基于RFID技术的电子钱包的设计与实现的方案---毕业论文.docx
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基于RFID技术的电子钱包的设计与实现的方案
摘要
随着社会与经济的发展需要,RFID技术在各行各业的认可,得到了广泛的应用与发展,尤其是在安全系数较高的行业,为人们日常生活提供了诸多便利,保障了人们的生活安全。
RFID技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,是一种通信技术。
本文剖析了RFID技术的国内外现状、未来发展趋势等问题,提出了基于RFID技术的电子钱包的设计与实现的方案。
对从系统的可行性研究分析及需求分析过渡到系统的硬件电路设计、软件设计等做出了详细介绍。
基于RFID技术的电子钱包采用了基于MFRC522的FS_RFID开发套件进行研究,能读写Mifare非接触式射频卡,当有卡片进入读写器的操作范围时,自动识别是否为M1射频卡,随之对卡内数据块进行读写操作,并将卡的序列号及相关数据通过串口读写程序存放在数据库中,同时将最新数据实时刷新显示在网页上,以便用户获取所需要的信息。
关键词:
RFID技术;电子钱包;MFRC522;M1射频卡
Abstract
Withtheneedsofthedevelopmentofsocietyandeconomy,theRFIDtechnologyinallwalksoflifehasbeenawiderangeofapplicationsanddevelopment,especiallytheindustrysafetycoefficientishigher,tothepeople'sdailylifeprovidesmanyconvenienceandguaranteethesafetyofpeople'slife.RFIDtechnology,alsoknownasradiofrequencyidentification,isakindofcommunicationtechnology,whichcanidentifythespecifictargetandreadandwritedatathroughtheradio.
ThispaperanalyzestheresearchstatusofRFIDtechnologyathomeandabroad,thefuturedevelopmenttrendsandotherissues,andputsforwardthedesignandimplementationofelectronicwalletbasedonRFIDtechnology.Fromthesystemfeasibilitystudyanalysisandthedemandanalysistransitiontothesystemhardwarecircuitdesign,softwaredesignandsoonhasmadethedetailedintroduction.
ElectronicpursebasedonRFIDtechnologyusesbasedonMFrc522FSRFIDdevelopmentkit,beabletoreadandwriteMifarecontactlessRFcard,whenthecardintotheoperatingrangeofthedevicetoreadandwrite,automaticallyidentifywhethertheM1RFcard,alongwiththecarddatablockreadandwriteoperation,andthecardserialnumberandrelateddatathroughtheserialporttoreadwriteprogramsarestoredinthedatabase.Atthesametime,thelatestdatareal-timerefreshthedisplayonthepage,sothatuserscanobtainneededinformation.
Keywords:
theRFIDtechnology;Electronicpurse;MFrc522;theM1RFcard
1绪论
1.1课题研究的背景及意义
RFID技术发展迅速,作为20世纪的十大技术之一,已经在工业、交通、物流等多个领域得到了越来越广泛的应用,并且日益显示出它的巨大潜力。
随着RFID技术的不断发展和标准的不断完善,RFID产业链从硬件制造技术、中间件到系统集成应用等各环节都得到提升和发展。
RFID技术的产品实现了多样化,由单一识别向多功能识别发展。
RFID产业与其他IT产业一样,当标准和关键技术解决和突破之后,与其他产业融合将形成更大的产业集群,并得到更加广泛的应用,实现跨地区、跨行业应用。
当RFID系统应用普及到一定程度时,每件产品都能通过RFID技术赋予身份标识。
RFID技术与互联网、电子商务结合将是一种必然趋势,它将极大地改变传统的生活、工作和学习方式。
RFID技术已经涉及人们日常生活的各个方面,并被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域,如火车的交通监控系统、高速公路自动收费系统、物品管理、流水线生产自动化、门禁系统、金融交易、仓储管理、畜牧管理、车辆防盗等,RFID技术已经成为未来信息社会建设的一项基础技术。
1.2课题研究现状
1.2.1国外研究现状
从全球的范围来看,美国政府是RFID应用的积极推动者,在其推动下美国在RFID标准的建立、相关软硬件技术的开发与应用领域均走在世界前列。
