基于MF-RC522的智能飲水機控制系統(tǒng)設(shè)計

1、國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目申報表推 薦 學(xué) 校 鄭 州 輕 工 業(yè) 學(xué) 院項 目 名 稱 基于MF-RC522的智能飲水機控制系統(tǒng)設(shè)計項 目 類 型 創(chuàng)新訓(xùn)練項目創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目創(chuàng)業(yè)實踐項目 所屬一級學(xué)科名稱 信 息 與 通 信 工 程 所屬二級學(xué)科名稱 信 號 與 信 息 處 理項 目 負(fù) 責(zé) 人 張 磊申 報 日 期 2012年3月17日 二一二年三月項目名稱基于MF-RC522的智能飲水機控制系統(tǒng)設(shè)計項目類型（）創(chuàng)新訓(xùn)練項目 （）創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目 （）創(chuàng)業(yè)實踐項目項目實施時間起始時間： 2012 年3 月 完成時間：2013 年 7 月申請人或申請團隊姓名年級所在院系/專業(yè)聯(lián)系電話E-ma

2、il主持人張磊09級電氣信息工程學(xué)院/電信工hanglei1900李陽09級電氣信息工程學(xué)院/電信工程13623850862630502128成 員王萌09級電氣信息工程學(xué)院/電信工程152251998071005358932馮艷輝09級電氣信息工程學(xué)院/電信工程15137159612961686605張志杰09級電氣信息工程學(xué)院/電信工nhbzzj指導(dǎo)教師姓名石軍研究方向信號與信息處理年齡33專業(yè)技術(shù)職務(wù)講師主要成果參與國家863計劃項目“先進測井技術(shù)與裝備”， 省杰出人才創(chuàng)新基金嵌入式家庭網(wǎng)絡(luò)中央控制器的研究與開發(fā)（已鑒定，國際先進），鄭

3、州市科技攻關(guān)項目太陽能LED路燈照明的電源驅(qū)動與控制系統(tǒng)研究主要完成人（已鑒定，國內(nèi)領(lǐng)先），；目前主持在研河南省基礎(chǔ)與前沿項目微電阻率成像測井儀關(guān)鍵技術(shù)研究1項，參與省級鑒定項目3項；發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，指導(dǎo)全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽獲國家一等獎1項，賽區(qū)獎多項。一、項目實施的目的、意義我國消費者習(xí)慣喝開水、茶水，因此對飲水機加熱的功能較為注重。正因為需求的差異，目前國內(nèi)絕大多數(shù)的飲水機均有加熱膽及配套設(shè)施。 加熱膽的加熱功能方便了人們的生活，但同時也存在一些問題，例如容易出現(xiàn)結(jié)垢，特別是在水質(zhì)硬度比較高的地區(qū)。出現(xiàn)的白色沉淀物大部分是碳酸鹽類，這些鹽類是一種很穩(wěn)定的化合物形態(tài)，還沒有證據(jù)表明這

4、些物質(zhì)對人有害。但這些物質(zhì)的存在影響了熱交換的效率，結(jié)垢嚴(yán)重時，會帶來安全的隱患。IC卡飲水機主要是針對像學(xué)校這些公共場所飲水收費難的問題，跟以往的飲水機相比，優(yōu)點更為突出。采取智能卡管理可達(dá)到有序合理使用水資源，讓學(xué)生放心使用，家長省心，學(xué)校開心，政府放心，社會滿意；有償用水，改變學(xué)生隨意飲水習(xí)慣，自小培養(yǎng)節(jié)約用水意識；使用方便，24小時供給冷熱飲用水，方便師生自主選擇使用，尤其是在冬季也能隨時喝上熱水；費用低廉，適宜推廣，其價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于瓶裝水，價格合理，學(xué)生家長易于接受，為人們提供了飲用水的安全保障。二、項目研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題IC卡飲水機是通過對IC卡進行初始化操作，將使用權(quán)限，用

5、水金額、IC卡編號等信息，寫入IC 卡里。持卡人飲水時，將IC卡放在飲水機的刷卡區(qū)，飲水機則出水，并根據(jù)出水的時間，從卡中扣除相應(yīng)的金額。所以本課題的關(guān)鍵技術(shù)在于對IC 卡的讀寫操作。本課題將開發(fā)一種基于飛利浦公司MF-RC522讀卡芯片的非接觸式IC卡智能飲水機的收費系統(tǒng)，其具有以下特點：能識別TYPEA型卡片，讀取卡號，并有防沖突功能；能對TYPEA 的卡片進行高層操作，從而實現(xiàn)計費售水的功能。本設(shè)計完成后所要達(dá)到的主要指標(biāo)有：第一，顯示系統(tǒng)：LED數(shù)碼管顯示，能顯示操作模式和卡片中余下的金額；第二，按鍵操作：終端設(shè)備（飲水機）能選擇冷，熱水和操作模式；充值機可以實現(xiàn)新卡注冊，任意金額充值

