基于單片機(jī)與RFID技術(shù)的公交車刷卡系統(tǒng)課件

基于單片機(jī)與RFID技術(shù)的公交車刷卡系統(tǒng)

姓名：陳浩

指導(dǎo)老師：侯俊欽2013年5月1日基于單片機(jī)與RFID技術(shù)的公交車刷卡系統(tǒng)引言

隨著社會發(fā)展的步伐越來越快,城市的人口也隨之急劇增長。這種情況下，公共交通成為了人們出行的首選工具，既可以節(jié)能減排保護(hù)環(huán)境又不用焦急的等待那私家車擁擠的長龍。為了大家能更方便快捷舒適的乘坐公交車，就設(shè)計(jì)出來一種公交車刷卡系統(tǒng)。引言隨著社會發(fā)展的步伐越來越快,RFID技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩rRFID相比傳統(tǒng)的識別系統(tǒng)具有信息量大，通過無線通信方式可重復(fù)讀寫數(shù)據(jù)，保密性極好，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，使用壽命更長。RFID技術(shù)在國外的發(fā)展較早也較快，在美國、英國、德國、瑞典、日本等國家目前都有成熟且先進(jìn)的RFID系統(tǒng)。其中低頻近距離RFID系統(tǒng)主要集中在125KHz、13.56MHz，高頻遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)主要集中在UHF頻段915MHz、2.45GHz、5.8GHz，UHF頻段遠(yuǎn)距離系統(tǒng)在北美得到了很好的發(fā)展，在歐洲有源2.45GHz得到了較多的應(yīng)用，5.8GHz在日本和歐洲均有較為成熟的有源RFID系統(tǒng)。RFID技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩rRFID相

國內(nèi)RFID讀卡器按照應(yīng)用場合的不同出現(xiàn)全面發(fā)展的態(tài)勢，有讀寫器模塊便攜式讀寫器、超高頻（UHF）讀寫器、高頻讀寫器、雙頻標(biāo)簽讀寫微波讀寫器、低頻讀寫器等各種各樣的產(chǎn)品供應(yīng)，這些產(chǎn)品有適合遠(yuǎn)距離讀寫、有近距離讀寫的。他們都有一個共同的特點(diǎn)，同質(zhì)化嚴(yán)重，各產(chǎn)品之間的差別不大，性能也相近，基本上采用讀卡器芯片加單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，而核心技術(shù)并不在自己手中，缺乏成套系統(tǒng)的自主知識產(chǎn)權(quán)。國內(nèi)RFID讀卡器按照應(yīng)用場合的不同出公交車刷卡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)mcu射頻處理模塊天線LCD12864

顯示屏提示音模塊按鍵時(shí)鐘模塊MIFAREIC卡公交車刷卡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)mcu射頻處理模塊天LCD12864一.MCU模塊本系統(tǒng)中采用的主控芯片為Atmel公司生產(chǎn)的AT89S52芯片，AT89S52是一款低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。AT89S52一共由40個引腳，其中有32個I/O口即：P0口(39—32引腳)，P1口（1—8引腳），P2口（21—28引腳），P3口（10—17引腳），另外，第9引腳為復(fù)位，第18和19引腳為外部晶振輸入口，第20和40引腳分別為GND和VCC,第29,30和31引腳與外部存儲器有關(guān)。一.MCU模塊本系統(tǒng)中采用的主控芯片為Atmel二.顯示模塊系統(tǒng)的顯示模塊采用的是LCD12864液晶屏LCD12864液晶顯示屏分為兩種類型：一種是帶字庫的，一種是不帶字庫的。本系統(tǒng)中采用的是帶字庫的屏幕。12864液晶屏的通信方式有種：一種是并行通信，一種是串行通信。由于并行通信傳輸數(shù)據(jù)速度快，因此本系統(tǒng)中12864與MCU的通信方式采用的是并行通信。80H81H82H83H84H85H85H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH二.顯示模塊系統(tǒng)的顯示模塊采用的是L系統(tǒng)開機(jī)效果圖：系統(tǒng)開機(jī)效果圖：三.時(shí)鐘模塊

本系統(tǒng)的時(shí)間顯示采用的是DS1302時(shí)鐘芯片，DS1302是美國DALLAS公司推出的一種低功耗、帶RAM、高性能的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對日、月、年、周、秒、分、時(shí)進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與MCU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。各引腳的功能為：Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2<Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電。三.時(shí)鐘模塊本系統(tǒng)的時(shí)間顯示采用的是DS1302

SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入

與輸出；I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線；CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。讀寄存器寫寄存器BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0范圍81h80hCH10秒秒00-5983h82h10分分00-5985h84h12/24010時(shí)時(shí)1-12/0-23AM/PM87h86h0010日日1-3189h88h00010月月1-128Bh8Ah00000周1-78Dh8Ch10年年00-998Fh8EhWP0000000--SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出系統(tǒng)運(yùn)行過程中的時(shí)間顯示界面：系統(tǒng)運(yùn)行過程中的時(shí)間顯示界面：四.按鍵模塊系統(tǒng)提示音1.按鍵模塊系統(tǒng)中采用了四個獨(dú)立按鍵是用來調(diào)節(jié)時(shí)間和對讀卡器進(jìn)行設(shè)置的。這個按鍵分別接到了主控芯片AT89S52的P3.6，P3.7，P2.0和P2.1口。四.按鍵模塊系統(tǒng)提示音1.按鍵模塊2.系統(tǒng)提示音

在對非接觸式IC卡讀寫器進(jìn)行讀寫操作完成時(shí)發(fā)出提示音，發(fā)聲的器件選用件價(jià)格便宜、使用方便的蜂鳴器。由于單片機(jī)的I/O口驅(qū)動能力有限，因此，要通過三極管來驅(qū)動蜂鳴器2.系統(tǒng)提示音五.射頻模塊1.無線射頻識別原理

從信息傳遞的基本原理來說，無線射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型（初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞），在高頻段基于雷達(dá)探測目標(biāo)的空間耦合模型（雷達(dá)發(fā)射的電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī)）。2.無線射頻識別系統(tǒng)組成a.讀寫器b.電子標(biāo)簽c.天線五.射頻模塊1.無線射頻識別原理MCU通過對讀卡器芯片內(nèi)寄存器的讀寫來控制讀卡器芯片，讀卡器芯片搜到MCU發(fā)來的命令后，按照非接觸式射頻卡協(xié)議格式，通過天線及其匹配電路向附近發(fā)出一組固定頻率的調(diào)制信號（13.56MHZ）進(jìn)行尋卡，若此范圍內(nèi)有卡片存在，卡片內(nèi)部的LC諧振電路（諧振頻率與讀卡器發(fā)送的電磁波頻率相同）在電磁波的激勵下，產(chǎn)生共振，在卡片內(nèi)部電壓泵的作用下不斷為其另一端的電容充電，獲得能量，當(dāng)該電壓達(dá)到2V時(shí)，即可作為電源為卡片的其他電路提供工作電壓。3.讀卡器的工作原理MCU通過對讀卡器芯片內(nèi)寄存器的讀寫來

當(dāng)有卡片在讀卡器的有效工作范圍內(nèi)時(shí)，MCU向卡片發(fā)出尋卡命令，卡片將回復(fù)卡片類型，建立卡片與讀卡器的第一步聯(lián)系，若同時(shí)有多張卡片在天線的工作范圍內(nèi)，讀卡器通過啟動防沖撞機(jī)制，根據(jù)卡片序列號選定一張卡片，被選中的卡片再與讀卡器進(jìn)行密碼校驗(yàn)，確保讀卡器對卡片有操作權(quán)限以及卡片的合法性，而未被選中的則仍然處在閑置狀態(tài)，等待下一次尋卡命令。密碼驗(yàn)證通過后就可以對卡片進(jìn)行讀寫等應(yīng)用操作。當(dāng)有卡片在讀卡器的有效工作范圍內(nèi)時(shí)，六.MIFAREIC卡Mifare1IC射頻卡的核心是NXP公司的Mifare1ICS50(-01，-02，-03，-04)系列微晶片，它確定了每張卡片的類型以及卡片讀寫器的各種性能?？ㄆ现挥形⒕鸵桓备咝侍炀€，無任何其他元件，工作時(shí)的電源能量由讀卡器天線發(fā)送載波信號耦合到卡片上天線而產(chǎn)生電能，一般可達(dá)2V以上，供卡片上得IC工作。工作頻率為13.56MHz。它與讀卡器之間的通信使用握手式半雙工通信協(xié)議；卡片制造本身具有唯一的卡片序列號，沒有重復(fù)的相同的兩張Mifare卡片，卡片上有高速的CRC協(xié)處理器并且卡片上內(nèi)置8KEEPROM存儲容量并劃分為16個扇區(qū)，每個扇區(qū)又劃分為4個數(shù)據(jù)存儲塊，每個扇區(qū)都可以由多種方式的密碼來管理。六.MIFAREIC卡Mifar

