡读写器软、硬件设计。根据自己所学的知识，提出自己对问题的解决对策，进一步推动收费控制系统的开展。整个设计完成后，经过自制电路板进行测试，实现了PCB板，结合软件进行调试，根本能满足设计要求，实现了对射频卡的注销，注册，充值，消费的功能。关键词：单片机射频卡读写器AbstractWith the development of electronic information technology,intelligent card is in everywhere in our life.Radio freque
13、ncy identification card is gradually replacing the traditional contact type IC card, a smart card trend. Radio frequency identification system of RF card and reader can be completed without contact between the recognition, the charging control system development plays a very important role.This pape
14、r introduces the radio frequency card inner structure and its working principle, through the radio frequency card application in China and development course, the radio frequency card reader module and wireless communication between IC bus communication, card reader module and MCU communication undertook thorough analysis, the use of modular treatment focuses on RF card
