基于单片机的射频卡缴费系统

基于单片机的射频卡缴费系统内容摘要：

，节约了成本。 射频卡系统用于智能仓库货物管理，能有效地解决与货物流动有关的 信息管理，不但增加了处理货物的速度，还可监视货物的一切信息。 同时射频卡的安全性和保密性很高，操作方便，快速。 [1] 在缴费系统中应用单片机技术和射频卡技术，控制容易，扩展功能方便，管理将更有效率，将两者的优势结合在一起。 该系统在城市缴费中必然发挥重大作用。 研究的意义和目的 城市公交系统 ，高速公路， 地铁的自动收费系统 ，水电费 收费系统 ， 医疗保险系统 等， 其工作的质量与效率会直接影响到人民群众的日常生活和工作 ，本系统的应用必然极大地提高城市居民的生活便利程度，一定程度上缓解城市交通的拥挤。  利用现 代计算机和通讯技术，实现 城市缴费射频 卡收费系统 ， 能显著提高企业的现代化管理水平，为公交运营管理提供科学准确的数字信息，获得明显的社会和经济效益。 现代化城市开始朝着一卡通方向发展。 一卡通的城市缴费系统，是一个革命性 － 2 － 的转变，要经过基本系统在基层领域的长时间的实践应用中不断完善和发展。 一旦实现，对于城市的整体竞争力的提高，会有很大帮助。 研究的内容 本课题研究的内容是基于单片机的射频卡缴费系统。 系统以 AT89S52 单片机作为处理单元，应用 ZLG500A 射频卡读写模块，将读取射频卡中用户的资料，实现自动缴 费，并将射频卡号和帐户余额信息发送到 12864 液晶显示模块电路进行显示。 当余额不足扣费时候发出警报。 同时将读取到的数据通过串口通信电路传送到 PC 界面，显示出来让使用者可以直观的了解当时情况。 设计应该有效提高系统的稳定性以及可操作性，使系统在长期使用的情况下不容易损坏，能够简单得被工作人员操作，使其能够广泛应用于多个领域。 － 3 － 第 2 章 系统概况 系统结构 图 21 系统结构图 系统 具体工作过程 接通电源后，系统不停地检测 ZLG500A 周围是否有可以识别的 RF 卡，如果有，AT89T52 就把卡内预设单元数据读回，减去预设缴费值，然后将处理后的数据通过ZLG500A 存储卡内，接着将卡挂起，避免一次刷卡进行多次缴费操作。 一次缴费操作（一次读取一次存储）的时间小于 5ms，而人进行一次刷卡操作的时间大于 ，因此正常刷卡不会影响对卡的读写操作。 操作结束后系统会控制蜂鸣器与 LED提示操作完毕，之后会在 12864 液晶上显示个人信息，包括 ，本次扣除金额，等。 个人信息也是事先用 ZLG500A写的。 在一次操作结束后， AT89S52 控制 RS232 串行通讯口将刚刚操作的 ID 和金额信息发给上位机，一边数据库联网操作。 这就是一次完整的缴费过程。 可靠性和可行性分析 由于单片机芯片主要应用于工业控制，只能化仪器仪表和家用电器，因此对单片机应用系统的可靠性提出了更高的要求。 可靠性是单片机应用系统的重要指标之一，单片机应用系统的可靠性通常是指在规定的条件下和规定的时间 内，完成规定工作的能力。 其中规定条件是指系统工作时所处的环境（温度，湿度，振动，电磁干扰等），维护条件，使用条件等；规定时间是指考察系统是否正常工作的起止时读卡模块 ZLG500A 数据 串口通信模块 （连接 PC 机） 发送 单片机 AT89S52 显示 显示模块 LCD12864 － 4 － 间；规定动作则是系统应当实现的功能。 [3] 提高系统的可靠性也就是要减少系统的故障，而引起故障的因素有来自系统内部和外部两个方面。 外部因素：例如环境温度，湿度，电源的波动，电磁干扰，冲击，振动，腐蚀等。 内部因素：它出现在系统的硬件及软件上。 其中包括电路连线短路或开路，构成电路的元器件损坏失效等，另外还包括软件设计中的问题。 一个高可靠性的单片机应用系 统是通过可靠性设计而产生的，并通过可靠性生产和可靠性使用及维护来保证的。 因此，在系统设计时要充分利用可靠性的概念和方法考虑系统的硬件设计和软件设计。 同时，该系统要广泛应用于社会的缴费系统，这就对系统的可行性提出了很高的要求。 单片机是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中 ， 靠程序运行的，并且可以修改。 通过不同的程序实现不同的功能。 将单片机技术和射频卡技术有效地结合起来，必然给社会的发展带来巨大的效益。 主要器件的选用 1．单片机 ： Atmel 公司的 AT89S52。 2．射频卡读写模块电路 ： ZLG500A 射频卡读写模块电路。 3．液晶显示模块电路： MGLS12864 点阵式 LCD。 4．串口通信模块： 美信公司的串口接口电路 max3232。 － 5 － 第 3 章 系统硬件设计 MCU 单片机 AT89S52 的介绍 微处理器 (MCU)AT89S52 简介 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力 (如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理 )的微处理器 (CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器 (ROM)，输入输出电路 (I/O 口 )，定时计数器，串行通信口和中断系统集成在同一块硅片的器件，其是 一个最小然而完善的计算机系统。 本系统设计选用 美国 ATMEL 公司所生产 的 AT89S52 单片机如图 3－ 1所示，工作系统控制核心，因为其兼容标准 MCS51 指令系统，是一种低功耗高性能 CMOS 8位单片机， 40 个引脚， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2 个外中断口， 2个16 位可编程定时计数器 ,2 个全双工串行通信口，可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。 