基于物联网的公交车收费系统设计
项目三 13.56MHz物联网RFID应用系统设计——公交收费系统
3.2.2 MIFARE 1射频卡的功能组成
卡片 天线
15
MIFARE 1卡 片 内 部 结 构
RF Interface 射频接口电路
Digital Section 数字电路部分
波 形 转 换 CLOCK 正 弦 波 →方 波DATA
整
Modu / DeModu
流
调制 /解调
电压调节
POR 上电复位
本课程使用MIFARE 1 S50卡作为公交收费系统公 交卡。
2020/9/22
9
3.2.1 MIFARE 1射频卡简介
MIFARE 1射频卡的核心是philips公司的MIFARE 1 IC S50系列微晶片。
MIFARE 1射频卡采用先进的芯片制造工艺制作，内建有 高速的CMOS EEPROM，MCU等。卡片上除了IC微晶片 及一副高效率天线外，无任何其它元件。卡片上没有电源， 工作时的电源能量由卡片阅读器天线发送无线电载波信号 耦合到卡片上天线上而产生电能，一般可达2V以上，供卡 片上IC工作。工作频率是13.56MHz。
➢ Type B是一个开放式的非接触式智能卡标准
12
代表Type A非接触射频卡芯片
代表Type A非接触智能卡芯片主要有：
Mifare_Light (MF1 IC L10系列)
MIFARE1 (S50系列、内置ASIC)
Mifare2 (即：Mifare Pro) （MF2 ICD8x系列
1
0
1
Never Never KeyA|B KeyB Never Never
1
1
1
Never Never KeyA|B Never Never Never
3.2.4 MIFARE 1卡与阅读器的通信
基于物联网的公共自行车管理系统的设计与实现的开题报告
基于物联网的公共自行车管理系统的设计与实现的开题报告一、项目背景近年来，随着城市交通压力越来越大，以及环保、健康等意识的不断提高，公共自行车在城市交通中的地位和作用愈发凸显。
然而，公共自行车管理中还存在着一些问题，例如车辆回收、调度、维护等方面的不足。
因此，基于物联网技术的公共自行车管理系统的研究和实现，将有助于提高公共自行车的管理效率和服务质量，从而更好地满足人们的出行需求。
二、研究内容1. 系统架构设计根据公共自行车管理的实际需求，设计物联网架构，确定各个组件的功能和互联方式。
主要包括车辆信息采集系统、车位信息采集系统、用户信息管理系统、交通指挥中心等。
2. 车辆信息采集系统车辆信息采集系统是整个物联网系统的核心部分，需要对公共自行车进行实时追踪、监控和管理，以便进行调度、维护、故障排除等工作。
该部分需要涉及到GPS定位技术、无线传输技术、数据存储技术等方面的知识。
3. 车位信息采集系统车位信息采集系统主要用于实现车位的实时监测及管理，以保证公共自行车租赁服务的正常运行。
主要涉及到红外线传感器、压力传感器、车位状态识别算法等技术。
4. 用户信息管理系统用户信息管理系统负责对用户信息进行处理和管理。
包括用户注册、身份识别、骑行历史记录、费用计算等功能，以便提供更好的用户体验和服务质量。
5. 交通指挥中心交通指挥中心是公共自行车管理系统的重要组成部分。
通过交通指挥中心，可以实现对公共自行车的监控、调度和管理等功能。
同时，可以针对不同的场景需求，定制不同的调度和管理策略，以便提高系统的效率和服务质量。
三、研究意义基于物联网技术的公共自行车管理系统的研究和实现，将具有以下几个方面的意义：1. 提高公共自行车的管理效率和服务质量，使其更好地满足人们的出行需求。
2. 推动市政府对公共自行车管理的重视，并加大对其投资和支持。
3. 对物联网技术的应用和发展具有重要的示范意义和推动作用，为物联网技术的推广和应用提供新的思路和实践经验。
基于物联网的智慧公交管理系统设计与实现
