基于射频卡的浴室开水房自动计费系统的设计

【摘 要】采用基于射频卡来设计浴室开水房自动计费系统，其结构简洁、成本低廉、通用性强，可以减轻学校人力管理上的负担，同时，可以减少学校在浴室管理上的财务支出。也能够运用低速处理器处理生活中浪费人力资源和物力资源的事情，达到了较高的性价比。安全保密性好，不容易被复制，IC卡上的信息能够随意读取、修改、擦除，但都需要密码，有效防止部分同学修改信息。

【关键词】射频卡 开水 计费 系统 设计

目前很多学校洗澡是按照时间来计费的，但是到浴室会发现其实很多人洗的时间倒不是很长，女生稍微长点儿，但是浪费水的情况时常都有出现，比如部分学生把在浴室里洗衣服，所以按时间收费有滋生学生浪费习惯的弊端。我国现在倡导节约型社会，当代大学生虽然都受过素质教育，但是随着社会发展节奏加快，生活水平相对提高，人们逐渐养成了懒惰，浪费的习惯，通过改进浴室管理方案，修改计费方式，从而遏制大学生的浪费现象。

由此，我们团队有了做浴室开水房计费管理系统的想法，想改善学校的浴室、开水房管理方式。本系统采用射频卡进行流量计费管理，射频卡具有以下优点：

（一）存储容量大。磁卡的存储容量大约在200个字符；IC卡的存储容量根据型号不同，小的几百个字符，大的上百万个字符。

（二）安全保密性好，不容易被复制，IC卡上的信息能够随意读取、修改、擦除，但都需要密码。

（三）CPU卡具有数据处理能力。在与读卡器进行数据交换时，可对数据进行加密、解密，以确保交换数据的准确可靠；而磁卡则无此功能。

（四）使用寿命长，可以重复充值。

（五）IC卡具有防磁、防静电、防机械损坏和防化学破坏等能力，信息保存年限长，读写次数在数万次以上。

（六）IC卡能广泛应用于金融、电信、交通、商贸、社保、税收、医疗、保险等方面，几乎涵盖所有的公共事业领域。

一、IC卡工作的基本原理

射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷；在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。

卡片有着16个扇区；每个扇区包含4个数据块；每个数据块具有16个byte的存储容量。扇区被定义为扇区0至扇区15；数据块被分为数据块0至数据块3；整个卡共有64个数据块。

每个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。存取控制为4 个字节，共32 位，扇区中的每个块（包括数据块和控制块）的存取条件是由密码和存取控制共同决定的。

二、基于射频卡的浴室开水房自动计费系统设计

通过单片机对流量计，射频卡，电磁阀等实施控制。单片机会按照流量，对射频卡内的信息进行修改（修改余额信息，对其他信息无影响），单片机访问流量计的频率在3S一次左右，也就是，三秒一次扫描流量计的数据，同时进行运算费用，然后修改射频卡内的信息（修改余额）。余额不足会通过12864液晶显示器显示。

（一）系统总体框图

本系统的主控采用STC12C5A60S2单片机，该单片机是增强型51单片机， ROM高达61K，运算速度是51单片机的八倍，STC12C5A60S2兼容51单片机的指令，管脚，而且该单片机具有AD转换功能，高速低功耗而且抗干扰。电磁阀采用12V 6分管通水电磁阀，直流持续式工作模式，工作压力在0.02Mpa-0.8Mpa，介质温度在1℃-85℃。并且导体与非导体之间应能承受AC2500V电压，1min不击穿和产生飞弧等现象。流量计采用 6分管高精度水流量传感器，频率F=26*Q（Q为L/min），内径3.0mm，流量范围0.5-5L/min（其中Q表示流量升/分钟）。射频卡采用RFID读卡模块和EHUOYANIC卡。

三、基于射频卡的浴室开水房自动计费系统运行

本系统的设计分为三个具体实施阶段：

第一个阶段，识别IC卡，读取IC卡信息，检查余额，满足条件后打开电磁阀，准备读取流量计数据。如果余额不足，则产生提示。

第二个阶段，首先采集流量计数据，然后流量计产生的脉冲通过单片机计数，目前市场上常见的流量计是1L水共输出450个脉冲。1L水的质量是1KG，一个脉冲大概是2.2g水，利用单片机对脉冲数进行计数，每过一个脉冲扣除一定费用（单价*2.2即可）。实时监测IC卡内余额，如果余额不足，则触发单片机中断，等待关闭电磁阀，延迟一分钟后关闭电磁阀。

第三阶段，监测IC卡状态，如果未识别到IC卡，则关闭电磁阀（防止使用者不关喷头直接拔卡）。