校園一卡通在校車(chē)收費中的應用 - 脫網(wǎng)按次消費讀寫(xiě)器的開(kāi)發(fā)
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：徐鵬程 陳耿 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年11月28日
[文章內容簡(jiǎn)介]：近年來(lái)，校園內實(shí)現一卡通管理已經(jīng)成為校園管理發(fā)展的必然趨勢，它替代了現行校園日常生活中使用的教師工作證、學(xué)生證、借書(shū)證、醫療卡、上機卡、與現金交易相關(guān)聯(lián)的食堂飯卡、澡票等， 因此， “校園一卡通系統” 建設程度的高低將從一個(gè)側面反映出現代高校信息化的快慢。
近年來(lái)，校園內實(shí)現一卡通管理已經(jīng)成為校園管理發(fā)展的必然趨勢，它替代了現行校園日常生活中使用的教師工作證、學(xué)生證、借書(shū)證、醫療卡、上機卡、與現金交易相關(guān)聯(lián)的食堂飯卡、澡票等， 因此， “校園一卡通系統” 建設程度的高低將從一個(gè)側面反映出現代高校信息化的快慢。
1 設計思想
校內現已實(shí)現校園一卡通，但IC卡讀寫(xiě)機都是用網(wǎng)線(xiàn)與服務(wù)器連接起來(lái)的，即時(shí)通信，進(jìn)行數據處理，而校車(chē)上的IC卡讀寫(xiě)機不能進(jìn)行即時(shí)通信，而且消費金額不用人工確定，是按次進(jìn)行扣減，我們在現有的IC卡讀寫(xiě)機上進(jìn)行設計。使之能實(shí)現讀寫(xiě)器脫離服務(wù)器單獨工作，按次消費，消費后不記帳，只在卡上扣減消費額，正確扣款顯示余額，對卡余額不足或其他不允許扣錢(qián)情況，有錯誤提示功能。
2 硬件設計
硬件設計部分分別從非接觸式IC卡和IC卡讀寫(xiě)器來(lái)分析。
2．1非接觸式Ic卡
由于該卡在支付乘車(chē)款按次消費時(shí)，消費后不記帳，只在卡上扣消費額，那么我們在其他現金交易相關(guān)聯(lián)的地方消費時(shí)，例如食堂用餐，食堂的IC卡讀寫(xiě)器是聯(lián)網(wǎng)的，與服務(wù)器即時(shí)通信，進(jìn)行數據交換，就會(huì )出現服務(wù)器中的金額與卡中金額不符，系統出錯。那么我們就有必要在Ic卡中開(kāi)辟出另外一個(gè)存儲空間用來(lái)專(zhuān)門(mén)存儲乘車(chē)款。
以Mifare IC卡為例，存儲容量為8192位，分16個(gè)扇區，每個(gè)扇區由4塊組成，每塊有16個(gè)字節。每個(gè)扇區都在第4塊的前6個(gè)字節保存密碼A，最后6個(gè)字節存儲密碼B，中間余下的4個(gè)字節是存取控制字。根據IC卡的存取控制方式，每個(gè)讀／寫(xiě)指令周期只能訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)塊，所以數據存儲時(shí)采用不跨塊存儲方式。以8421碼存儲方式，每塊可以存儲32位十進(jìn)制數字，對于一卡通用戶(hù)來(lái)說(shuō)，一個(gè)塊的存儲容量就綽綽有余了。所以將0-9塊作為主存塊，1號塊作為備份塊，3號塊作為
備用。由于在這16個(gè)扇區中，00塊是廠(chǎng)商代碼，已經(jīng)固化，不可以改寫(xiě)，這樣MifareIC卡可以化分出1 5個(gè)完全一致的獨立分區(即錢(qián)包)。
發(fā)卡中心對不同的應用部門(mén)設置不同的存取控制字(4bit)和密碼A，B，注意其每一位的格式，發(fā)卡時(shí)寫(xiě)入對應位置后生效。不同類(lèi)型的讀寫(xiě)機不能訪(fǎng)問(wèn)與自己無(wú)關(guān)的扇區。這樣就解決了乘車(chē)款與其他消費款共存的問(wèn)題。如表1。
2．2 IC卡讀寫(xiě)器
讀寫(xiě)器又稱(chēng)PCD(Proximity Coupling Device)，具有讀寫(xiě)功能。主要由讀寫(xiě)模塊，天線(xiàn)， 顯示模塊， 電源等部分組成。
(1)讀寫(xiě)模塊
荷蘭Philips公司的讀寫(xiě)模塊MCM(mifare coremodule，指Mifare核心模塊)主要有兩種型號：MCM200和MCM5O0。這兩種智能模塊均被用于讀寫(xiě)Mifarel非接觸式IC智能射頻卡的讀寫(xiě)器中，負責讀寫(xiě)器中對非接觸式IC智能射頻卡片的讀寫(xiě)功能。單片機MCU是通過(guò)對讀寫(xiě)模塊MCM 內核特殊的內存寄存器的讀寫(xiě)來(lái)控制MCM 的。MCM 實(shí)際上是MCU與非接觸式IC智能卡(射頻卡)之間信息交換的中介。無(wú)論讀取卡片上的數據，或寫(xiě)進(jìn)卡片上的數據均須通過(guò)MCM 傳遞。對一個(gè)非接觸的數據載體的讀、寫(xiě)操作是嚴格按照“主一從原則” 來(lái)進(jìn)行的。這意味著(zhù)，讀寫(xiě)器和應答器的所有動(dòng)作均有應用軟件來(lái)控制。因此在一個(gè)分層系統結構中，
