[发明专利]一种单片机和射频卡识别的实验教学系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术的实验、教学领域，具体涉及到了单片机原理及应用、射频卡识别技术、数据库管理技术、C语言编程、VisualC++编程等。

背景技术

随着计算机技术、射频识别技术的发展，单片机和射频卡在工业现场和日常生活中的应用已经越来越广泛，很多理工科院校都开设了单片机原理及应用、嵌入式系统、物联网技术之类的课程。在学校的理论教学中，单片机和射频卡识别这两方面的内容分属于不同的课程。把单片机和射频卡识别技术结合起来，组成一个较为实用的系统，涉及的知识和技术比较多，如单片机的原理与应用程序设计、射频卡数据的存储原理与读写技术、液晶显示器的数据显示技术、单片机与上位机的串口通信技术、上位机数据库的建立、上位机信息管理系统的程序设计等。本发明提供了一套综合实验平台，学生能在一套实验平台上锻炼上述知识和技能。

发明内容

本发明的目的在于：在高校的教学实践环节中，把单片机和射频卡识别两方面的知识应用结合起来，给学生提供一个综合应用的实验教学平台，帮助学生加深单片机原理、射频识别原理等知识的理解，提高单片机、射频识别卡、数据库管理、软件编程方面的能力。

本发明所采用的技术方案如下：

1.系统由下位机和上位机组成：下位机硬件包括单片机、射频卡读写模块、液晶显示屏、串口通信模块、USB转RS232模块、ISP在线系统编程模块、蜂鸣器、按键、指示灯、射频卡等模块和元器件；上位机采用普通的PC机或笔记本电脑，机上安装数据库管理系统软件，提供射频卡数据的通信、管理功能、用户操作界面等功能；下位机和上位机之间的软件实现一个模拟的校园消费卡的基本功能，卡中存放学生的学号、姓名、余额等信息，上位机数据库保存学生的学号、姓名、专业、单位等学籍信息和消费记录，上位机管理软件完成建新卡、修改学生信息、充值、消费、查询、挂失、解锁、注销等功能，同时完成串口通信功能，将学生信息和消费数据同步存储于射频卡。

2.下位机硬件的特征在于：

1)下位机的核心控制器件采用单片机。

2)单片机程序的烧写采用ISP在线系统编程模块。

3)射频卡读写模块采用集成了天线的读写器，读写模块和单片机之间采用IIC通信。

4)液晶显示器采用带汉字字库和独立背光电源的128*64图形点阵液晶显示器。

5)设计专用的液晶显示器背光灯电源控制电路，背光灯的亮灭由单片机程序控制。

6)采用蜂鸣器和发光二极管，实现声光提醒或报警。

7)串口通讯模块采用RS232标准，通过USB转232模块直接和上位机的USB接口连接，实现单片机和计算机之间的串口数据通讯。

8)下位机的电源由ISP在线系统编程模块取自上位机的USB接口。

9)提供独立按键，作为扩展的输入信号。

3.上位机软件功能的特征在于：

1)上位机采用SQLServe软件建立数据库，保存学生的信息，如学号、姓名、身份证、性别、民族、单位、专业、联系电话、身高、体重等学籍信息，同时保存消费卡信息，如卡号、有效期、使用状态、卡中余额等。

2)上位机实现消费卡数据的管理，功能包括：修改消费卡中的姓名、学号、余额等信息，同步更新数据库中的相应数据；对学生信息和卡的信息进行查询、修改；当有充值或消费行为产生时，及时记录相关信息于数据库中；上位机管理软件的使用者权限分为三类：管理员、操作员、学生，不同的登录身份拥有不同的权限，如对卡进行挂失、解锁、注销、充值、消费、查询消费记录等操作。

4.实验教学系统软件的特征在于：

1)下位机软件采用C语言编写，上位机管理软件采用VisualC++编写。

2)上位机和下位机之间通过串口通信实现数据信息的交互。

3)针对消费卡管理的需求，制定专门的通信协议。

4)每个数据包的传送都采用CRC校验。

5)下位机的串口通信软件的编程采用中断方式进行。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1)系统涉及知识面广，包括单片机C语言的编程、射频卡读写模块的控制、射频卡数据的读写与显示、液晶显示器的应用、串口通信、通信协议的制定、CRC校验的应用、数据库的建立、信息管理系统软件的设计与编程实现、VisualC++程序设计等，不仅可以作为单片机原理用应用、射频卡识别技术课程的综合性实验教学平台，也可以作为数据库原理及应用、C++高级程序语言设计等多门课程的综合性实验教学平台。