基于RFID的智能水卡计费系统

*******************实践教学*******************xxxxxxxx大学xxxxxxxxx学院xxxx年x季学期RFID技术课程设计题目：基于RFID的智能水卡计费系统专业班级：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx姓名：xxxxxx学号：xxxxxxxxxx指导教师：xxxxxxxx成绩：目 录摘 要 (1)前 言 (2)一 案例描述 (3)二 RFID技术简介 (5)2.1 RFID定义 (5)2.2 RFID的发展历史 (6)2.3 RFID系统的组成 (7)2.4 RFID技术的基本工作原理 (8)2.5 RFID的电子标签及应用 (10)2.6 RFID相关协议标准 (12)三 OURS‐RFID‐RP实验平台系统概述 (14)3.1系统硬件介绍 (14)3.2 系统软件介绍 (15)四 需求分析 (17)4.1 设计模块的选择 (17)4.2 开发语言的选择 (18)4.3存储系统设计 (19)五 整体设计 (21)5.1 硬件系统 (21)5.2 软件系统 (22)5.3 数据存储 (24)5.4 PC端的开发 (24)5.5 系统操作流程 (26)六总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)摘 要本设计在OURS‐RFID‐RP实验平台的基础之上，利用无线射频识别技术RFID，在OURS‐RFID‐RP实验平台的HF读写器模块、OMAP3530嵌入式网关模块的工作原理之上，利用串口连接在PC机，实现PC端或网关端对ISO15693卡的读写，了解射频识别中高频的工作原理，基于这个原理，实现一个智能化的水卡计费系统。

将每一个阅读器所能识别的所有电子标签，建立在数据库中，保存在PC端。

在系统处于工作状态时，阅读器一直处于读卡状态，寻找合适的电子标签。

当有合适的电子标签，靠近读写器时，读写器识别电子标签，读出电子标签的信息，当满足要求时（余额大于零），将开关命令传给单片机430F2370，控制继电器打开开关，开始打水，同时，阅读器根据时间，修改电子标签的余额信息。

电子标签离开读写器时，关闭继电器，阅读器又处于待机状态。

关键词：RFID、电子标签 、智能水卡、高频前 言近年来,计算机、通信以及网络技术蓬勃发展，我们进入了信息化的时代，因此也对计算机通信技术的有了更进一步的要求，其中无线射频识别技术要求我们对其有熟练的应用能力。

无线射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种非接触的自动识别技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

RFID射频识别是一种世界上较为领先的技术：第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。

此外，储存的信息量也非常大。

数年前，RFID应用基本上都是低频(LF) 和高频(HF) 的被动式RFID技术。

LF 和HF 系统都具有优先的数据传输速度和有效距离。

因此，有效距离限制了可部署性。

数据传输速度则限制了其可伸缩性。

因此，90年代后期，开始出现超高频(UHF)的主动式标签技术，提供更远的传输距离，更快的传输速度。

基于此，重载的企业应用才开始使用这种技术，比如供应链管理中的托盘和包装跟踪、存货和仓库管理、集装箱管理、物流管理等等。

并且逐渐试图成为合成的企业应用（包括ERP、SCM、CRM、EAM、B2B等等）的数据和语义基础。

利用无线射频技术RFID,实现智能化的水卡计费管理系统，代替了以前水票、现金，管理难、效率低、速度慢的缺点，实现了无人化的自动化管理，提高了打水的效率，节约了人们的时间。

在实际应用中有着重大的意义，节约了水资源，并且智能统一化的管理，减少了人力资源，体现了当今科技发展的必然趋势。

一 案例描述本设计中基于无线射频识别技术RFID实现打水计费的智能化管理，系统具有实用性、先进性、可靠性、可伸缩性、可管理性等特性。

1）实用性：我们的生活中，离不开水，为了节约水资源，实现智能化的理，减轻人们的负担，节约时间，便于管理，开发了智能化的水卡管理系统。

该系统在实际生活中有着重大的意义，在学校，公司，甚至在个人家庭，也可以应用，实现智能自动计费的目的。

2）先进性：该系统克服了以前人工收费的缺点。

智能化的管理，节约了人力资源，方便了管理员的管理和用户的操作，用户不需要每天在特定的时间，在一个集中地场合，等待好久打水，只需要，拿着一张小小的卡片，在任何时间，去打水；对管理员来说，也没有必要每天去收费，只需要在特定的时间给卡充值。

该设利用先进的无线射频识别技术RFID，具有较强先进性。

3）可靠性：该系统应用无线射频识别技术RFID，该技术以是一门成熟的技术，具有较高的安全性和可靠性。

他通过数据库安全，保护数据的完整性约束，通过射频识别，避免了用户对数据的操作，防止数据的错误，减低了系统出错的概率；并且，通过对电子标签和阅读器的的加锁，实现数据的加密管理，也可以通过数据库的权限管理和视图，提高数据库大量数据的安全性，提高了系统的可靠性。