基于物联网的智慧公交管理系统设计与实现随着城市化进程的不断加快，人们对公共交通的需求也越来越高。
然而，传统的公交系统存在着诸多问题，如车辆运行调度不合理、乘客信息获取困难等。
为了解决这些问题并提升公交系统的管理效率和服务质量，基于物联网的智慧公交管理系统应运而生。
一、智慧公交管理系统的设计目标基于物联网的智慧公交管理系统是一种利用物联网技术对公交车辆、乘客、调度中心等进行全面管理和控制的系统。
其设计目标主要包括以下几个方面：1. 提升公交运营效率：通过实时监控公交车辆位置和交通状况，系统能够智能调度车辆路线和发车间隔，从而避免车辆拥堵和空载行驶，减少运营成本。
2. 提供个性化服务：系统可以获取乘客的实时位置和需求信息，根据乘客的出行需求合理安排公交车辆。
乘客也可以通过系统查询公交车辆到站时间和实时车载信息等，提升出行体验。
3. 加强安全防护：通过智能监控和预警系统，对公交车辆进行实时监测和异常报警，保障公交运营安全。
二、智慧公交管理系统的核心组成基于物联网的智慧公交管理系统主要由以下几个核心组成部分构成：1. 公交车辆定位系统：通过GPS等定位技术，实时获取公交车辆的位置信息，上传至调度中心。
调度中心可以根据位置信息进行车辆调度、路线规划等操作。
2. 乘客信息采集系统：通过乘客的智能设备或触摸屏等终端，采集乘客的实时位置信息、出行需求等。
这些信息将被传输到调度中心，用于公交车辆的智能调度和个性化服务。
3. 车载终端设备：搭载在公交车辆上的终端设备可以提供实时车辆导航、停靠站信息、到站时间预测等服务，方便乘客查询。
4. 调度中心系统：是系统的核心控制中心，负责车辆的调度管理和乘客的服务管理。
通过监控公交车辆位置和交通状况，智能分析交通状况，合理调度车辆，确保公交的正常运行。
5. 数据存储与分析：所有车辆、乘客以及交通状况的数据都需要被存储起来，用于后期的数据分析和决策支持。
三、智慧公交管理系统的实现过程1. 系统需求分析：针对公交运营中遇到的问题，进行需求分析，明确系统的功能和性能要求。
基于物联网的智能城市公共交通管理系统设计
基于物联网的智能城市公共交通管理系统设计随着物联网技术的快速发展，智能城市公共交通管理系统悄然成为了现代城市建设的重要一环。
本文将对基于物联网的智能城市公共交通管理系统进行设计，以提高城市公共交通的效率、便利性和可持续性。
一、系统概述基于物联网的智能城市公共交通管理系统是一种集成了各种传感器、物联网技术和数据分析的系统，旨在实现对城市公共交通资源的智能调度、运营管理和用户体验优化。
主要功能包括实时监测公共交通车辆的位置和状态、实时获取乘客需求和交通状况、智能调度公交车辆和优化线路路径、提供乘客个性化的出行服务等。
二、系统设计1. 传感器网络部署系统需要在公共交通车辆、交通节点和乘客等关键位置部署传感器网络，实时监测交通状况和乘客需求。
例如，公交车上安装GPS定位传感器和车况传感器，用于实时监测车辆位置和运行状态；公交站点安装压力传感器和摄像头，用于实时获取站点拥堵情况和乘客等候人数。
通过传感器网络，可以获得大量的数据用于系统的分析和决策。
2. 数据采集与分析系统通过传感器网络不断采集实时的交通和乘客数据，包括车辆位置、交通流量、站点人数、乘客出行需求等。
这些数据将通过数据分析算法进行处理，提取有价值的信息。
比如，通过分析乘客需求和交通状况，系统可以预测未来交通拥堵情况和乘客出行量，以便及时做出调度和路径优化的决策。
3. 公交车辆调度与路径优化根据数据采集和分析的结果，系统能够智能调度公交车辆，优化线路路径，提高公交车辆的运营效率和乘车体验。
例如，当某一条线路拥堵时，系统可以智能地调度附近的公交车辆改道绕行，避免进一步加剧交通拥堵。
此外，系统还可以通过优化线路路径，减少车辆行驶距离和时间，提高运营效率。
4. 乘客个性化服务系统可以根据乘客的出行需求和个人偏好，提供个性化的服务。
例如，在乘客的智能手机上可以展示公交车的实时位置和到站时间，帮助乘客更好地安排出行。
