基于单片机及MFRC522的餐卡充值消费系统
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射频识别技术课程设计报告
题 目：基于单片机及MFRC522的餐卡
充值消费系统
院 （系）：信息与电子工程学院
专业班级：
学生姓名：
学 号：
2 目录
1.题目.............................................................. 3
2.目的与要求........................................................ 3
2.1目的......................................................... 3
2.2要求......................................................... 3
2.2.1系统功能 ............................................... 3
2.2.2系统原则 ............................................... 3
3.内容与步骤（设计思想）............................................ 4
3.1硬件设计..................................................... 4
3.1.1系统框架 ............................................... 4
3.1.2最小系统模块设计 ....................................... 5
3.1.3键盘模块设计 ........................................... 6
3.1.4 LCD驱动模块设计 ....................................... 6
3.1.5 蜂鸣器模块设计......................................... 7
3.1.6 电源模块设计........................................... 7
3.1.7 RFID读卡器模块设计 .................................... 8
3.1.8 S50卡简介 ............................................. 9
3.2软件设计.................................................... 10
3.2.1 总体设计.............................................. 10
3.2.2 读卡程序设计.......................................... 11
3.2.3 MCU与读卡模块通信程序设计 ............................ 12
4.部分代码（详细的注释）........................................... 14
4.1键盘程序.................................................... 14
4.2 LCD1602程序................................................ 14
4.3 读写卡程序 ................................................. 16
5.课程设计实践总结................................................. 21
3 1.题目
基于单片机及MFRC522的餐卡充值消费系统
2.目的与要求
2.1目的
科技高速发展，人们的需求也在日益增长，智能化与便携化成为人们孜孜不倦的追求。电子计算机的出现丰富了这个世界，也简化了这个世界。当然微型处理系统也悄悄产生了，并大量应用在实际中，利用MCU控制，处理一些事务，降低了劳动时间，提高了劳动效率，也提高了精度。MCU的出现使生活与生产发生很大的改变。人们的生活与智能越来越密不可分。RFID的普及，丰富了人们的生活，使得人们的物理数量转化为虚拟数量，比如现金数字化。RFID的发展，是信息现代化的主流和趋势，RFID的广泛应用将会掀起一场住宅革命，促进物联网的快速发展。
传统的现金消费方式并不适合学校、企业等人口集中且密集的地域。此方式不仅不方便单位对消费记录的获取，而且对于买卖双方也是非常不方便的。餐卡充值消费系统会使人们生活更加方便，不用随时随地的带好现金，也不用担心现金丢失，更不用担心收到假币。人们只要一张IC卡，便能够对自己的现金进行数字化，不管是交易还是携带都是方便至极。
2.2要求
2.2.1系统功能
(1)读卡器对IC初始化，设置IC卡的密码，设置卡号及充值相应的初始金额。
(2)充值IC卡功能，学生等人可以通过带上自己的现金去充值点让管理员进行充值。
(3)刷卡功能，工作人员按下键盘设置相应金额后，消费者可以近距离刷卡从而达到消费效果。
(4)读卡提示，lcd液晶屏上显示出本次消费或者充值的金额，如果没有操作，则是显示余额。蜂鸣器做出相应的声音提示。
(5)容错功能，当工作人员不小心刷多了金额，工作人员可以设置读卡器为充值模式对卡进行加款功能。
2.2.2系统原则
