自动识别IC卡消费充值系统的设计

陈佳鑫 贾婷 白鑫 沈阳工学院信息与控制学院

自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。本次设计就利用自动识别技术来设计一款方便，快捷的IC卡消费充值系统。

非接触式IC卡消费系统主要由上位机和下位机组成。下位机主要由非接触式IC 卡、硬件电路、系统上位机软件及其它外围设备等组成。

对于RFID 系统，最简单基础的是由三个部分组成：

电子标签(Tag，或称射频标签、应答器)：电子标签的组成简单，是由芯片及内置天线组成。芯片内保存有作为待识别物品的标识性信息，这些信息是射频识别系统中真正主要的数据载体，是整个标签的灵魂，而电子数据具有一定的格式。内置天线则是用于和射频天线进行相互通信。

阅读器：阅读器是可以对电子标签之中的信息进行读或写的设备，它的主要任务是控制射频模块向标签发射和读取标签信号，并接收标签对于命令的应答。还可以对标签的对象标识信息进行解码，并将解码后的对象标识信息连带标签上其它相关信息发送给主机以供处理。

天线：天线可以与标签中的内置天线相互作用，使标签和阅读器能够相互之间进行数据发射、接收。

RFID的工作原理：只要电子标签进入天线磁场后，就会产生电磁感应现象，标签内的电路就会因此有电流而工作，只要在有电期间接收到阅读器通过天线发出的特殊射频信号，就会发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签）。而与之相反，标签主动向阅读器发射某一频率的信号（有源标签），阅读器成功读取到信息并进行解码后，将信息传输至中央信息系统从而进行相关的数据处理。

本设计中硬件电路主要由STC89C52单片机、显示模块、读卡模块等组成。本设计中采用单片机作为主控芯片。主要实现功能如下：

（1）IC卡可以进行充值。

（2）在液晶界面上实时显示金额，以及充值后卡内的总金额。

（3）按键控制充值和消费功能的切换，并且可以设置任意金额进行消费和充值。

（4）通过能够进行卡的注册和删除。

（5）IC卡的操作有声音提示，防止误操作或者无操作。

本系统硬件设计以单片机STC89C52为核心，配以电源电路、IC卡刷卡电路、按键检测电路、液晶显示电路、蜂鸣器等部分。通过读写器与IC卡芯片通信，由STC89C52单片机控制数据传输过程，实现读卡和写卡操作。

硬件总体结构：该IC卡充值消费系统由单片机、电源电路、液晶显示电路、IC卡刷卡电路、4*4按键电路、蜂鸣器电路组成。该IC卡充值消费系统结构图如图1所示。

图1 IC卡充值消费系统硬件结构图

软件总体实现的功能主要有三个方面：一是初始化系统；二是按键检测；三是数据接收、数据处理并对主要信息进行显示。这三个方面的操作分别在主程序中来进行。程序都采用模块化的结构，这样使得程序的结构清晰，易编程和易读性好，也便于以后的调试和修改。

对于整个系统的调试之后，可以总结归纳为如下几点：

（1）本设计实现了IC卡充值消费系统的基本功能，本设计采用AT89C51 单片机作为控制核心，外围加入蜂鸣器、电源模块、液晶显示模块、4*4的键盘模块以及IC卡刷卡模块。本系统能够进行注册卡、删除卡、充值特定金额及消费特定金额的功能，在设计当中加入了蜂鸣器，可以在完成操作后发出提示音，防止误操作或者无操作的情况发生。

（2）整个系统的设计，主要利用了STC89C52单片机为纽带，连接了射频模块和上位机，使整个系统完成了消费和充值的功能，并且成功的在LCD1602上明显的显示了具体的数额变化，实现了整个系统的各个功能。

（3）系统的联机调试的过程中，遇到了硬件和软件的问题，并且都成功解决了。对于整个系统实现的功能情况，基本比较满意。

（4）整个系统电路简单，成本低，实用性强，易于操作。它的读写操作只需将卡片放在读写器附近一定的距离之内就能实现数据交换，无需任何接触，使用中具有操作快捷、抗干扰性强、安全性高，在自动收费、身份识别和电子钱包等领域具有接触式IC卡所无法比拟的优越性，具有广阔的市场前景。

本设计还有不足之处，系统中的程序和上位机只要做一部分改动，就可以实现自动操作，对IC卡进行扣钱和充值两个功能。还可以改造电路，使其满足其他的需求。