系统还可以根据乘客的目的地和交通状况，为乘客推荐最佳的换乘方案和出行路线，提高乘车便利性和效率。
基于物联网技术的智慧公交系统设计与优化
基于物联网技术的智慧公交系统设计与优化智慧公交系统是一种基于物联网技术的创新应用，通过将公交车、车站、乘客、交通设施等元素进行连接与信息共享，旨在提升公交运输效率、优化乘客出行体验、改善城市交通拥堵等问题。
本文将就基于物联网技术的智慧公交系统进行设计与优化的关键要素展开讨论。
首先，智慧公交系统的设计应考虑到乘客出行体验的提升。
通过在公交车上安装计费设备、公交到站提醒系统、车载无线网络等技术，可以实现乘客的刷卡支付、实时公交信息查询、地图导航、乘车舒适等功能。
同时，可以利用物联网技术在车站设置智能广告牌，提供实时公交信息、天气预报、社区活动等信息，让乘客能够更便捷地获得所需信息。
其次，智慧公交系统的设计还应注重公交运输效率的提升。
通过在公交车上安装GPS定位系统、智能交通灯控制、交通指挥中心的数据分析与调度等技术手段，可以实现公交车的准时运行、避免拥堵及堵塞、优化车辆的运行路线与调配等。
此外，利用物联网技术还可以监测车辆的燃油消耗、车辆维护情况等数据，并及时反馈给相关部门，以实现对车辆管理的精细化、规范化。
另外，智慧公交系统的设计还应该关注可持续发展。
通过推广电动公交车、设置充电桩等举措，可以降低公交车的污染排放，减少对环境的影响。
同时，物联网技术的运用可以监测公交车辆的燃油消耗、二氧化碳排放量等数据，并为相关部门提供实时的环境监测报告，以供他们参考和制定环境政策。
此外，智慧公交系统的设计还应注重数据的安全与隐私保护。
通过采用数据加密、访问控制等安全技术，可以确保公交系统的数据不被未经授权的人员获取和篡改。
同时，设计合理的数据存储和管理机制，保障乘客个人信息的隐私与安全。
综上所述，基于物联网技术的智慧公交系统设计与优化，旨在提升公交运输效率、优化乘客出行体验、改善城市交通拥堵等问题。
通过考虑乘客体验、公交运输效率、可持续发展和数据安全等关键要素，可以打造更智慧、高效、可持续的公交系统，为城市交通发展提供更为有效的解决方案。
基于物联网的车辆管理系统设计与实现
基于物联网的车辆管理系统设计与实现随着物联网技术的迅猛发展，基于物联网的车辆管理系统已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
这种系统通过将车辆和物联网连接起来，实现了车辆的实时监测、管理和控制，提高了车辆安全性、效率和便捷性。
本文将详细介绍基于物联网的车辆管理系统的设计与实现。
一、系统概述基于物联网的车辆管理系统是一个集车辆监测、定位、远程控制、维护和管理于一体的综合性系统。
它由车辆终端设备、物联网通信网络、云服务器和管理平台组成。
车辆终端设备搭载各种传感器，可以实时监测车辆的状态、位置和环境信息，并将这些数据通过物联网通信网络传输至云服务器。
管理平台可以对车辆进行远程控制、维修调度和数据分析等操作，实现对车辆全生命周期的管理。
二、系统设计与实现1. 车辆终端设备设计与实现车辆终端设备是整个系统的核心，它需要具备高效的数据采集和传输能力。
首先，车辆终端设备需要安装多种传感器，如位置传感器、温度传感器和加速度传感器等，用于采集车辆的位置、温度和运动状态等信息。
其次，车辆终端设备需要搭载支持物联网通信的模块，如GSM、GPS和蓝牙等，用于将采集到的数据通过无线方式传输至云服务器。
2. 物联网通信网络设计与实现物联网通信网络是车辆管理系统中的关键环节，它需要提供稳定、高效的数据传输服务。
在设计与实现阶段，我们可以选择使用4G/5G网络或者NB-IoT网络，以保证通信的稳定性和可靠性。
此外，为了提高通信效率，可以将物联网通信网络与车辆管理系统的其他组件进行优化集成，例如与云服务器进行直接连接，减少数据传输的延迟和丢包率。
