射频IC卡在电影院票务发行系统中的应用

文章出处：http://www.singbon.com 作者： 人气： 发表时间：2012年03月30日

    摘要：本文主要介绍基于射频 IC卡的电影院票务发行系统的设计以及实现的关键技术，提出在 RS485网络中多台读卡器串行通讯的解决方案。
    关键词：IC卡；票务发行；RS485；串行通讯

    1 引言

    目前国内很多电影院仍采用传统的纸质票据式门票，这种门票的最大好处是门票的直接成本低，但是这种门票也存在很多的缺点，如容易伪造、复制，团体票和年票使用麻烦，而且不容易实现对观众进入电影院的次数以及销售额进行统计和管理。鉴于纸质门票存在的弊端，国内许多检票系统已经开始改用电子门票方式来实现人员出入的自动化管理。由于 IC卡具有存储容量大、体积小、重量轻、抗干扰能力强、便于携带、易于使用、安全性高等优点，在很多领域都得到了广泛的应用。淮安人民大会堂是淮安市区最大、设备最完善的一家电影院，为了方便单位年票的发行，更好地解决假票问题，提供更优质的管理服务，提高观众看电影的热情，提出了基于射频 IC卡的电影院票务发行系统的设计要求。

    2 电影院票务系统设计

    采用IC卡应用于电影院票务系统，观众只需在办卡时预存一定的金额，就可以随时刷卡消费。淮安人民大会堂一共有4个入口，其中两个入口进入数字厅，另外两个入口分别进入星影厅和淮海厅，需要4个读卡器同时工作；在票务发行室，还需要一台发卡器完成发卡操作。考虑将发卡器接到上位机的COM2口，而将4个读卡器通过RS485网络并联，通过RS-232 /RS-485转换器将其接入上位机的COM1口，由上位机通过指令控制工作。这样整个IC 卡电影院票务系统就形成了一台PC 机对多台下位机的串行通讯系统，具体结构如下图所示：

    读卡器采用 WM-02H读卡控制器，有一个 5.4CM X 1.8CM的液晶显示屏，用来显示卡内余额以及一些提示信息。读卡控制器在读到卡后会将卡号暂存于读卡控制器中，这时指示灯的颜色变红，上位机取走卡号后灯变回绿。如果上位机没有读卡(取走数据)，该读卡控制器就不再读卡，直到上位机将卡号读取后再开始读卡。另外，为了防止用户操作不规范造成重复读卡，设置一张卡刷卡后在 3秒内读卡器不再读这张卡，当然也允许刷卡时同一张卡多人使用，但每次刷卡的时间间隔必须大于 3秒钟。

    射频卡选用 EM公司的 ID卡，主要采用瑞士 EM或台湾 GK公司的4100、4102系列 IC芯片 + 线圈 + 卡基封装而成。这种卡没有存储功能，卡中只保存唯一的卡号，所有的信息都是保存在上位机的数据库中。刷卡消费时，根据读卡器读出的卡号在数据库中查找该卡号是否存在，如果不存在，提示“非法卡号！ ”，否则检查卡内余额是否充足，根据情况在读卡器的 LED显示屏上显示不同的信息，同时蜂鸣器也相应发出声响。这些都通过程序控制读卡器来完成。

    针对淮安人民大会堂检票系统的用户需求，我们最终确定系统包含四大功能，分别是卡发行管理模块、刷卡模块、查询统计模块以及系统管理模块。其中卡发行管理模块主要完成个人以及团体卡的办理、卡充值、挂失、信息修改等功能；刷卡模块主要完成日常的刷卡业务；查询统计模块实现对刷卡信息以及营业额等数据的查询操作，并可以以 Excel表格的形式输出；系统管理模块主要完成用户管理、系统的设置以及数据备份、恢复等功能。程序设计语言选用目前流行的VB6.0。

    3 关键技术的实现

    发卡和刷卡功能是系统最重要的功能，都会涉及软硬件的编程，但两者之间的编程方式有较大的区别。

    3．1 发卡功能的实现

    因为电影院票务发行人员只利用一台发卡器办理个人或团体卡，不存在同时读卡的情况，所以可采用被动模式，当发卡器读出卡信息后，自动触发上位机去读保存在发卡器中的卡号。

    在 VB中可以利用 MSComm通信控件实现读卡器和 PC机之间的串口通讯。MSComm 控件使用前有许多属性需要设置，系统在窗体的 Load事件中通过以下程序段完成MSComm 控件属性的设定。

