毕业设计(论文)-铁路实名票务系统.doc
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1、铁路票务实名系统摘要: 火车票实名制,一直都是全民上下比较关注的一个问题。本系统通过手机电子票和基于第二代身份证的射频卡识别技术,利用个人身份信息与车票的一一对应关系,来解决车票的实名制问题。本系统基于Celeron-M处理器的英特尔嵌入式ECX平台,扩充了USB摄像头、射频卡读写模块、GSM短信模块、数据库管理、图像识别、门禁系统、语音提示等硬件和软件,实现了从订票到检票通过门禁系统一整套方案,为火车票实名制问题提出了一个完整的解决方案。关键字:车票实名制,电子票,射频识别,EMS ,SMS,DataMatrix二维条码Abstract: The real-name system of th
2、e train tickets, has been an issue of concern to the community as a whole. The system, based on identification technology though the electronic tickets and the second generation ID card, makes use of the relations between personal identity information and tickets to resolve the real-name system prob
3、lem. The system based on the Intel plug-ECX platform with Celeron-M processor, expanding the USB camera, RF card modules, GSM modules, database management, image recognition, access systems, voice alarm etc hardware and software, accomplished the process from booking tickets to check and through acc
4、ess systems , make a complete solution of the real-name system for train tickets Keywords: real-name system of tickets , electronic tickets, RFID , EMS , SMS , DataMatrix 2D barcode目录1系统方案41.1应用背景41.2功能与指标51.2.1功能介绍51.2.2性能指标52系统实现原理62.1系统硬件设计62.1.1硬件系统总体设计62.1.2硬件模块简介72.2系统软件设计102.2.1系统顶层数据图102.2.2
5、票务系统0层图112.2.3票务系统1层图122.2.4票务系统中关键模块的具体实现及程序流程153总结与展望201 系统方案1.1 应用背景每逢春运、节假日,火车订票就成了人们比较关心的问题,经常可以看到在火车站排起来长长的队伍买票的情景,而加上票贩子猖獗,使得人们正常购票更加困难,因此,车票实名制问题已经成为备受关注的一个社会问题。针对这一情况,我们利用当今电子技术中最具有生命力的嵌入式系统设计开发技术,结合通信技术和计算机技术,设计实现了这套车票实名制系统。这里简单介绍一下第二代身份证技术和二维条码技术,第二代身份证采用非接触式芯片作为“机读”存储器,芯片储存容量更大,写入的信息可划分安
6、全等级、分区存储,可以用来进行个人身份认证;DataMatrix二维条码,由相同大小的黑色或白色方格组成,可以用来存储一定量的信息,并可以通过图像识别技术来读取存取在其中的信息。本系统中就是这两项技术来解决车票实名制问题。系统整体结构如图 1所示,用户可以通过手机上网订票,省去了人们去车站排队的苦恼,检票终端采用了基于二维条码的图像识别技术和第二代身份证的射频识别技术,使车票与用户身份信息一一对应,达到实名的目的。图 1总体设计方案结构图1.2 功能与指标1.2.1 功能介绍系统应用环境假设:a) 第二代身份证已经完全取代了第一代身份证,可以利用射频技术来检测b) 手机功能均支持增强型短消息的