3. 云服务器设计与实现云服务器是车辆管理系统的数据存储与处理中心，负责接收、存储和处理车辆终端设备传输的数据。
在设计与实现时，云服务器需要具备高并发处理和可扩展性能。
可以采用分布式架构来部署多个服务器节点，实现数据的备份和负载均衡。
此外，通过使用大数据技术和机器学习算法，可以对车辆数据进行实时分析，提取有价值的信息，为车辆管理和运营决策提供支持。
基于物联网的智能交通电子收费系统设计与实现
基于物联网的智能交通电子收费系统设计与实现智能交通电子收费系统作为一种便捷高效的交通管理方式，正在被越来越多的城市采用。
其基于物联网技术，能够实现交通流量的实时监测、车辆通行的自动计费等功能，极大地提升了交通管理的效率和可靠性。
本文将围绕以上主题展开，介绍基于物联网的智能交通电子收费系统的设计与实现。
首先，物联网技术在智能交通电子收费系统中的应用被广泛认可。
物联网技术能够实现车辆与道路设施之间的信息交互，并将实时采集的数据传输到云平台，实现数据的处理与分析。
通过物联网技术，可以实时监测车辆的通行情况、道路的交通流量以及收费系统的运行状态，为交通管理部门提供重要的数据支持。
基于物联网的智能交通电子收费系统设计与实现需要考虑以下几个关键问题：1. 车辆识别技术：智能交通电子收费系统需要准确地识别每辆车辆，以实现自动计费。
传统的车牌识别技术虽然已经较为成熟，但其受天气、光照等因素影响较大。
因此，可以结合使用物联网技术和车载设备，如RFID技术，通过传感器对车辆进行识别，提高识别准确性和可靠性。
2. 收费系统设计：智能交通电子收费系统的收费部分需要设计合理的算法和规则，确保用户支付的费用准确无误。
可根据车辆类型、通行时间、地点等因素进行费用计算，并利用物联网技术实现自动扣费。
同时，为了提高用户体验，可以引入无感支付技术，如手机支付、电子标签等，方便快捷地完成支付过程。
3. 道路交通监控：基于物联网的智能交通电子收费系统应包含道路交通监控功能，能够实时监测道路的交通流量、车速等信息。
可以通过安装在道路边缘或路灯上的传感器，收集并传输数据到云平台，实现对道路交通状况的监控和分析。
交通管理部门可以根据这些数据进行交通管制、拥堵疏导等工作，提高道路通行效率和交通安全。
4. 数据安全与隐私保护：智能交通电子收费系统处理大量的个人数据和交通数据，因此数据安全和隐私保护是非常重要的。
系统设计应考虑加密通信、权限管理、数据备份等安全措施，确保用户个人信息的保密性和系统数据的完整性。
基于物联网技术的智慧城市综合交通管理系统设计
基于物联网技术的智慧城市综合交通管理系统设计智慧城市是当今社会中城市发展的重要趋势之一。
基于物联网技术的智慧城市综合交通管理系统是为了解决日益严重的交通拥堵问题、提高城市交通效率、保障公共安全而设计的一种智能化系统。
本文将从需求分析、系统架构、技术支持等多个角度，详细探讨基于物联网技术的智慧城市综合交通管理系统的设计。
首先，需求分析是设计一个成功的智慧城市综合交通管理系统的基础。
通过对城市交通管理的需求深入分析，我们可以界定系统的功能、性能、安全和可靠性要求。
在功能方面，智慧城市综合交通管理系统应该具备实时监测、智能调度、数据分析与决策等多种功能。
实时监测可以通过各种传感器、摄像头等设备获取城市交通状况的实时数据。
智能调度可以根据实时数据对交通信号灯、路况引导标志等进行自动调整。
数据分析与决策则是通过利用大数据分析技术，对交通数据进行深入挖掘和智能决策，进一步优化城市交通管理。
在性能方面，智慧城市综合交通管理系统应该具备高效、稳定、可扩展等特性，能够应对大规模数据处理和实时监控的需求。
同时，系统也应该能够实时响应用户请求，确保交通指挥中心能够准确地获得交通数据，并进行有效的决策。
在安全性方面，智慧城市综合交通管理系统需要保障用户的隐私安全和数据传输的保密性。
通过加密技术、权限控制和访问控制等手段，确保系统的安全性。
