陳佳鑫 賈婷 白鑫 沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)就是應(yīng)用一定的識(shí)別裝置，通過被識(shí)別物品和識(shí)別裝置之間的接近活動(dòng)，自動(dòng)地獲取被識(shí)別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。本次設(shè)計(jì)就利用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)來設(shè)計(jì)一款方便，快捷的IC卡消費(fèi)充值系統(tǒng)。

非接觸式IC卡消費(fèi)系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)組成。下位機(jī)主要由非接觸式IC 卡、硬件電路、系統(tǒng)上位機(jī)軟件及其它外圍設(shè)備等組成。

對(duì)于RFID 系統(tǒng)，最簡(jiǎn)單基礎(chǔ)的是由三個(gè)部分組成：

電子標(biāo)簽(Tag，或稱射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器)：電子標(biāo)簽的組成簡(jiǎn)單，是由芯片及內(nèi)置天線組成。芯片內(nèi)保存有作為待識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)性信息，這些信息是射頻識(shí)別系統(tǒng)中真正主要的數(shù)據(jù)載體，是整個(gè)標(biāo)簽的靈魂，而電子數(shù)據(jù)具有一定的格式。內(nèi)置天線則是用于和射頻天線進(jìn)行相互通信。

閱讀器：閱讀器是可以對(duì)電子標(biāo)簽之中的信息進(jìn)行讀或?qū)懙脑O(shè)備，它的主要任務(wù)是控制射頻模塊向標(biāo)簽發(fā)射和讀取標(biāo)簽信號(hào)，并接收標(biāo)簽對(duì)于命令的應(yīng)答。還可以對(duì)標(biāo)簽的對(duì)象標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行解碼，并將解碼后的對(duì)象標(biāo)識(shí)信息連帶標(biāo)簽上其它相關(guān)信息發(fā)送給主機(jī)以供處理。

天線：天線可以與標(biāo)簽中的內(nèi)置天線相互作用，使標(biāo)簽和閱讀器能夠相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射、接收。

RFID的工作原理：只要電子標(biāo)簽進(jìn)入天線磁場(chǎng)后，就會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，標(biāo)簽內(nèi)的電路就會(huì)因此有電流而工作，只要在有電期間接收到閱讀器通過天線發(fā)出的特殊射頻信號(hào)，就會(huì)發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（無源標(biāo)簽）。而與之相反，標(biāo)簽主動(dòng)向閱讀器發(fā)射某一頻率的信號(hào)（有源標(biāo)簽），閱讀器成功讀取到信息并進(jìn)行解碼后，將信息傳輸至中央信息系統(tǒng)從而進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理。

本設(shè)計(jì)中硬件電路主要由STC89C52單片機(jī)、顯示模塊、讀卡模塊等組成。本設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)作為主控芯片。主要實(shí)現(xiàn)功能如下：

（1）IC卡可以進(jìn)行充值。

（2）在液晶界面上實(shí)時(shí)顯示金額，以及充值后卡內(nèi)的總金額。

（3）按鍵控制充值和消費(fèi)功能的切換，并且可以設(shè)置任意金額進(jìn)行消費(fèi)和充值。

（4）通過能夠進(jìn)行卡的注冊(cè)和刪除。

（5）IC卡的操作有聲音提示，防止誤操作或者無操作。

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52為核心，配以電源電路、IC卡刷卡電路、按鍵檢測(cè)電路、液晶顯示電路、蜂鳴器等部分。通過讀寫器與IC卡芯片通信，由STC89C52單片機(jī)控制數(shù)據(jù)傳輸過程，實(shí)現(xiàn)讀卡和寫卡操作。

硬件總體結(jié)構(gòu)：該IC卡充值消費(fèi)系統(tǒng)由單片機(jī)、電源電路、液晶顯示電路、IC卡刷卡電路、4*4按鍵電路、蜂鳴器電路組成。該IC卡充值消費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 IC卡充值消費(fèi)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

軟件總體實(shí)現(xiàn)的功能主要有三個(gè)方面：一是初始化系統(tǒng)；二是按鍵檢測(cè)；三是數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理并對(duì)主要信息進(jìn)行顯示。這三個(gè)方面的操作分別在主程序中來進(jìn)行。程序都采用模塊化的結(jié)構(gòu)，這樣使得程序的結(jié)構(gòu)清晰，易編程和易讀性好，也便于以后的調(diào)試和修改。

對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試之后，可以總結(jié)歸納為如下幾點(diǎn)：

（1）本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了IC卡充值消費(fèi)系統(tǒng)的基本功能，本設(shè)計(jì)采用AT89C51 單片機(jī)作為控制核心，外圍加入蜂鳴器、電源模塊、液晶顯示模塊、4*4的鍵盤模塊以及IC卡刷卡模塊。本系統(tǒng)能夠進(jìn)行注冊(cè)卡、刪除卡、充值特定金額及消費(fèi)特定金額的功能，在設(shè)計(jì)當(dāng)中加入了蜂鳴器，可以在完成操作后發(fā)出提示音，防止誤操作或者無操作的情況發(fā)生。

（2）整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要利用了STC89C52單片機(jī)為紐帶，連接了射頻模塊和上位機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)完成了消費(fèi)和充值的功能，并且成功的在LCD1602上明顯的顯示了具體的數(shù)額變化，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)功能。

（3）系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試的過程中，遇到了硬件和軟件的問題，并且都成功解決了。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能情況，基本比較滿意。

（4）整個(gè)系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)用性強(qiáng)，易于操作。它的讀寫操作只需將卡片放在讀寫器附近一定的距離之內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，無需任何接觸，使用中具有操作快捷、抗干擾性強(qiáng)、安全性高，在自動(dòng)收費(fèi)、身份識(shí)別和電子錢包等領(lǐng)域具有接觸式IC卡所無法比擬的優(yōu)越性，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

本設(shè)計(jì)還有不足之處，系統(tǒng)中的程序和上位機(jī)只要做一部分改動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，對(duì)IC卡進(jìn)行扣錢和充值兩個(gè)功能。還可以改造電路，使其滿足其他的需求。