6、，顯示余額，母卡顯示累計充值金額并消值；第三，機器讀卡速度：0.5秒可完成一次讀卡過程，讀卡距離為5至10厘米；第四，保密性和防偽性：能辨認(rèn)卡的唯一序列號和密碼，非授權(quán)范圍內(nèi)的卡在系統(tǒng)內(nèi)無法使用。三、項目研究與實施的基礎(chǔ)條件指導(dǎo)老師是華中科技大學(xué)的在職博士研究生，是電氣信息工程學(xué)院學(xué)科競賽指導(dǎo)團隊成員，具有指導(dǎo)學(xué)生的豐富經(jīng)驗，給本科生講授過射頻識別技術(shù)，具有多個項目的開發(fā)經(jīng)驗。本團隊成員均來自電氣學(xué)院電氣電信工程專業(yè)本科生，對射頻識別技術(shù)有較強的興趣。大二時，我們系統(tǒng)學(xué)過模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路等電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程，具備了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識；自大二下學(xué)期起，我們就開始在系里電子創(chuàng)新實驗

7、室學(xué)習(xí)，自學(xué)了51單片機、高頻電子線路等課程，現(xiàn)在我們又系統(tǒng)學(xué)習(xí)了飛思卡爾單片機、控制理論的課程，已經(jīng)基本完成光電組和電磁組的智能車設(shè)計，具備初步開發(fā)項目的技能。四、項目實施方案項目包括硬件電路的設(shè)計和軟件電路的設(shè)計。硬件電路分為單片機控制電路、射頻天線電路、按鍵及顯示電路三個模塊。單片機采用宏晶科技的STC11F52XE單片機，該單片機是宏晶科技生產(chǎn)高速低功耗超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容8051，但速度快8-12倍，開發(fā)成本低，能更好的實現(xiàn)系統(tǒng)功能，性價比高。射頻天線電路選擇MF-RC522作為本設(shè)計的射頻接口芯片。MF-RC522芯片就是NXP公司生產(chǎn)的一款低電壓、低

8、成本、體積小的非接觸式讀寫卡芯片。支持ISO14443A 的多層應(yīng)用。它還支持快速CRYPTO1 加密算法，用于驗證MIFARE 系列產(chǎn)品。MF-RC522應(yīng)用范圍比其他的芯片廣泛，技術(shù)資料齊備。顯示電路使用LED顯示。數(shù)碼管顯示，對外界環(huán)境要求低，操作簡單，成本低，亮度高，顯示清晰可見，無熱量，耐沖擊，壽命長，并且容易編程實現(xiàn)，能顯示數(shù)字和部分字符。按鍵電路采用矩陣式按鍵?？梢怨?jié)省很多I/O資源。軟件設(shè)計可分為三部分，分別為主程序設(shè)計、RC522的讀/寫程序的設(shè)計和讀卡器外圍基本電路的應(yīng)用程序設(shè)計。主程序主要包括：系統(tǒng)初始化程序，IC卡讀/寫/密碼驗證/擦除操作程序，鍵盤掃描處理程序，定時掃

9、描顯示程序等，對MF-RC522的應(yīng)用程序的設(shè)計也即是對MF-RC522操作指令的程序設(shè)計，對讀卡器外圍基本電路程序的設(shè)計包括數(shù)碼管顯示程序設(shè)計、鍵盤掃描程序設(shè)計、出水控制程序。五、學(xué)校可以提供的條件1、學(xué)校提供實驗實訓(xùn)場地；2、學(xué)校提供示波器、頻率特性測試儀等儀器設(shè)備；3、提供項目開發(fā)經(jīng)費；4、老師的支持和指導(dǎo)。六、預(yù)期成果1、該系統(tǒng)做成之后，可以應(yīng)用于學(xué)校寢室、教室等公共場所的飲水機系統(tǒng)；2、發(fā)表科研論文1-2篇；3、研究報告1份。七、經(jīng)費預(yù)算參考資料以及打印復(fù)印費約1000元； 飲水機、制冷內(nèi)膽、制熱內(nèi)膽、電子元器件費、制板費等約15000元； 發(fā)表論文版面費約2500元； 市場調(diào)研，車旅、郵費等約1500元；合計：大約20000元。八、導(dǎo)師推薦意見學(xué)生所選項目學(xué)術(shù)思想新穎、目的意義明確、立論根據(jù)充分、具有創(chuàng)新性和探索性、研究方案合理、技術(shù)路線可行。該組學(xué)生有較強獨立思考能力和創(chuàng)新