7、收发,可以显示二维条码图像,手机普及率较高c) 电子银行应用普及,管理制度比较完善,可以用来支付网上交易基于以上假设,本系统工作流程如下:(1) 终端订票:用户通过手机或PC登陆订票系统网站,进行订票,订票后,用户可以选择是否接收手机电子票,接收的话,服务器会根据用户的身份信息自动生成一个二维的条码,并通过GSM短消息发送到用户的手机上;否则,用户可以直接利用身份证进行订票。(2) 数据库管理:存储用户的身份信息,主要是身份证号码,用来进行身份认证(3) 计费管理:用户确认买票以后,通过电子银行进行费用支付(4) 车站检票:A. 条码识别:通过USB摄像头检测并分析条码信息,查询数据库进行车票
8、的核对B. 射频识别:利用射频读卡器,直接读取身份证中的个人信息,并到数据库中查询核对(5) 门禁系统:用户车票通过核对后,会给出“OK”的提示,即检票通过,否则,给出“错误”提示1.2.2 性能指标(1) 支持手机型号:诺基亚、三星、摩托罗拉、索爱、西门子、飞利浦等(2) USB摄像头帧频率:30帧/秒图片大小:320*240 (3) 射频卡读取时间:小于200ms(4) 门禁执行时间:0.8秒2 系统实现原理第一步:用户通过手机或PC登陆订票系统服务器,按照网站提示进行订票第二步:服务器根据用户提供的身份信息,生成一个25位的密钥,并通过网络传送到GSM控制系统,同时在数据库中查找用户身份
9、信息,并将车票信息写入到数据库第三步:GSM模块将密钥发送到用户手机上第四步:用户将密钥反发送到GSM系统,进行验证第五步:GSM系统收到返回密钥后,生成含有和用户身份一一对应的二维条码和车票信息,并将生成的条码和车票信息发送到用户手机上,同时发送验证通过的标志给订票服务器第六步:服务器收到验证标志后,进行数据更新第七步:用户持含有车票的手机或者个人身份证(第二代),到车站进行检票第八步:车票信息正确的话,用户通过门禁系统,给出“OK”的信号,否则,给出“错误”提示2.1 系统硬件设计2.1.1 硬件系统总体设计系统中以GENE-8310开发平台为核心,扩展了GSM短消息模块、USB摄像头、通
10、过与凌阳单片机通信增加了射频卡读写模块、电机门禁系统以及语音提示功能,系统硬件电路总体框图如图 2所示。本系统充分发挥了GENE-8310开发板的速度优势,用来处理手机终端二维条码的扫描工作,而一些控制部分的工作则由凌阳16位单片机来完成,通过COM2端口与凌阳单片机进行通信,GSM短消息模块的作用是与手机终端用户进行验证以及发送二维条码到用户终端。图 2硬件总体设计图2.1.2 硬件模块简介(一) GSM短消息模块系统中使用了MC35i短消息发送接收模块,它是西门子公司推出的GPRS通讯模块,支持语音通讯,具有GPRS、USSD和CSD三种数据传输方式以及SMS和FAX功能,在本系统中,只用
11、到了它的GSM短消息功能。模块具有体积小、重量轻、功耗低等特点。MC35i 的工作电压为3.3伏-4.8伏,典型电压为4.2伏。最大工作电流为2安。模块可以工作在GSM900和GSM1800两个频段。工作于 GSM900时功耗为2瓦,工作于 GSM1800 时功耗为1瓦。利用AT指令进行控制。GSM模块硬件连接如图 3所示。图 3GSM模块硬件电路图(二) 凌阳单片机控制模块此部分的核心控制部件是由凌阳单片机来完成,在此部分凌阳单片机完成四个主要部分的控制。A. ZLG500A模拟二代身份证(射频卡)信息读写模块。B. 步进电机模拟门禁系统。C. 语音提示部分。D. 串行通信部分。A. 射频卡
