自動識別IC卡消費充值系統的設計

陳佳鑫 賈婷 白鑫 沈陽工學院信息與控制學院

自動識別技術就是應用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接近活動，自動地獲取被識別物品的相關信息，并提供給后臺的計算機處理系統來完成相關后續處理的一種技術。本次設計就利用自動識別技術來設計一款方便，快捷的IC卡消費充值系統。

非接觸式IC卡消費系統主要由上位機和下位機組成。下位機主要由非接觸式IC 卡、硬件電路、系統上位機軟件及其它外圍設備等組成。

對于RFID 系統，最簡單基礎的是由三個部分組成：

電子標簽(Tag，或稱射頻標簽、應答器)：電子標簽的組成簡單，是由芯片及內置天線組成。芯片內保存有作為待識別物品的標識性信息，這些信息是射頻識別系統中真正主要的數據載體，是整個標簽的靈魂，而電子數據具有一定的格式。內置天線則是用于和射頻天線進行相互通信。

閱讀器：閱讀器是可以對電子標簽之中的信息進行讀或寫的設備，它的主要任務是控制射頻模塊向標簽發射和讀取標簽信號，并接收標簽對于命令的應答。還可以對標簽的對象標識信息進行解碼，并將解碼后的對象標識信息連帶標簽上其它相關信息發送給主機以供處理。

天線：天線可以與標簽中的內置天線相互作用，使標簽和閱讀器能夠相互之間進行數據發射、接收。

RFID的工作原理：只要電子標簽進入天線磁場后，就會產生電磁感應現象，標簽內的電路就會因此有電流而工作，只要在有電期間接收到閱讀器通過天線發出的特殊射頻信號，就會發送出存儲在芯片中的產品信息（無源標簽）。而與之相反，標簽主動向閱讀器發射某一頻率的信號（有源標簽），閱讀器成功讀取到信息并進行解碼后，將信息傳輸至中央信息系統從而進行相關的數據處理。

本設計中硬件電路主要由STC89C52單片機、顯示模塊、讀卡模塊等組成。本設計中采用單片機作為主控芯片。主要實現功能如下：

（1）IC卡可以進行充值。

（2）在液晶界面上實時顯示金額，以及充值后卡內的總金額。

（3）按鍵控制充值和消費功能的切換，并且可以設置任意金額進行消費和充值。

（4）通過能夠進行卡的注冊和刪除。

（5）IC卡的操作有聲音提示，防止誤操作或者無操作。

本系統硬件設計以單片機STC89C52為核心，配以電源電路、IC卡刷卡電路、按鍵檢測電路、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單片機控制數據傳輸過程，實現讀卡和寫卡操作。

硬件總體結構：該IC卡充值消費系統由單片機、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卡充值消費系統結構圖如圖1所示。

圖1 IC卡充值消費系統硬件結構圖

軟件總體實現的功能主要有三個方面：一是初始化系統；二是按鍵檢測；三是數據接收、數據處理并對主要信息進行顯示。這三個方面的操作分別在主程序中來進行。程序都采用模塊化的結構，這樣使得程序的結構清晰，易編程和易讀性好，也便于以后的調試和修改。

對于整個系統的調試之后，可以總結歸納為如下幾點：

（1）本設計實現了IC卡充值消費系統的基本功能，本設計采用AT89C51 單片機作為控制核心，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。本系統能夠進行注冊卡、刪除卡、充值特定金額及消費特定金額的功能，在設計當中加入了蜂鳴器，可以在完成操作后發出提示音，防止誤操作或者無操作的情況發生。

（2）整個系統的設計，主要利用了STC89C52單片機為紐帶，連接了射頻模塊和上位機，使整個系統完成了消費和充值的功能，并且成功的在LCD1602上明顯的顯示了具體的數額變化，實現了整個系統的各個功能。

（3）系統的聯機調試的過程中，遇到了硬件和軟件的問題，并且都成功解決了。對于整個系統實現的功能情況，基本比較滿意。

（4）整個系統電路簡單，成本低，實用性強，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就能實現數據交換，無需任何接觸，使用中具有操作快捷、抗干擾性強、安全性高，在自動收費、身份識別和電子錢包等領域具有接觸式IC卡所無法比擬的優越性，具有廣闊的市場前景。

本設計還有不足之處，系統中的程序和上位機只要做一部分改動，就可以實現自動操作，對IC卡進行扣錢和充值兩個功能。還可以改造電路，使其滿足其他的需求。