應用軟件是作為主動(dòng)方，而讀寫(xiě)器則作為從方只對應用軟件的讀寫(xiě)指令做出反應。
為了執行應用軟件發(fā)出的一條指令，讀寫(xiě)器會(huì )與一個(gè)應答器建立通信。而相對于應答器，此時(shí)的讀寫(xiě)器是主動(dòng)方。應答器只響應讀寫(xiě)器所發(fā)出的指令，從不自主活動(dòng)。由應用軟件向讀寫(xiě)器發(fā)出的一條簡(jiǎn)單的讀取命令，此時(shí)會(huì )在讀寫(xiě)器和某個(gè)應答器之間觸發(fā)一系列的通信步驟。
(2)天線(xiàn)
天線(xiàn)部分是用來(lái)與卡片上的天線(xiàn)進(jìn)行耦合，整個(gè)卡片是由RF射頻接口電路和數字電路兩個(gè)部分構成，卡片上沒(méi)有電源，工作時(shí)的電源由讀寫(xiě)器的天線(xiàn)向Ic卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內有一個(gè)LG串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫(xiě)器發(fā)射的頻率相同，這樣在電磁波激勵下，L G 諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個(gè)電容內存儲， 當所積累的電荷達到2V時(shí)，此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內數據發(fā)射出去或接收讀寫(xiě)器的數據 射頻卡使用不同的頻段來(lái)通訊，在非接觸式Ic卡中最常使用的頻率是l3．56MHz。
(3)顯示模塊
由于一卡通Ic卡讀寫(xiě)器采用的是模塊化設計，模塊間的通信采用IIC總線(xiàn)聯(lián)接，所以一卡通IC卡讀寫(xiě)器顯示模塊也是一個(gè)獨立的單片微機系統。
一卡通IC卡讀寫(xiě)器要求具有前后兩塊顯示屏，每個(gè)顯示屏能顯示六個(gè)漢字詞組和兩排數碼顯示，每排數碼顯示要求能顯示8個(gè)帶小數點(diǎn)數字。
(4)電源部分
本系統中顯示器使用16 X 4的LED，最大功耗電流為：
最大功耗電流：(6+6)X 6mA+6mA ×8X 8 X 4=l608mA
若采用5V 電源，則顯示部分功耗就達8 W ，再加上其它部份供電，系統就得選用20W 的電源。為此，我們采用3．3V電源，這時(shí)顯示部份功耗降為5．3W，再加上其它部份供電3W，我們就可選用10W 的開(kāi)關(guān)電源。這樣既減小了成本，也減小了系統的發(fā)熱，減少了故障的發(fā)生。所以我們選用汽車(chē)自帶的12V電源，提供5V和3．3V兩種電壓輸出，5V供電滿(mǎn)負荷0．8A，4W；3V供電滿(mǎn)負荷1．6A，5W。
3 軟件設計
我們使用現有的連網(wǎng)消費的讀寫(xiě)機作硬件，只按功能要求修改讀卡板軟件。模塊軟件采用V7．0版C5l語(yǔ)言模塊化方式編寫(xiě)。
3．1 8958單片機中斷．內存資源分配本模塊采用了定時(shí)器T0中斷、串口中斷、讀卡外部中斷。
3．2 開(kāi)機自檢
開(kāi)機自檢時(shí)，保證PC機通訊、顯示通訊、EEPROM 讀寫(xiě)、RC500初始化等部件正常工作，并完成聲、光、顯示提示。
3．3軟件流程
3．4通信協(xié)議
3．4．1幀格式
起始、長(cháng)度、機號、機型及命令．數據、校驗、結束
起始、結束：l字節，
長(cháng)度：l字節(0-127)最高位為l表示后面還有l字節或2字節(128-16383)
機號：2字節l6進(jìn)制，產(chǎn)品唯一編號(上傳為源機號，下傳為目的機號)；
命令：l 字節
校驗：累加和校驗
3．4．2 命令
(1)系統命令(下傳)
設置讀寫(xiě)器參數，該數據存于EEPROM中，掉電保護，無(wú)需每次初始化都設置。長(cháng)度為1 6字節：0區．1 5區A、B密鑰，等待時(shí)間，重發(fā)次數，告警線(xiàn)K A ，每次消費金額(單位角)。
W LT復位命令，無(wú)數據。
ICK R／W 復位命令，無(wú)數據。
設置IP地址命令，新IP地址4字節，16進(jìn)制。
(2)應答命令
3E／3F：ACK／NAK(通信正確與錯誤)；為提高在汽車(chē)的適應能力，包括用戶(hù)的各類(lèi)特殊要求，抗干擾，抗惡劣環(huán)境，除硬件上采用監控電路外，在軟件上還采取了指令冗余和軟件陷阱。
4 結語(yǔ)
本論文主要探討的是在校園一卡通基礎上，開(kāi)發(fā)了運用在校車(chē)上收費的脫網(wǎng)按次消費校園IC卡讀寫(xiě)器，在此基礎上，可由校園管理部門(mén)對校園所有活動(dòng)進(jìn)行統一管理，提高管理效率，避免其他部門(mén)“各自為政”，減少重復投資，降低系統總成本，達到全面優(yōu)化的目的。
本文關(guān)鍵詞：校園一卡通,收費,讀寫(xiě)器
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