CN110619374A - 一种基于51单片机与rfid的校园一卡通系统 - Google Patents

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梁鹏
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    • G06Q50/20—Education
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Abstract

本发明公开了一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统，涉及通信系统领域，该基于51单片机与RFID的校园一卡通系统包括STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机与CH340模块、键盘、EEPROM、蜂蜜器、继电器、液晶显示器、晶体振荡器、GSM模块、MF RC522读写器模块连接，MF RC522读写器模块与天线连接，且晶体振荡器通过数据线与MF RC522读写器模块连接。

Description

一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统
技术领域
本发明涉及通信系统领域，特别涉及一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统。
背景技术
现在社会上IC卡刷卡消费已经被广泛地接受和使用，在诸多的场合已经完全替代了传统的收费方式。比如，公交车、地铁刷卡乘车，二代身份证刷卡识别身份信息、收费站的ETC、学校食堂刷卡消费等。但是，虽然射频识别技术给现在社会带来了巨大的便利和促进，给人们节省了不少时间、人力、物力，它也存在着一些安全隐患上的漏洞和技术标准不统一的等问题。比如曾经就有人破解了公交公司的IC卡充值密码，导致该公司蒙受巨大的损失。也由于各个厂家的技术标准不一致，导致外观相同的卡片，在别的厂家的读卡器上完全无法识别。最重要的问题是集中于射频识别技术的安全隐患问题上。正是因为现在社会上射频识别技术普及性地应用，使得它一旦出现问题造成的后果就会非常严重，特别是它作为虚拟钱包载体功能的时候，卡片内存储的数据就是真实的资金信息，一旦出现问题，就会造成大量的财产损失，所以各国都制定了严格的技术标准来最大限度地减少出问题的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统，注重系统的数据安全性，卡片和读写器之间相互认证，并且在IC卡片的不同存储区开辟不同的存储信息，这些信息一起作为卡片的识别信息，增强系统的安全性。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统，其特征在于：所述基于51单片机与RFID的校园一卡通系统包括STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机与CH340模块、键盘、EEPROM、蜂蜜器、继电器、液晶显示器、晶体振荡器、GSM模块、MF RC522读写器模块连接，MF RC522读写器模块与天线连接，且晶体振荡器通过数据线与MF RC522读写器模块连接，该系统具有GSM功能。
优选的，所述键盘使用的是矩阵的检测方式，16个按键只占用8个IO口。
优选的，所述EEPROM使用ATMEL公司的AT24C02设备。
优选的，所述液晶显示器使用通用的12864液晶显示器。
优选的，所述CH340模块下载器使用基于CH340的RS232转TTL模块。
优选的，所述天线是印制在读写器PCB板上。
采用以上技术方案的有益效果是：该基于51单片机与RFID的校园一卡通系统能够远程控制本地的RFID读卡器，使之能远程充值、远程开门、持卡人离校时自动短信通知家长。特别是持卡人离校时会自动发短信通知家长，这会让家长更加的了解子女，对于学生的安全隐患上，能做到更好，还有远程开门这个功能，就算是忘记带卡了，也能远程开门，这样就不会因为忘记带卡而造成迟到等问题，这些功能无疑都是非常实用的。由于RFID和GSM网络的安全性，使得持卡人能够安全地使用，增加了校园的安全性，减少了学校在安保方面的投入，本系统很实用并且性价比很高。本设计的亮点在于其比较高的数据安全性，使用充值功能和修改密码时都要获得管理员权限，管理员密码存储在EEPROM中，掉电也不丢失。整个设计在封闭的数据环境中，能够最大限度保证数据安全性。系统保留串口数据口，可以将系统通过串口与数据库连接，真正实现组网应用。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
图1是本发明基于51单片机与RFID的校园一卡通系统的原理图；
图2是本发明基于51单片机与RFID的校园一卡通系统的软件流程图；
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明基于51单片机与RFID的校园一卡通系统的优选实施方式。
图1至图2出示本发明基于51单片机与RFID的校园一卡通系统的具体实施方式：该基于51单片机与RFID的校园一卡通系统包括STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机与CH340模块、键盘、EEPROM、蜂蜜器、继电器、液晶显示器、晶体振荡器、GSM模块、MF RC522读写器模块连接，MFRC522读写器模块与天线连接，且晶体振荡器通过数据线与MF RC522读写器模块连接，该系统具有GSM功能。