每張卡片上都內(nèi)建有增值和減值的專項(xiàng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算電路，非常適合地鐵、公交等行業(yè)的檢票收費(fèi)系統(tǒng)?？ㄆ系臄?shù)據(jù)讀寫可超過10萬次以上；數(shù)據(jù)保存期可達(dá)10年以上。每張卡片上都內(nèi)建有增值和減值的專項(xiàng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算電路，非刷卡系統(tǒng)的最終刷卡效果：刷卡系統(tǒng)的最終刷卡效果：七.系統(tǒng)整體效果圖七.系統(tǒng)整體效果圖

在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中對我?guī)椭畲蟮木褪俏业闹笇?dǎo)老師侯俊欽老師，侯老師給我最深的印象就是他總是有著一張慈祥、溫和的面孔。每次向侯老師請教問題的時(shí)候，他總是能耐心、仔細(xì)的給我解答。這令我非常的感動。他不僅在學(xué)習(xí)上給了我很多幫助和啟發(fā)，而且讓我學(xué)會做人做事以及做學(xué)問的態(tài)度和方法，將使我受益終身。再次，向?qū)煴硎局孕牡母兄x和深深地敬意！

同時(shí)，也感謝在坐的各位老師對我知道評價(jià)與評價(jià)。THINKYOU在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中對我?guī)椭畲蟮木褪俏业幕趩纹瑱C(jī)與RFID技術(shù)的公交車刷卡系統(tǒng)

姓名：陳浩

指導(dǎo)老師：侯俊欽2013年5月1日基于單片機(jī)與RFID技術(shù)的公交車刷卡系統(tǒng)引言

隨著社會發(fā)展的步伐越來越快,城市的人口也隨之急劇增長。這種情況下，公共交通成為了人們出行的首選工具，既可以節(jié)能減排保護(hù)環(huán)境又不用焦急的等待那私家車擁擠的長龍。為了大家能更方便快捷舒適的乘坐公交車，就設(shè)計(jì)出來一種公交車刷卡系統(tǒng)。引言隨著社會發(fā)展的步伐越來越快,RFID技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩rRFID相比傳統(tǒng)的識別系統(tǒng)具有信息量大，通過無線通信方式可重復(fù)讀寫數(shù)據(jù)，保密性極好，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，使用壽命更長。RFID技術(shù)在國外的發(fā)展較早也較快，在美國、英國、德國、瑞典、日本等國家目前都有成熟且先進(jìn)的RFID系統(tǒng)。其中低頻近距離RFID系統(tǒng)主要集中在125KHz、13.56MHz，高頻遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)主要集中在UHF頻段915MHz、2.45GHz、5.8GHz，UHF頻段遠(yuǎn)距離系統(tǒng)在北美得到了很好的發(fā)展，在歐洲有源2.45GHz得到了較多的應(yīng)用，5.8GHz在日本和歐洲均有較為成熟的有源RFID系統(tǒng)。RFID技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩rRFID相

國內(nèi)RFID讀卡器按照應(yīng)用場合的不同出現(xiàn)全面發(fā)展的態(tài)勢，有讀寫器模塊便攜式讀寫器、超高頻（UHF）讀寫器、高頻讀寫器、雙頻標(biāo)簽讀寫微波讀寫器、低頻讀寫器等各種各樣的產(chǎn)品供應(yīng)，這些產(chǎn)品有適合遠(yuǎn)距離讀寫、有近距離讀寫的。他們都有一個共同的特點(diǎn)，同質(zhì)化嚴(yán)重，各產(chǎn)品之間的差別不大，性能也相近，基本上采用讀卡器芯片加單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，而核心技術(shù)并不在自己手中，缺乏成套系統(tǒng)的自主知識產(chǎn)權(quán)。國內(nèi)RFID讀卡器按照應(yīng)用場合的不同出公交車刷卡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)mcu射頻處理模塊天線LCD12864