(1)实用性，餐卡消费系统的内容应符合实际需要，不能华而不实。因此，系统的实用性是首先应遵循的第一原则。
4 (2)准确性，能够对IC卡上的数据准确的进行读取、充值以及扣款，避免出现更种漏洞而不实用。
(3)实时性，即读卡器能快速地对IC卡上的金额进行读取或者其他操作，减少等待时间，提高工作效率。
(4)完整性，一个完整的餐卡充值消费系统是建筑整体形象的重要标志。功能完善，设备齐全，管理方便是设计应考虑的一个因素。
(5)容错性，读卡器必须具备有了解消费者的所有操作，避免消费者或营业员的错误操作而出现bug。
(6)健壮性，实现多卡防冲突、防碰撞灯功能，避免系统误操作，避免发生崩溃。
(7)安全性，系统必须在物理安全与技术安全方面做好可靠的保障，防止不法分子的盗取与恶意破坏而带来损失。
(8)易维护性，餐卡充值消费系统在运行过程中的维护应该尽量做到简单易行。
(9)稳定性，餐卡充值消费系统的职能是保护人身和财产的安全，一旦系统开始工作就要求连续不间断的运行，所以稳定性对于餐卡系统来说就显得非常重要。
3.内容与步骤（设计思想）
本系统设计分为硬件设计以及软件设计总共两个部分。
硬件设计包括：单片机最小系统、MFRC522读卡器模块、LCD1602及驱动模块、蜂鸣器模块、键盘模块、电源管理模块等。
软件设计包括：单片机与MFRC522读卡器模块通信，读卡程序设计，防碰撞算法设计，加密算法设计，LCD1602模块驱动程序，键盘搜索程序，蜂鸣器驱动程序等。
3.1硬件设计
3.1.1系统框架
本系统通过MCU中央控制器对RFID读卡器模块进行控制，RFID读卡器进而对IC卡进行读写数据等通信，最后把数据返回给MCU，再通过液晶屏显示出来。过程可以通过键盘的输入来手动控制。
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图3-1 系统框架图
3.1.2最小系统模块设计
本系统MCU采用STC89C52RC芯片，STC89C51RC单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，基于Intel 标准的8052，指令代码完全兼容传统的8051 系列单片机，12 时钟/机器周期和6 时钟/机器周期可任意选择，最新的D 版本内集成MAX810 专用复位电路。
图3-2 STC80C52RC最小系统原理图
mcu RFID读卡器 键盘模块
LCD液晶屏 蜂鸣器 IC卡
电源模块
6 3.1.3键盘模块设计
系统需用到数字键及其逻辑功能键，所需要哦的按键比较多，为了节省单片机的I/O口。采用了矩阵键盘进行系统计算器键盘的设计。
图3-3 矩阵键盘原理图
3.1.4 LCD驱动模块设计
为了能有友好的交互面，系统采用LCD1602液晶显示屏模块。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号的点阵型液晶模块。它是由若干个5x7或者5x11的点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以用显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此，所以它不能很好的显示图片。但是用它来设计可以方便软件设计，减少开发的成本。
图3-4 LCD1602模块连接图
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图3-5 LCD1602实物图
3.1.5 蜂鸣器模块设计
为了能让刷卡时有提示，系统采用了蜂鸣器作为提示源。
图3-6 蜂鸣器电路图
3.1.6 电源模块设计
要给各个模块提供不同电压，就必须进行电源模块的设计，电源模块要能提供5V以及3.3V的电压，且电流要能驱动各个模块，使其正常工作。采用以下电路，能设计出稳定的电压值。
图3-7 电源模块电路图
8 3.1.7 RFID读卡器模块设计
系统采用了MFRC522读卡模块。
MFRC522是高度集成的非接触式（13.56MHz）读写卡芯片。此发送模块利用调制和解调的原理，并将它们完全集成到各种非接触式通信方法和协议中（13.56MHz）。
MFRC522发送模块工作模式：MFRC522的内部发送部分可驱动读写器天线与ISO 1443A/MIFARE卡和答应机的通信，无需其他的电路。接收器部分提供一个功能强大和高效的解调和译码电路，用来处理ISO 1443A/MIFARE的卡和应答机的信号。数字电路部分处理完整的ISO 1443A帧和错误检测（奇偶&CRC）。MRFC522支持MIFARE Classic（如，MIFARE标准）器件。MFRC支持MIFARE更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s.
可实现各种不同主机接口功能：SPI接口、串行Uart以及I2C接口。
模块具有以下特性：
1) 高度集成的模拟电路，解调和译码相应。
2) 缓冲的输出驱动器与天线的连接使用最少的外部元件。
3) 支持ISO 1443A/MIFATE。
4) 读写模式中与ISO 1443A/MIFARE的通信距离高达50mm，取决天线的长度和调谐。
5) 读写器模式下支持MIFARE Classic加密。
6) 支持ISO 1443 212kbit/s和424bit/s的更高传输速率的通信。
7) 64字节的发送和接收FIFO缓冲区。
8) 灵活的中断模式。
9) 低功耗的硬件复位功能。
10) 软件掉电模式。
11) 可编程定时器。
12) 内部振荡器，连接27.12MHz的晶体。
