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-智能公交卡终端系统软件实现学士学位论文.doc
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北 京 邮 电 大 学 毕 业 设 计
-
i
智能公交卡终端系统软件实现
摘 要
随着城市规模的扩大,交通已经成为城市发展的一个重要因素。公交车射频卡可
以提供更为方便、快捷的服务。
面向开放式公交系统的乘客下车站台刷卡系统及数据传输技术的改善,充分运用
了交通,电路即传输等专业的知识。
本文对公交射频 刷 卡器的系 统 设计进行 了 研究。采 用 美国 ATMEL 公司 的
ATmega16 单片机位控制核心,应用 PHILIPS 公司的 MIFARE 射频技术实现设计。本
设计主要是系统软件设计。这部分描述了所应用的各部分的程序原理和代码,运用模
块化结构,使程序设计的逻辑关系更加简洁明了;采用软件 AVR studio4 软件进行编
程,sscom 串口调试助手以及 AVR fighter 程序烧录软件进行烧录。
关键词 ATmega16;射频技术;AVR;
北 京 邮 电 大 学 毕 业 设 计
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ii
Smart bus card terminal system software
Abstract
Along with the extension of the city scale, the transportation has already become an
important factor of the city development.The bus radio frequency card can provide more
convenience and faster servance.
Passengers to get off the site credit card system for open bus system development is the
improvement of existing public transport circuit and transmission technology .
This text carry on a research to the system design of the bus radio frequency card
machine,It adopted single chip microcomputer of the ATmega16 of the American ATMEL
company as the control core and applied the MIFARE radio frequency technique of the
PHILIPS company to realize the design,This design of the system include two parts:the
hardware design and the software design.The hardware design part described the hardware
circuits and the principle of each part,mainly include:display circuits, The watchdog
circuit,the 93C46 serial EEPROM,the buffer circuit and read card machine.Also,it gave the
system hardware of the integral design principle diagram.A adopting assemble language to
edit the software,using blocking structure and giving the flow chart of each block make the
logical Relation of the program design more simply and directly to understand.It adopted
AVR studio4 to debug the program.Moreover,this text also gave detailed program list.
Key words: ATmega16;射频技术;AVR;
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目录
摘 要 .............................................................................................................................................................i
Abstract ..........................................................................................................................................................ii
第一章 绪论 ................................................................................................................................................1
1.1 研究背景 .......................................................................................................................................1
1.2 设计的意义和目的 .......................................................................................................................1
1.3 系统设计总体要求 .......................................................................................................................2
1.4 系统设计的方案选择 ...................................................................................................................2
1.4.1 IC 卡的选择 .......................................................................................................................2
1.4.2 用户信息的存储 ................................................................................................................2
1.4.3 程序编写 ............................................................................................................................3
第二章 软件的总体设计 ............................................................................................................................4
2.1 系统软件设计思想 .......................................................................................................................4
2.2 系统软件逻辑组成 .......................................................................................................................4
2.3 系统流程图 ...................................................................................................................................4
第三章 软件各个模块的设计 ....................................................................................................................6
3.1 主程序 ...........................................................................................................................................6
3.2 rc522.c 程序 ..................................................................................................................................6
3.2.1 SPI 相关操作 .....................................................................................................................6
3.2.2 读 RC632 寄存器 ReadRaw(add).....................................................................................9
3.2.3 写 RC632 寄存器 Write(add,data)....................................................................................9
3.2.4 清除 RC632 寄存器 ClearBitMask(reg,mask) .................................................................9
3.2.5 设置 RC632 寄存器 SetBitMask(reg,mask).....................................................................9
3.2.6 通讯 PcdComMF522() .......................................................................................................9
3.2.7 寻卡 PcdRuquest(reg,*pTagType).....................................................................................9
3.2.8 放冲撞 PcdAnticoll(*psnr) ..............................................................................................10
3.2.9 Mc522 复位 PcdReset() ..................................................................................................10
3.2.10 开启天线 PcdAntennaOn() ............................................................................................10
3.2.11 关闭天线 PcdAntennaOff() ...........................................................................................10
3.2.12 端口的初始化 init_port_rc522()....................................................................................10