    3．2 485通讯指令协议

    系统中 4个读卡器通过 RS485网络并联，由上位机对读卡器进行控制，控制字方式为 1位开始位、8个数据位、一个停止位，无奇偶校验。具体通讯协议格式如下：

    |开始标志|分机地址|信息长度｜命令和参数/丛机返回|校验| 
    其中： 开始标志长度为 2个字节，主机给分机为AAH FFH；分机给主机为BBH FFH。 
    分机地址长度为 1个字节，范围为 00H---FEH之间，每个读卡器必须事先设定一个唯一的地址。 
    信息长度表示命令和参数的总字节数，不包括开始标志、地址和校验的长度。 
    校验位长度为 1个字节，是开始标志、地址、信息长度、命令和参数中所有字节的异或值。 
    命令和参数决定主机发送的命令类型以及从机返回的数据。比如主机向从机发送的读命令为A2H，根据通讯协议，则发送读命令的程序段可编写如下：

    3．3 刷卡功能的实现

    刷卡功能的实现相比发卡就复杂的多。由于有 4台读卡器同时连接，刷卡人员可以决定开放哪几个读卡器，根据需要也可以同时开放，所以同时就可能有 4张卡被刷，如果仍采用被动模式，则必然带来冲突，造成读卡错误，所以系统采用主动模式编程。上位机按一定时间间隔轮流主动去取读卡控制器中的数据，根据不同情况作不同的处理。由于不需控件响应消息，应将MSComm控件的RThreshold 和SThreshold 属性设置为0。

    在刷卡程序设计时，有几个问题需要解决。使用定时器控制主机轮询的时间间隔应设置为多少？读取数据后，如何判断数据的正确性？对于非法卡、卡内余额不足以及正常卡处理后，如何根据不同情况同时在读卡器的液晶显示器上显示相关信息，并鸣笛？经过不断的摸索和验证运行的可靠性，设定了一个轮询定时器，时间间隔为20ms。接下来就按照运行的流程编写程序，结果却发现，如果只开放一个读卡器，不管是哪一个，程序都能够正常运行，但多台读卡器同时开放时，运行总不太稳定，特别是要同时在读卡器上显示信息和短声鸣笛时，明明在1号读卡器上显示相应的信息，而且程序中也是给 1号读卡器发鸣笛命令，却是下一个读卡器在响。后来发现可能在读卡器上显示信息的执行时间较长，到发鸣笛命令时，轮询的计数器已经到了下一个读卡器，但即使增加轮询的时间间隔，效果也不理想。经不断调试和比较不同的设计方案，最终选择再增设一个定时器，作为在读卡器上显示信息和短声鸣笛的时间间隔，时间间隔设定为20ms。由于读卡器鸣笛时不会再读卡，同时也为了防止鸣笛的执行影响下一个执行动作，再为每个读卡器增设一个鸣笛状态，如果主机发送命令给某个读卡器时，该读卡器还在执行鸣笛，则跳过该读卡器，按顺序访问下一个未鸣笛的读卡器。经过这样的处理，最终圆满的解决了问题，由此可见，在硬件编程过程中，时序的控制非常重要。

    3．4 安全控制方面

    由于本系统使用的 IC卡不是存储卡，卡内不保存任何信息，所有信息都是保存在数据库中，所以系统的安全控制就尤为重要。系统不仅设置不同权限的操作人员，限制普通操作人员可以对系统执行的操作，而且提供本地和远程备份和还原数据库的功能，以防止由于机器故障或其他原因对数据造成的破坏；还可对重要的卡信息加密保存，提供完善的日志功能，对各个操作员和管理员进入系统执行的操作都作了详细的记录，并提供方便的查询功能，以减少人员方面的安全隐患；从 IC卡发行方面来说，每张 IC卡卡号在封卡后不可再更改，绝对确保卡号的唯一性和安全性；另外，为防止串卡现象的发生，本系统专门设定了发行卡库，只有在卡库中的卡才可以发行，彻底杜绝仿制卡的出现。由此可见，系统具有较高的安全性。

    4 结束语

    本文介绍了射频 IC卡在电影院票务发行系统中的应用，并详细介绍了系统开发的思路和关键技术的实现。目前该系统已投入使用半年多，运行情况稳定，取得了良好的社会效益和经济效益。除了可以应用于电影院业务，其实本文所介绍的 IC卡系统还可以应用至停车场、游乐场以及各种收费的智能化管理应用领域。

    创新点：成功将射频 IC卡应用到电影院门票发行中；提出在 RS485网络中多台并联读卡器的访问控制方案，具有较好的推广应用价值。

    参考文献 
    [1] 田拥军,曾健平．基于射频识别技术的多用户电能表的设计[J]．微计算机信息．2007年第23 卷第5-2期，219-221
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    [3] 肖文波,梁楚樵 . 基于非接触式IC卡的管理信息系统的设计[J].武汉理工大学学报.2005年10月 
    [4] Anon.Smart card microcomputers for high-security applications[J].HitachiReview Special Issue，2001

    作者简介：周蕾（1971-）,女，讲师，研究方向：计算机应用，网络和数据库

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