12、读写部分第二代身份证识别采用ZLG500A射频卡模块来实现,ZLG500A采用了PHILIPS最新ISO14443A标准高集成芯片MF RC500,三线SPI能方便的与MCU接口。电路如图 4所示。首先由SPCE061发送命令和数据给ZLG500,ZLG500执行命令完毕后将命令执行的状态和响应数据发回SPCE061,通信前收发双方必须处于空闲状态。ZLG500的RST有两种接法;一是接硬件复位电路,如阻容复位等。这样系统上电后必须要等待ZLG500复位结束;二是接SPCE061的一个I/O口由SPCE061控制复位。本电路使用第二种方法,这样在ZLG500出现异常时可由SPCE061控制复位
13、。开始发送数据时,SPCE061发出SS下降沿信号然后等待ZLG500在SDATA 线上的响应,若在50ms 内未检测到此响应则退出本次传输,将错误代码返回给主程序,由主程序进行错误处理。若ZLG500正确响应则SPCE061可将命令和数据发送出去,然后SPCE061等待ZLG500发回的状态和响应数据,即等待SS线上的下降沿的产生,此时的SPCE061用外部中断响应,若在500ms 内未检测到此信号则退出本次传输且向主程序报告错误代码,若正确检测到SS信号则可接收状态和数据。图 4射频卡接口B. 门禁模块门禁系统采用步进电机来模拟,电机采用普通星形连接的3线6相步进电机,先假定某一线标号为A
14、;则依次给脉冲A、AB、B、BC、C、CA如此循环下去,每一次循环步进电机旋转10.8度,门禁采用星形结构,每两栏杆的水平角度为120度,这样,每进行一次检票通过步进电机就要旋转120度,即要80次脉冲循环。由于电机的旋转速度不是很高,故采用低电压供电,供电电压为3V。为了防止电机电路电流对单片机系统干扰,驱动电路前端采用TLP521光耦隔离;功率驱动管采用大功率PNP达林顿管TIP127,电机低速旋转时工作电流为1.2A。电路如图 5所示。图 5步进电机驱动电路C. 语音提示部分语音提示采用SPCE061内部DA以及凌阳IDE集成压缩算法从单片机直接输出DA转换得语音信号,输出信号经过RC低
15、通滤波后输入到功放部分,功放芯片采用凌阳公司的SPY0030,SPY0030A为音频功率放大集成电路,它的放大倍率由外接电阻进行调整,最大功放倍数为20倍,低通滤波与功放部分电路如图 6所示。图 6语音模块接口D. 通用串行通讯接口通用串行接口采用3线RS232标准,采用MaX232接口芯片与上位机完成接口,采用232典型电路,电路如图 7所示。图 7串行通信接口2.2 系统软件设计为了方便的说明本票务系统的信息流向及从订票到售票的整个过程,以下采用自上向下逐层分解的数据流图(DFD),指明数据的功能及在各个模块移动时的数据加工和数据变换。2.2.1 系统顶层数据图图 8系统顶层数据图该票务系
16、统处理车票的出售和验证。A. 购票用户通过Internet查询车站的车票剩余情况、车票价格和车次信息;B. 填写并提交订票表单,包括车票具体信息和身份信息;C. 系统分析和处理表单,将订票结果通过Internet告知用户,同时将密钥通过短信发送到购票用户;D. 用户将原密钥转发到票务系统的服务器上进行确认;E. 票务系统验证密钥后将二维条码机车票信息通过短信发送给用户,到此,订票过程结束;F. 用户进站时,有两种验证方式:刷身份证或者存贮在手机上的二维条码;G. 系统验证信息,并将结果显示给用户。2.2.2 票务系统0层图图 9票务系统0层图系统可分为网上售票、GSM短信处理、数据库管理、门禁
17、处理四个模块。其中,网上售票模块及车站数据库模块由单独的务器负责,而门禁处理模块和GSM短信模块由基于英特尔XScale处理器的嵌入式平台实现:A. 用户查询车票信息时,售票模块从车站数据库管理模块获取尚未出售的车票信息并显示给用户;用户提交订票表单后,若售票模块验证通过,则将用户身份信息与该用户所定车票信息一起作为以预定车票信息发回数据库管理模块,同时将该用户的手机号连同密钥发送给GSM短信模块。B. GSM模块收到密钥后,将其转换为短信格式发送给订票用户;同时GSM模块定时查询新的短信息,等待用户确认,若收到的短信符合密钥的格式,模块将其解码,并与从数据库管理模块获取待确认的车票信息进行比
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