顯示屏提示音模塊按鍵時(shí)鐘模塊MIFAREIC卡公交車刷卡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)mcu射頻處理模塊天LCD12864一.MCU模塊本系統(tǒng)中采用的主控芯片為Atmel公司生產(chǎn)的AT89S52芯片，AT89S52是一款低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。AT89S52一共由40個引腳，其中有32個I/O口即：P0口(39—32引腳)，P1口（1—8引腳），P2口（21—28引腳），P3口（10—17引腳），另外，第9引腳為復(fù)位，第18和19引腳為外部晶振輸入口，第20和40引腳分別為GND和VCC,第29,30和31引腳與外部存儲器有關(guān)。一.MCU模塊本系統(tǒng)中采用的主控芯片為Atmel二.顯示模塊系統(tǒng)的顯示模塊采用的是LCD12864液晶屏LCD12864液晶顯示屏分為兩種類型：一種是帶字庫的，一種是不帶字庫的。本系統(tǒng)中采用的是帶字庫的屏幕。12864液晶屏的通信方式有種：一種是并行通信，一種是串行通信。由于并行通信傳輸數(shù)據(jù)速度快，因此本系統(tǒng)中12864與MCU的通信方式采用的是并行通信。80H81H82H83H84H85H85H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH二.顯示模塊系統(tǒng)的顯示模塊采用的是L系統(tǒng)開機(jī)效果圖：系統(tǒng)開機(jī)效果圖：三.時(shí)鐘模塊

本系統(tǒng)的時(shí)間顯示采用的是DS1302時(shí)鐘芯片，DS1302是美國DALLAS公司推出的一種低功耗、帶RAM、高性能的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對日、月、年、周、秒、分、時(shí)進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與MCU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。各引腳的功能為：Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2<Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電。三.時(shí)鐘模塊本系統(tǒng)的時(shí)間顯示采用的是DS1302

SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入

與輸出；I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線；CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。讀寄存器寫寄存器BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0范圍81h80hCH10秒秒00-5983h82h10分分00-5985h84h12/24010時(shí)時(shí)1-12/0-23AM/PM87h86h0010日日1-3189h88h00010月月1-128Bh8Ah00000周1-78Dh8Ch10年年00-998Fh8EhWP0000000--SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出系統(tǒng)運(yùn)行過程中的時(shí)間顯示界面：系統(tǒng)運(yùn)行過程中的時(shí)間顯示界面：四.按鍵模塊系統(tǒng)提示音1.按鍵模塊系統(tǒng)中采用了四個獨(dú)立按鍵是用來調(diào)節(jié)時(shí)間和對讀卡器進(jìn)行設(shè)置的。這個按鍵分別接到了主控芯片AT89S52的P3.6，P3.7，P2.0和P2.1口。四.按鍵模塊系統(tǒng)提示音1.按鍵模塊2.系統(tǒng)提示音

在對非接觸式IC卡讀寫器進(jìn)行讀寫操作完成時(shí)發(fā)出提示音，發(fā)聲的器件選用件價(jià)格便宜、使用方便的蜂鳴器。由于單片機(jī)的I/O口驅(qū)動能力有限，因此，要通過三極管來驅(qū)動蜂鳴器2.系統(tǒng)提示音五.射頻模塊1.無線射頻識別原理

從信息傳遞的基本原理來說，無線射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型（初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞），在高頻段基于雷達(dá)探測目標(biāo)的空間耦合模型（雷達(dá)發(fā)射的電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī)）。2.無線射頻識別系統(tǒng)組成a.讀寫器b.電子標(biāo)簽c.天線五.射頻模塊1.無線射頻識別原理MCU通過對讀卡器芯片內(nèi)寄存器的讀寫來控制讀卡器芯片，讀卡器芯片搜到MCU發(fā)來的命令后，按照非接觸式射頻卡協(xié)議格式，通過天線及其匹配電路向附近發(fā)出一組固定頻率的調(diào)制信號（13.56MHZ）進(jìn)行尋卡，若此范圍內(nèi)有卡片存在，卡片內(nèi)部的LC諧振電路（諧振頻率與讀卡器發(fā)送的電磁波頻率相同）在電磁波的激勵下，產(chǎn)生共振，在卡片內(nèi)部電壓泵的作用下不斷為其另一端的電容充電，獲得能量，當(dāng)該電壓達(dá)到2V時(shí)，即可作為電源為卡片的其他電路提供工作電壓。3.讀卡器的工作原理MCU通過對讀卡器芯片內(nèi)寄存器的讀寫來

當(dāng)有卡片在讀卡器的有效工作范圍內(nèi)時(shí)，MCU向卡片發(fā)出尋卡命令，卡片將回復(fù)卡片類型，建立卡片與讀卡器的第一步聯(lián)系，若同時(shí)有多張卡片在天線的工作范圍內(nèi)，讀卡器通過啟動防沖撞機(jī)制，根據(jù)卡片序列號選定一張卡片，被選中的卡片再與讀卡器進(jìn)行密碼校驗(yàn)，確保讀卡器對卡片有操作權(quán)限以及卡片的合法性，而未被選中的則仍然處在閑置狀態(tài)