摘要：由于公司的運行特點，需要24小時不間斷運行，各部門職工的上崗時間的不確定，運行中出現各種問題，臨時加班，對考勤工作造成的難度，本著科學管理，人性管理，在總公司的人力物力的支持下，開發污水處理廠一卡通。以往員工加班常常是手寫簽字，經常漏算漏簽多簽，食堂就餐管理落后，在公司內部管理中引入智能IC卡技術已經成為一種趨勢。所謂的“一卡”，就是指在一張卡上實現多種不同的功能的智能管理，在一張卡上通行多種設備。本文對將公司一卡通系統進行設計，致力于將該系統打造成既可以實現污水處理廠內的個人考勤認證，與公司管理信息系統連接，又可以實現職員工的基本信息個人查詢，領導與部門宏觀管理的數據查詢與綜合分析的系統。

　　關鍵詞：污水處理廠,一卡通系統,讀卡器,設計

　　1 系統的總體設計

　　根據公司一卡通系統的要求功能和原則，采用分布式數據庫結構，各個應用子系統可以與其它子系統相互協調分工，通過TCP/IP 網絡共同完成公司管理、考勤、就餐等功能。也可以單獨運行完成某一個功能。一卡通系統的整體結構采用WINDOWS7 操作系統的計算機對整個網絡中心進行整個系統資源的管理和更新，數據的處理、統計結果的查詢和打印服務，各個終端的管理都由各管理工作站分別進行，工作站將終端設備的數據采集發送到數據庫，主計算機在數據庫中提取各種信息，并負責主計算機命令的下載;而整個系統數據命令的傳輸都由高速網絡完成。

　　系統的數據庫利用大型的SQLSERVER數據庫，該數據庫為多用戶式，允許同時有多個用戶使用。整個系統的原始數據記錄、工作站發送的刷卡數據都由其管理。在用戶進行查詢操作時，終端讀取的卡號等信息實時送往主機，由數據庫調出相符合的記錄，供員工查詢。

　　2 數據庫模型

　　在公司一卡通系統中，因業務較為復雜，要實現的功能很多。因而在數據庫中用于不同功能的表較多，但高擴起來分為二類表：

　　2.1 基本功能表

　　此類表的作用是記錄其他表所需要的一些輔助性信息。包括用戶密碼、員工個人信息相應的表垃圾表、黑名單表、解掛表、存款信息表、消費記錄表、等相應的一些表。

　　2.2 功能操作表

　　此類表用于記錄各系統功能操作生成的數據，在具體的管理系統中介紹。為了方便在程序編寫中引用不同數據庫中的對象，所以再設計對象名時，將所有計算機系子數據庫中的對象名均以“JSJ”為前綴。

　　3 一卡通讀卡器硬件系統

　　根據一卡通的特點設計一卡通讀卡器。該讀卡器的控制器是AVR單片機。與IC卡、通信接口、時鐘芯片、鍵盤顯示器、報警模塊相連接。其中將天線接入非接觸式射頻卡讀寫芯片MFRC500 中，再將非接觸式射頻卡讀寫芯片MFRC500、AT24C01 IC 卡、RS485 通信接口、時鐘芯片DS1302、鍵盤、LED顯示接口、聲光報警模塊分別接入MUCAtmega16 中。

　　4 Atmega16 單片機

　　AVR 單片機，具有速度高、片內硬件資源豐富等優點，它最大的優點是低功耗和高速度，其掉電方式、閑置方式至工作方式下的耗電約為1μA～2.5mA.。Atmega16 是AVR系列單片機中非常典型的一款芯片，內置16KB 在線可編程FlashROM、1KB 的片內SRAM、512 字節片內在線可編程EEPROM;運行速度為0~16Mb/s，工作在1MHz、3V、25°時的典型功耗：正常工作模式為1.1mA，空閑工作模式為0.35mA，掉電工作模式為<1μA。上述的眾多功能，為嵌入式控制系統提供了極大的方便。

　　5 IC卡的設計和選擇

　　IC 卡分為接觸式和非接觸式兩大類，其可靠性和安全性均比磁卡好，但價格比較貴。接觸式IC 卡是將IC 芯片封裝在一個的標準PVC卡中，靠裸露的芯片與讀寫器卡座之間的直接接觸來讀寫數據的。非接觸式IC 卡由IC 芯片、感應天線組成，并完全密封在一個的標準PVC卡中，不易受外界的不良因素影響。接觸式IC 卡與讀寫器之間通過無線電波來完成讀寫，存儲容量大，傳遞速度快，讀寫壽命長。

　　5.1 非接觸式射頻IC 卡部分設計該系統以PHILIPS 公司的Mifare 系列射頻卡為基礎，讀寫芯片選用的是PHILIPS 公司專為Mifare 卡設計的專用讀寫芯片，工作頻率為13.56MHz,它可以在有效的發射空間形成一個13.56MHz 交變電磁場，為處于發射區域內的射頻卡提供能量，同時射頻卡與MFRC500 需要傳送的數據信息也被調制在這個頻率上。MFRC500與射頻卡之間能量的傳遞和數據雙向傳輸的過程是初級和次級兩個線圈之間的耦合過程。

　　5.2 接觸式IC 卡部分設計

　　該系統中所選用的接觸式IC卡為AT24C01，采用ATmega16 單片機的PA.0- 3 作為讀卡信號線。控制部分只要負責讀取IC 卡中的數據，進行分析處理，存儲在自身的RAM中或是通過RS232 傳送到上位機進行存儲。讀卡部分根據控制部分的控制信號，對IC 卡進行度或寫操作，并可實時檢測IC卡的插入或拔出。并將讀出的數據通過驅動電路傳送到控制電路或將控制電路所傳送的數據寫入IC卡。

　　6 串行通信接口

　　目前最常見的串行通信接口標準是RS- 232 串行總線，傳輸的是單端信號，即信號信號線中一條是公共地線，另一條是信號線。這種總線標準只適用于數據傳送速率要求不高，距離叫短的場合。適合于長距離傳送的總線標準有：RS- 422、RS- 423、RS- 485、RS- 499 以及20MA電流環串行接口。

　　7 實時時鐘

　　刷卡時要記錄刷卡的時間，用外接硬件實時時鐘芯片的方式為系統提供一個準確可靠的時鐘，用3V備用電池保證在系統掉電時也能正常走時。這里選用體積小、接口簡單的實時時鐘芯片DS1302，它是美國DALLAS 公司推出的低功耗串行通信接口專用芯片，片內有31 字節的SRAM，可自動進行閏年補償。

　　8 結論

　　本文對一卡通系統進行了設計并就其組成結合軟件工程、串口通訊、AVR 單片機、密碼學、數據庫理論的技術進行分析。就污水處理廠一卡通的應用建立了一套比較實用的系統流程，為公司管理提供了有效的管理工具。有效的節約了資源的使用。

　　參考文獻

　　[1]游戰清，李蘇建.無線射頻識別技術(RFID)理論與應用[M].北京：電子工業出版社。2004.

　　[2]Klans Finkertzeller[德]著，吳曉峰譯.射頻識別技術(第3版)[M].北京：電子工業出版社，2006.

　　[3]徐新民，張春升.TEMIC系列射頻卡及其應用叨.電測與儀表，2002，(1)：49—52.

　　[4]Philips.MF RC50 m#y Integrated ISO 14443A Reader IC[R]，2002.