AT89S52 含 8k bytes 的可反复擦写 1000次左右的只读程序存储器（ PEROM）。 AT89S52相对于 AT89C52增加的新功能包括： (1)新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比 89C52更低。 (2)ISP 在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。 是一个强大易用的功能。 (3)最高工作频率为 33MHz，大家都知道 89C52的极限工作频率是 24M，就是说 S52 具有更高的工作 频率，从而具有了更快的计算速度。 (4)具有双工 UART 串 行通道。 (5)内部集成看门狗计时器，不再需要像 89C52那样外接看门狗计时器单元电路。 (6)全新的加密算法，这使得对于 AT89S52 的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。 (7)兼容性方面：向下完全兼容 51 全部字系列产品。 比如 805 89C52 等等早期MCS51兼容产品。 [1][4] 图 31 AT89S52引脚 图 31 AT89S52 引脚图 － 6 － AT89S52 功能特性描述 At89s52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能：  8k 字节 Flash，  256 字节 RAM，  32 位 I/O 口线，  看门狗定时器，  2 个数据指针，  三个 16 位 定时器 /计数器，  一个 6向量 2级中断结构，  全双工串行口，  片内晶振及时钟电路 ， 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工 作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 引脚说明 P0 口： P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 8个 TTL 逻 辑电平。 对 P0 端口写 “1” 时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低 8位地址 /数据复用。 在这种模式下， P0具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。 程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P1 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 此外， 和 分别作定时器 /计数器 2 的外部计数输入（ ）和时器 /计数器 2的触发输入（ ） ，具体如下表所示。 － 7 － 在 flash 编程和校验时， P1 口接收低 8位地址字节。 引脚号第二功能 :  T2（定时器 /计数器 T2的外部计数输入），时钟输出  T2EX（定时器 /计数器 T2 的捕捉 /重载触发信号和方向控制）  MOSI（在系统编程用）  MISO（在系统编程用）  SCK（在系统编程用） P2 口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写 “1” 时，内部上拉电 阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR）时， P2 口送出高八位地址。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时， P2口输出 P2锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口 ， p3 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P3 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 P3口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号。 端口引脚 第二功能  RXD(串行输入口 )  TXD(串行输出口 )  INTO(外中断 0)  INT1(外中断 1)  TO(定时 /计数器 0)  T1(定时 /计数器 1)  WR(外部数据存储器写选通 )  RD(外部数据存储器读选通 ) 此外， P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。 RST—— 复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 － 8 － ALE/PROG—— 当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定 时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 FLASH 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE禁止位无效。 PSEN—— 程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期 两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP—— 外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH）， EA 端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA端状态。 如 EA 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储。