4)可伸缩性：基于RFID的智能化水卡收费系统，支持多种开发环境，可与是C开发，也可以是汇编开发，只要是与数据库和下位机，能连接的软件开发环境，都可也应用与该系统，可以是Visual Basic也可以是Visual C++ 。

本设计中采用Visual C++。

5）可管理性：智能化的水卡计费系统，通过用户自动化的管理和操作，不需要太多的人工干预，便于自动化的管理，也便于操作，便捷了用户。

对管理员来说，只是管理好数据库中的数据，防止数据的丢失和破坏，而不用去操心，用户的操作，方便了管理。

对于用户来说，只是关心自己的消费，自动化的管理，使用户不用担心自己的信息的错误，和计费的失误。

这样的，其管理性时不言而喻的。

智能水卡计费系统，不仅仅应用与每天开水的供应，其应用在各个领域都有着广泛的应用1）在学校，每天要供应，大量的白开水，而在同一的时间，同一地点，该同学们供应开水，这会导致大都数同学排队等待，并且，供水的地点较远，浪费了学生的大量时间；同时，这样的管理，其安全性也得不到可靠地保证，也不方便管理，在同一时间里提供大量的热水，这也对供水有着很高的要求，或许会导致，热水供应不足和供应过求的问题；传统水龙头的供应，浪费是显然的，这样对水资源的供应，也是巨大的挑战。

而智能化的水卡计费系统，克服了上述缺点，实现了易于管理，节约水资源和人力资源的优点，通过自动的控制，实现安全、环保、智能的管理。

2）在个人公共澡堂，大家洗澡时间的不同，但却有着一样的收费，这对用户是不公平的，我们应该根据每一个人所用时间或用水量的不同合理的收费。

智能水卡计费系统，就克服了这个缺点，它给每一个人配一张卡片，在这张电子标签中，用户可以先充值再使用，用户也可以，先使用，再根据使用量来缴费；洗澡时，阅读器通过对电子标签的识别，将命令由单片机处理，控制继电器的开关，开始供应水，并且，阅读器记录读卡的时间，将这个时间通过程序的处理，送到管理员的PC终端，实现不同用户的不同计费，这样就实现自动的管理。

智能水卡在生活中有着很大的用处，不仅仅在学校和澡堂，在个人家庭，及火车站等公共场合也可以应用。

二 RFID技术简介2.1 RFID定义无线射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种非接触的自动识别技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

它基本由三部分组成：标签(Tag)、阅读器(Reader)和天线(Antenna) 。

1.RFID电子标签(Tag，或称射频标签)：由芯片及内置天线组成。

芯片内保存有一定格式的电子数据，作为待识别物品的标识性信息，是射频识别系统真正的数据载体。

内置天线用于和射频天线间进行通信。

2.阅读器：读取或读/写电子标签信息的设备，主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进行解码，将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。

3.天线：标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。

RFID射频识别是英文Radio Freqency Identification的缩写，它是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个识别卡， 操作快捷方便。

RFID射频识别是一种世界上较为领先的技术：第一：可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二：其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三：可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。

此外，储存的信息量也非常大。

2.2 RFID的发展历史RFID的出现可追溯至上世纪30年代，当然其基本技术无线电射频技术还可以追溯至1897年Guglielmo Marconi 发明无线电的时候。

RFID 采用与无线电广播相同的物理原理来发射和接收数据。

RFID技术很早就和军事联系在一起。

在上世纪30年代，美国陆军和海军都面临着在陆地、海上和空中对目标的识别的问题。

1937年，美国海军研究试验室（U.S. Naval Research Laboratory (NRL) ）开发了敌我识别系统（Identification Friend-or-Foe (IFF)system），来将盟军的飞机和敌方的飞机区别开来。

这种技术后来在50年代成为现代空中交通管制的基础，且是早期RFID技术的萌芽，而优先地应用在军事、实验室等。

早期系统组件昂贵而庞大，但随着集成电路、可编程存储器、微处理器、以及软件技术和编程语言的发展，创造了RFID技术推广和部署的基础。

60年代后期和70年代早期，有些公司（如Sensormatic 和Checkpoint Systems）开始推广稍微不那么复杂的RFID系统的商用，主要用于电子物品监控（electronic article urveillance (EAS) ），即保证仓库、图书馆等等的物品安全和监视。

这种早期的商业RFID系统，称为1-bit 标签系统，相对容易构建、部署和维护。

但是这种1比特系统只能检测被表示的目标是否在场，不能有更大的数据容量，甚至不能区分被标识目标之间的差别。