其次，系统架构是基于物联网技术的智慧城市综合交通管理系统设计的核心。
可以采用分布式架构，将城市交通网络中的各个节点（信号灯、摄像头等）通过物联网技术无线连接，构建一个多节点、多层级的系统。
各节点通过传感器向交通指挥中心发送实时数据，交通指挥中心则根据数据进行智能决策，并向各个节点发送指令进行交通调度。
在技术支持方面，基于物联网技术的智慧城市综合交通管理系统可以借助传感器技术、无线通信技术、大数据分析技术等多种技术手段来实现。
传感器技术用于实时监测交通状况，将采集到的数据进行传输。
无线通信技术则用于实现各个节点之间的数据传输和交互。
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基于物联网的公交车收费系统
一．系统设计
整体设计
公交车收费系统使用Android数据网关，连接无线AP点，通过串口跟控制芯片连接，控制芯片将RFID读卡器的数据通过无线AP发送，对公交卡用户执行开户、充值、余额查询、销户、消费等操作。
系统框图如下：
公交车收费系统的硬件设备主要包括：
(1) Android后台：程序的运行环境，处理获取的卡号，执行相关操作，并显示金
额。
(2) RFID读卡：读卡设备，用于读取IC卡数据。
(3) Wi-Fi模块：通过串口线与高频RFID读卡器相连，将读卡数据通过Socket连接
发送给安卓后台管理程序。
(4) 高频IC卡：用户公交卡。
公交系统数据库的设计
本系统数据库非常简单，在实验室阶段，我们可以只用一个用户表即可完成，简单期间，下表只注册用户姓名，联系电话，如果需要可以添加更多的用户信息，比如年龄，工作单位之
类的。
软件部分：
软件部分功能基本开发完成了
信息查询：
WiFi模块通过tcp/ip跟安卓后台通讯（软硬件交互部分）：
Wifi模块跟单片机的连接：通过USART
ESP8266模块引脚图
通过串口通信的话。
模块连线就比较简单了，只需要:
ESP8266 <----->STM32
GND <----->GND
3.3V <----->3.3V
TXD <----->PA3//IO口功能复用，串口收发数据RXD <----->PA2
Wifi模块使用：
ESP8266支持AT指令：
在AT模式下可以通过串口的AT指令对系统参数做配置。
指令格式如下：
AT+<at指令>=<值>
例如：“AT+CWMODE”查询当前模块的WIFI模式。
例如：“A T+CWMODE=3”设置模块WIFI模式为AP+STA模式。
这里是所有支持的AT指令：
ESP8266模块支持三种模式：AP模式，STA和AP+STA模式
我们考虑采用AP模式：即模块作为无线WIFI热点，允许其他WIFI设备连接到本模块，实现串口与其他设备之间的无线（WIFI）数据转换互传。
AP模式下包括三个子模式:TCP 服务器、TCP 客户端，UDP
将本模块设置成TCP服务器端的过程：使用AT指令AT+CWMODE=2 设置模块WIFI模式为AP模式AT+RST 重启生效
AT+CWSAP=”myWIfi”,”123456 78”,1,4设置模块的AP参数：SSID为myWifi，密码为12345678，通道号为1，加密方式为：
WPA_WPA2_PSK
AT+CIPMUX=1 开启多连接
AT+CIPSERVER=1,8888 开启SERVER模式，设置端口为
8888
安卓端的TCP/IP
Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议
什么是Socket？
Socket是应用层与TCP/IP协议簇通讯的中间抽象层，Socket是一组接口，它把复杂的TCP/IP协议簇的内容隐藏在套接字接口后面，我们无需关心协议的实现，只需使用Socket提供的接口即可。
安卓端创建服务器端的步骤：
1.创建ServerSocket对象，绑定监听端口