如图1所示，键盘使用的是矩阵的检测方式，16个按键只占用8个IO口。EEPROM使用ATMEL公司的AT24C02设备。液晶显示器使用通用的12864液晶显示器。CH340模块下载器使用基于CH340的RS232转TTL模块。天线是印制在读写器PCB板上。
系统的可行性中最主要的就是硬件部分的可行性，在选择硬件模块时要做好可行性的分析。选择单片机时，要首先评估代码量和要用到的单片机资源，本设计中需要较多代码支撑的模块就是RC522模块，它需要对较多的寄存器进行配置，经过评估，系统的代码量在6KB以内，使用弘晶公司的STC89C52RC单片机就完全适用。使用的12864液晶，EEPROM，MFRC22模块等在51单片机上的开发都有着成熟的案例，所以根据经验是完全可行的。再分析各个模块要用到的IO口数量，也是符合该硬件设计要求的。
如图2所示系统的软件流程图。本设计的软件设计方法是基于模块式的开发方法。使用的开发平台是Keil 4.2，使用的开发语言是C语言。软件开发是根据硬件模块分别开发的，每个硬件功能模块单独置于一个C文件，在工程中分别添加组成一个TARGET，各个文件的函数在主函数中得到调用。其中，核心功能模块RC522的开发是基于直接对寄存器控制的，单片机与RC522模块之间通过SPI总线通信，直接对RC522模块中的相关寄存器进行读写。菜单选择的开发使用标志位的方式，触发相应的标志位就触发硬件功能。
软件开发的可行性是基于开发周期和开发难度而言的。在设计软件前必要先对软件的开发进行可行性评估。本设计的软件开发平台和开发语言是固定的，由于选用的是STC89C52RC单片机，因此必须对代码进行必要的优化。RC522的寄存器控制有着完整的方案，所以可以直接借用。其余模块的软件功能开发都是在可控的范围内。
复位电路是非常重要的，在正常供电并晶振启振时，在复位引脚RST脚上如果有超过12个机器周期时间的高电平，则单片机就会执行复位操作。C3电容就是复位储能电容，它一般是10uF的点解电容。它不宜太大，太大了就会导致放电时间过长，从而使复位时间过长，并且还会导致代码下载不稳定。RXD和TXD引脚是串口的接收和发送引脚，单片机的代码写入也是通过这两个引脚，只要正确连接下载器并使用相应的下载软件。
该系统刷卡时就会显示出余额和卡号信息，当输入消费金额并且确认时，再次刷卡就会从余额中扣去消费金额。在刷卡时，会在第一次刷卡时地显示出当前卡片的全部卡号信息。每一张卡片都有着全球唯一的ID号码，因此可以知道，本设备是能够有效的识别每一张卡片。
在管理者没有输入消费金额的情况下刷卡，就会只得到卡号和余额等信息，但是对卡内的金额信息是没有损害的，这是因为本设计设定了金额的保护机制，这样会更加方便持卡者查询余额等信息，在输入金额时，会在单片机虚拟钱包内自动生成一系列的校验码，校验码与卡片相符合才能执行相应的消费功能。
在输入密码获得管理员权限后，可以使用充值功能。输入充值的金额并按下确认键，就会将金额加在余额上。
在使用充值的功能时，进入充值模式的安全性就很重要，本设计必须输入正确的密码才能进入充值模式。设计的键盘使用的是矩阵键盘，而由于单片机使用的是STC12C5A60S2这样的高速1T指令单片机，使得键盘的检测能够非常迅速的进行，因此按键的输入是很灵敏的。
刷卡时就会触发继电器，并且通过GSM模块发送短信给家长手机。板上插上手机卡的是GSM模块，型号是SIM900a，是一款通用的GSM模块，单片机只要简单地通过串口与之通信就行。整个系统的实测功能良好，达到最初的设计要求。
在该系统启功门禁功能时，也同时启动了GSM的短信发送功能。此时，由于GSM模块的耗电量比较大，所以会看见液晶屏显示时出现闪烁现象。GSM模块是通过串口发送AT控制的，本设计中的GSM模块的型号是sim900a，可以同时支持移动和联通的SIM卡，性能比较稳定，短信发出的延时比较短，操作简单。仅需简单地配置单片机的串口就可以方便地操作该系统。单片机控制GSM模块发短信时的AT指令是通过单片机串口发出的字符串，与SIM900a能够很好地兼容。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统，其特征在于：所述基于51单片机与RFID的校园一卡通系统包括STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机与CH340模块、键盘、EEPROM、蜂蜜器、继电器、液晶显示器、晶体振荡器、GSM模块、MF RC522读写器模块连接，MFRC522读写器模块与天线连接，且晶体振荡器通过数据线与MF RC522读写器模块连接，该系统具有GSM功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统，其特征在于：所述键盘使用的是矩阵的检测方式，16个按键只占用8个IO口。
3.根据权利要求1所述的一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统，其特征在于：所述EEPROM使用ATMEL公司的AT24C02设备。
4.根据权利要求1所述的一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统，其特征在于：所述液晶显示器使用通用的12864液晶显示器。
5.根据权利要求1所述的一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统，其特征在于：所述CH340模块下载器使用基于CH340的RS232转TTL模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于51单片机与RFID的校园一卡通系统，其特征在于：所述天线是印制在读写器PCB板上。
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