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& 停车场发卡器与IC卡读写器的设计开发

 

随着科技和中国经济的高速发展,人民生活水平不断提高,城市汽车增长迅猛,停车场成为人们生活中必不可少的一部分。非接触式IC卡停车场管理系统以图像处理技术、射频卡技术和计算机技术为核心,加上精密的控制设备,实现了停车场的收费现代化管理,具有方便灵活、准确安全的特点。该文主要介绍非接触式IC卡停车场中发卡器与IC卡读写器的设计和开发。

MIFARE1非接触式IC卡

MIFARE1非接触式IC卡的核心,是Philips公司的MIFARE1 IC S50(-01,-02,-03,-04)系列微模块(微晶片)。它所具有的独特的MIFARE RF(射频)非接触式接口标准已被定为国际标准:IS0/IEE14443 TYPEA标准。该卡片上有8 kb EEPROM存储容量,并划分为16个扇区,每个扇区划分为4个数据存储块。各扇区的密码和存取控制都是独立的,可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。因此一张卡可以同时运用在16个不同的系统中,且可以根据每个系统的实际情况决定各区的密码及数据形式。卡片上还内建有增值、减值的专项的数学运算电路,非常适合于各种收费场合。文中所介绍的发卡器与IC卡读写器所使用的卡就采用MIFARE1卡。

停车场管理系统的基本模块

非接触式IC卡停车场管理系统最基本的功能是车辆进出放行和费用核算管理,基本模块介绍如下:
1)PC机中心管理系统它是整个停车场管理的控制核心,由计算机、发卡器、通讯线路和管理软件等组成,主要完成发卡、费用统计与结算、接收与发送控制信号等功能。发卡器完成2种卡的发行:一是对用户卡进行发行登记、收费充值、财务报表记录等;二是对配置卡进行发行登记、配制信息填写等。
2)用户IC卡作为信息载体,记录车主标识、消费余额、系统特征等,完成每次停车费用扣减及重复充值功能。
3)IC卡读写器通过读取配置卡,更改Ic卡读写器中的配制信息和权限信息;通过校验方式完成读写用户IC卡、记录并向计算机传输数据、控制道闸等功能。
4)电子开关由自动挡车道闸、数字式地面车辆检测器、防砸车检测系统组成,完成接收控制信号、开启道闸、车通过后落下道闸等功能。

发卡器与IC卡读写器的设计

配置卡由停车场管理中心拥有 。它主要用来对停车场中各个IC卡读写器设备进行配制,例如信息调制、权限和数据更改等。当需要更改IC卡读写器的内部数据时,首先通过发卡器把要更改的数据信息和配制信息写入配置卡,然后将配置卡贴近各个IC卡读写器,刷卡1次,就完成了数据的更改。
用户卡由用户拥有。在发卡时,管理中心将车主信息、消费余额等写入此卡,并决定该卡的使用范围和权限。在停车场人口,车主将用户卡在IC卡读写器前刷一下,IC卡读写器对卡中的信息进行密码校验并判 断该卡是否有权限进入此系统。当校验通过时,系统确认有效后撤除路障,开启自动道闸,允许其通行,并将卡的信息传送到管理中心进行存储。在出口,车主将用户卡在IC卡读写器前刷一下,IC卡读写器从卡中扣减相应金额,系统确认有效完成后撤除路障,开启自动道闸,允许其出闸。

发卡器与IC卡读写器的基本工作流程图

发卡器与卡片之间采用一对一通信方式,发卡程序流程见图1(a),图1(b)。读卡过程是一个很复杂的程序执行过程,要执行一系列的操作指令,调用多个函数,包括装载密码、验证密码、鉴别卡、读卡等。这一系列操作必须按固定的顺序进行。

IC卡读写器的硬件图

系统所使用的硬件主要由2部分组成:PIC16F876单片机与芯片MF RC500组成。该系统采用PIC16F876单片机为控制核心,主要完成数据采集、处理、存储及控制系统工作的功能,通过RB El与MF RC500的数据总线相连,可实现与非接触式IC卡数据的无线传输。RC7、RC6用来连接RS232,最终与计算机相连。RK3作为MF RC500的片选端,低电平有效。RK5、RC0分别控制MF RC500的读写,RA4接收来自非接触式IC卡的中断请求并执行中断程序。该系统的工作频率为13.56 MHz,由石英晶体振荡器产生,用于给MF RC500提供时钟信号,同时也驱动天线基频载波信号。MFRC500是与非接触式IC卡实现无线通信的核心模块,也是IC卡读写器读写非接触式IC卡的关键接口芯片。它根据寄存器的设定对发送缓冲区中的数据进行调制,得到发送的信号,通过由TX1、TX2脚驱动的天线以电磁波的形式发出去,非接触式IC卡采用RF场的负载调制进行响应。MF1卡放在距离射频天线100mm内,天线拾取非接触式IC卡的响应信号,经过天线匹配电路送到RX脚,MF RC500内部接收缓冲器对信号进行检测和解调,并根据寄存器的设定进行处理。处理后的数据发送到并行接口由单片机读取。