3.3 LCD.c .........................................................................................................................................11
3.3.1 LCD12864 写数据(write_com(cmd))..............................................................................11
3.3.2 LCD12864 写数据(write_data(dat))...........................................................................11
3.3.3 LCD12864 定位显示数据 write_lcd(line,row,* str, len) ................................................12
3.3.4 LCD12863 定位显示数据 ...............................................................................................12
3.3.5 清屏 LCD12864(clr_screen()) ....................................................................................12
3.3.6 LCD12864 初始化(init_lcd) ..........................................................................................12
3.4 bell.c(蜂鸣器) ......................................................................................................................12
3.4.1 初始化蜂鸣器(init_bell()) ...............................................................................................13
3.4.2 蜂鸣器响(bell_poll()).......................................................................................................13
3.5 usart.c(串口通信).................................................................................................................13
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3.5.1 USART 数据寄存器---UDR............................................................................................14
3.5.2 USART 控制和状态寄存器---UCSRA...........................................................................14
3.5.3 USART 控制和状态寄存器---UCSRB...........................................................................15
3.5.4 USART 控制和状态寄存器---UCSRC...........................................................................16
3.5.5 波特率寄存器 UBRRL 和 UBRRH................................................................................16
3.5.6 初始化串口(init_usart())..................................................................................................17
3.5.7 发送数据(send_data(data)) ..............................................................................................17
3.5.8 接受数据 receive_data .....................................................................................................17
3.6 连接数据库以及 PC 的串口程序 ..............................................................................................17
3.6.1 连接数据库 ......................................................................................................................17
3.6.2 PC 串口程序 ....................................................................................................................19
3.7 Mifare 1 非接触式卡说明 .........................................................................................................20
3.7.1 Mifare 1 非接触式卡包含两个部分:RF 射频接口电路和数字电路 ............................20
3.7.2 Mifare 1 卡的存储结构 ...................................................................................................21
第四章 软件测试 ......................................................................................................................................22
4.1 数据库单元测试 .........................................................................................................................22
4.1.1 插入元素测试 ..................................................................................................................22
4.1.2 更新数据测试 ..................................................................................................................23
4.2 串口发送卡号单元测试 .............................................................................................................24
4.3 集成测试 .....................................................................................................................................24
结论 ..............................................................................................................................................................25
参考文献 ......................................................................................................................................................26
致谢 ..............................................................................................................................................................27
外文原文 ......................................................................................................................................................28
外文翻译 ......................................................................................................................................................42
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1
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着我国经济的快速发展,各个大中小型城市的发展日新月异,人民生活水平逐
渐提高,我国的汽车保有量也在持续的快速的增长,许多国家公共交通部门开始应用
先进的信息与通信技术进行公交车定位、车辆监控、自动驾驶、计算机辅助调度及提
供各种公共交通信息以提高公共服务水平。其中如美国,日本,加拿大,英国,法国,
韩国等国家都投入了较大的人力和物力从事智能公交系统的研究,在国际处于领先地
位,并已取得显著的成果。
美国城市公共交通管理局(UMTA)已经启动了智能公交系统项目“Advanced
Public Transportation Systems(APTS)”,经过现场实验,UMTA 关于 APTS 的评价是:”
APTS 可以显著提高公交交通服务水平,吸引更多乘客采用公交和合伙乘车的出行模式,
从而带来了减少交通拥挤,空气污染和能源消耗等一系列社会效益”。根据 1998 年美
国运输部的联邦公交交通信息的实时信息发布理论,以及使用先进的电子,通讯技术
提高公交效率和服务水平的实施技术。具体包括车队管理,出行者信息,电子收费和
交通需求管理等几个方面的研究。其中车队管理主要研究通信系统,地理信息系统,
自动车辆定位系统,自动乘客计数,公交运营软件和交通信号优先。
日本城市公交交通智能化的发展经历了三个阶段:二十世纪 70 年代末开始应用公
交汽车定位系统—公交汽车接近显示系统;80 年代初开始应用公交交通运行管理系统,
其中包括乘客自动统计,运行监视和运行控制;进入 90 年代,由于机动车数量的增长
和严重交通拥挤的影响,要保持正常的行车速度是十分困难的,由此引起的公交交通
的不便性和不可靠性导致乘客数量的急剧减少。东京都交通局开发了城市公共交通运
输控制系统(CTCS),旨在改进公共汽车服务,重新赢得乘客。在 CTCS 中,公共交通
运营管理系统的一个基本的框架,其目的是通过掌握运行情况以及乘客数据实现精确
平稳的公共交通运营服务。它将运营中的公共汽车和控制室之间建立信息交换,并利
用诱导和双向通讯的方法,将服务信息提供给服务人员和驾驶人员,同时这些信息也
通过进站汽车指示系统和公交与铁路接驳信息系统提供给乘客。公共交通综合管理系
统包括运营数据,乘客计数,监视和控制公共汽车运营和乘客服务等功能,其中乘客
服务功能中包括进站汽车指示,信息查询和公共交通与铁路接驳信息提示。公共交通
综合管理系统的硬件包括公交主控中心,区域中心以及路边,车库和车载设备等。
1.2 设计的意义和目的
设计意义:公交卡的广泛推广,将使公交管理迈上一个新台阶。公交射频卡不仅
避免了因找零引起的尴尬;此外,射频卡的小巧、轻便、美观,便于乘客携带;同时,
使用公交射频卡,可减少现金流通量,也减少了疾病传播的途径;减少了乘客上车付
费的时间,缩短了公交车到站停靠的时间,一定程度上缓解了城市的交通压力。
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