欧洲RFID标准追随美国主导的EPCglobal标准。
在封闭系统应用方面,欧洲与美国基本处在同一阶段。
日本虽然已经提出UID标准,但主要得到的是本国厂商的支持,如要成为国际标准还有很长的路要走。
RFID在韩国的重要性得到了加强,政府给予了高度重视,但至今韩国在RFID的标准上仍模糊不清。
目前,美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非等国家均有较为成熟且先进的RFID产品。
从全球产业格局来看,目前RFID产业主要集中在RFID技术应用比较成熟的欧美市场。
飞利浦、西门子、ST、TI等半导体厂商基本垄断了RFID芯片市场;IBM、HP、微软、SAP、Sybase、Sun等国际巨头抢占了RFID中间件、系统集成研究的有利位置;Alien、Intermec、Symbol、Transcore、Matrics、Impinj等公司则提供RFID标签、天线、读写器等产品及设备。
1.2.2国内研究现状
相较于欧美等发达国家或地区,我国在RFID产业上的发展还较为落后。
目前,我国RFID企业总数虽然超过100家,但是缺乏关键核心技术,特别是在超高频RFID方面。
从包括芯片、天线、标签和读写器等硬件产品来看,低高频RFID技术门槛较低,国内发展较早,技术较为成熟,产品应用广泛,目前处于完全竞争状况;超高频RFID技术门槛较高,国内发展较晚,技术相对欠缺,从事超高频RFID产品生产的企业很少,更缺少具有自主知识产权的创新型企业。
从产业链上看,RFID的产业链主要由芯片设计、标签封装、读写设备的设计和制造、系统集成、中间件、应用软件等环节组成。
目前我国还未形成成熟的RFID产业链,产品的核心技术基本还掌握在国外公司的手里,尤其是芯片、中间件等方面。
中低、高频标签封装技术在国内已经基本成熟,但是只有极少数企业已经具备了超高频读写器设计制造能力。
国内企业基本具有RFID天线的设计和研发能力,但还不具备应用于金属材料、液体环境上的可靠性RFID标签天线设计能力。
系统集成是发展相对较快的环节,而中间件及后台软件部分还比较弱。
1.3课题设计任务
基于RFID技术的电子钱包的设计主要由两大部分:
硬件系统和软件系统。
硬件系统包括射频系统电路的设计;软件系统包括射频卡的读写程序、串口读写程序、数据库、Web程序等的设计编写。
电子钱包基于RFID技术,可通过FS_RC522RFID模块实现卡的识别并进行数据读写,完成读取卡的序列号及卡内金额增、减值操作的功能,并可完成将相关数据实时刷新显示在HTML网页上的功能。
1.4论文结构
1绪论
2RFID技术概述
3系统的可行性研究与需求分析
4系统总体设计
5系统详细设计
6系统测试
7系统使用手册
2RFID技术概述
RFID系统是一种非接触式的自动识别系统,通过射频无线信号自动识别目标对象,并获取相关数据。
RFID系统以电子标签来标识某个对象,电子标签通过无线电波与读写器进行数据交换,读写器可将主机命令传达到电子标签,再把电子标签返回的数据传达到主机,主机的数据交换与管理系统负责完成电子标签数据的存储、管理和控制。
2.1RFID系统的构成
RFID系统一般由电子标签、读写器及外部主机(PC机)组成。
图2.1RFID系统的构成
电子标签是指由IC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标签,其内置的射频天线用于和读写器进行通信。
电子标签附着在物体上标识目标对象,具有唯一的编码,存储被识别对象的相关信息。
根据应用场合不同表现为不同的应用形态,如电子狗牌、门禁卡、交通卡等。
图2.2电子标签的内部结构
读写器是利用射频技术读写电子标签信息的设备,一般由天线、射频接口和逻辑控制单元三部分组成。
工作时,读写器发射一个特定的询问信号,当电子标签感应到这个信号后,就会给出应答信号,应答信号中含有电子标签携带携带的数据信息。
读写器读取到数据后,对其进行处理,最后将数据返回给外部主机系统,进行相应操作处理。
图2.3读写器组成
2.2RFID系统的工作流程
RFID利用无线射频方式,在读写器和电子标签之间进行非接触式双向数据传输,以达到目标识别和数据交换的目的。
RFID工作流程如下:
2.3Mifare非接触式射频卡
Mifare非接触式射频卡是菲利普下属子公司恩智浦生产的芯片卡,广泛使用的有S50和S70型号,简称M1卡。
属于非接触式卡片,避免了读写器与卡之间的物理接触,避免了卡的磨损,可在无须人工干涉的情况下进行识别工作。
2.3.1M1卡主要指标
2.3.2M1卡的存储结构
1.M1卡分为16个扇区,每个扇区由4块(块0、块1、块2、块3)组成,如下图所示:
扇区0
块0
数据块
0
块1
数据块
1
块2
数据块
2
块3
密码A存取控制密码B
控制块
3
扇区1
块0
数据块
4
块1
数据块
5
块2
数据块
6
块3
密码A存取控制密码B
控制块
7
∶
∶
∶
扇区15
块0
数据块
60
块1
数据块
61
块2
数据块
62
块3
密码A存取控制密码B
控制块
63
图2.4M1卡的存储结构
2.第0扇区的块0(即绝对地址0块),它用于存放厂商代码,已经固化,不可更改。
3.每个扇区的块0、块1、块2为数据块,可用于存贮数据。
数据块可作两种应用:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
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- 基于 RFID 技术 电子 钱包 设计 实现 方案 毕业论文