2.通过accept（）方法监听客户端请求
3.连接建立之后，通过获取输入流，取得客户端请求信息
4.创建输出流，返回给客户端信息
5.关闭资源
安卓端创建客户端的步骤：
1.创建socket对象，指定需要链接的服务器地址和端口号
2.建立连接后，获取输出流，向客户端发起请求信息
3.获取输入流，读取服务器端反馈的信息
4.关闭相应资源
读卡器部分：
主要内容包括:STM32芯片与RC522模块的通信，RC522模块与IC卡之间的识别过程
RC522引脚图：
1.rc522与单片机的引脚设置：
RC522引脚图
在使用不同类型接口的时候，RC522的引脚作用会不同，在与单片机通信的时候是采用SPI 通信
串行外设接口
因此跟STM32板的接线方式如下：(参看STM32引脚图)
RC522---------stm32
1--SDA <----->PA4 //选通
*2--SCK <----->PB13 //SCK时钟
*3--MOSI<----->PB15 //OI
*4--MISO<----->PB14 //IO
*5—悬空
*6--GND <----->GND
*7--RST <----->PB1
*8--3.3V<----->3.3V
RC522的工作过程：
一．RC522跟单片机的通信：
MFRC522发送与接收卡数据暂存于FIFO缓冲区中
二．对卡的操作
分成四步：寻卡→防冲突→选卡→读/写卡；
使用二次编程的函数接口
（1）寻卡
向FIFO中写入PICC_REQIDL命令，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，此时若有卡在天线作用范围内，将识别命令，并返回卡类型,和卡片序列号；
卡类型（TagType）：
0x4400 = Mifare_UltraLight
0x0400 = Mifare_One(S50)
0x0200 = Mifare_One(S70)
0x0800 = Mifare_Pro(X)
0x4403 = Mifare_DESFire
关于下面两条命令的区别：
第一条命令读取完卡后还会再次读取；
第二条命令读取完卡后会等待卡离开开线作用范围，直到再次进入。
（2）防冲突
向FIFO中写入PICC_ANTICOLL＋0x20，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，卡返回卡序列号（共5字节，第5字节是卡序列号校验码）；
由于是非接触式的，同一时间天线作用范围内可能不只一张卡时，即有多于一张的MIFARE 1卡发回了卡序列号应答，则发生了冲突。
此时，由于每张卡的卡序列号各不相同，MCM接收到的信息(即卡序列号)至少有1位既是0又是1(即该位的前、后半部都有副载波调制)，MCM找到第1个冲突位将其置1(排除该位为0的卡)，然后查第2个，依次排除，最后不再有冲突的SN即为被选中的卡。
（3）选卡
向FIFO中写入PICC_SElECTTAG＋0x70＋卡序列号，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO 中数据通过天线发送出去，卡返回卡容量（对于MIFARE 1卡来说，可能为88H或08H）；
（4）写数据
向FIFO中写入PICC_WRITE＋块地址，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过
天线发送出去。
要注意写块3数据，因为块3包含了所在扇区在密钥及访问条件，如果操作不当，将导致扇区无法正常使用。
（5）读数据
向FIFO中写入PICC_READ＋块地址，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去。
IC卡存储结构
17-18周
进行以上三部分的整合测试，完成系统设计要求，书写项目报告。