(毕业论文 页数:85 字数:28697 带程序)摘要:随着改革开放的深入和市场经济体制的不断完善，传统的人工处理方式己越来越不适应现代化管理的需要。随着电子技术和通信技术的发展使自动抄表的实现从技术上为可能。基于非接触式IC卡的智能煤气表就是众多自动抄表系统中的一员。本文以智能煤气表开展非接触式IC卡智能煤气表的研究，以高性能的嵌入式微处理器为核心，采用无线射频技术，采取了一套合理的安全管理策略，开发了一套非接触式IC卡智能煤气表。主要研究成果如下:
根据智煤气表的设计需求，研究了智能煤气表的整体技术方案。对智能煤气表系统的煤气量采集技术、智能煤气表控制计费方式行了研究与讨论。
根据智能煤气表所要达到的性能指标，研究了智能煤气表的总体结构，以嵌入式微处理器ARM为核心，实现了非接触式IC卡智能煤气表系统的硬件系统。完成了煤气量采集单元、煤气量处理单元、计费单元的硬件设计。
完成了非接触式IC卡智能煤气表的软件设计，基于ARM软件开发平台，运用
C语言的编程方式综合考虑非接触式IC卡智能煤气表的具体应用背景，实现了煤气
量采集单元、煤气量处理单元、计费单元的软件设计。
开展了对非接触式IC卡智能煤气表系统的安全性研究，在密钥管理方式上采用了一个基于非接触式IC卡的两级管理三次分散的密钥管理模型，解决了密钥生成、发行和存储等方面的安全问题。实现了非接触式IC卡上级密钥的随时更新，和它在应用过程一次一密的动态鉴别机制，提高了应用系统的安全性。
实践测试和使用表明，非接触式IC卡智能煤气表能够达到智能煤气表的性能指标，实现了自动抄表、有效控制用煤气、高效安全的管理模式。
关键词：射频识辨技术；智能煤气表；MIFARE 1 IC卡；密匙
The contactless IC card for gas meter
ABSTRACT
With the deep reform and opening up, traditional gas charging system in use manual-observed gas monitoring system is not suit for the requirement. With the development of electronic technology and communication technology, various automatic meter reading systems have emerged as the times require. The contactless IC card for gas meter system is one of the automatic meter reading systems. Taking the automatic meter reading technology as the background and the reseach object for the intelligent gas meter, this paper launches the research on the intelligent gas meter base on contactless IC card, it use high performance microprocessor as the core, adopted RFID technology and some information security strategies. Main research achievements are as follows:
According to the design needs of the intelligent gas meter, the overall technical blue print is studied. This paper has taken a deep research and discussing on the gasr collection technology, the control technology of intelligent gas meter and the charging method.
The hardware system of the intelligent gas meter with the embedded microprocessor ARM as the core is realized. The development and design of intelligent gas meter hardware platform, the hardware design of the gas collection module, the control module and the charging module have been finished.
The software design of the intelligent gas meter has been finished. Based on the ATM software research platform, used C language programming. Considering the special application background of the intelligent gas meter, the overall idea of the software design was raised
The research on the information security of the intelligent gas meter has been done. The dynamic change of the user card key and the update of the primary system key have been realized.
After tested by practice, the intelligent gas meter based on contactless IC card has met the request of the basic technical request of intelligent gas meter.
Keyword: RFID； Intelligent gas Meter; Mifare 1 IC Card; Key Management

目录

第一章 前 言
第二章 集中式煤气IC卡系统的设计方案
第三章 IC卡读写系统的设计
第四章 集中式煤气IC卡的采集与控制系统
第五章 总结与展望

第一章 前 言
1.1研究或设计的目的和意义：
IC卡技术，它可识别和跟踪几乎所有物理对象，该技术已广泛应用在各个行业，逐渐改变和影响我们的生活。IC卡于1974年发明，最初是为了解决金融交易中的安全问题，由于它无可比拟的优点，它一经出现，便受到大众的普遍重视，它的发展十分惊人，现在普遍用于银行的金融,电信，公交，交通,医疗，能源各行业。
在煤气行业来看，近年随着我国经济飞速发展，为各家各户对煤气的需求量也不断增加。但是一般煤气公司管理还处于原始的阶段，支付方式主要还是现金或手工记帐，使用煤气卡还比较少，这使得一方面处理速度较慢，弊病很多，与用户的要求和时代趋势相背。另一方面，对煤气公司自身而言，也无法迅速获得经营状况数据，导致无法实现有效的量化经营决策。
由于IC卡的应用日益广泛，用到各行个业，于是真对煤气消费的IC卡系统也相应产生。到目前为止IC卡煤气消费系统已在北方和沿海各大城市陆续投入使用，并已取得了明显的社会效益和经济效益。
利用煤气IC卡收费系统，可以有利于规范，占领零售市场；有利于扩大销售业务；有利于内部结算；有利与煤气销售系统管理水平；有利于防止现行流通中的弊端；有利于发挥整体优势，增强国内市场的竞争力，为与国际市场竞争创造条件
1.2研究或设计的国内外现状和发展趋势：
1974年IC卡在欧洲的诞生，经过几十年的IC技术的发展已经运用到社会的各个方面。而我国IC卡技术还相对落后。
我国应用 IC 卡进行各项业务起源于 93 年国务院启动的金卡工程，随着这些年
的发展，目前已经应用到各个领域，主要包括：
•银行金融业：随着金卡工程的实施，银行的发卡量保持稳步快速的增长，联
网通用取得显著成效，使我国银行卡应用进入了新阶段。
•电信业：电信行业是目前我国 IC 卡应用的最大市场，始终稳居 IC 卡应用第一大户的位置。随着近几年的快速发展，移动电话卡的容量已经大大提高，功能也
从简单的身份鉴别、电话本、短信发展到支持各种移动增值业务。
•公用事业：水、电、管道煤气、有线电视的费用收取一直是有关部门的难题，由于弊病较大，改革的动力也较大，目前已经有不少成功的应用智能卡技术实现预收费的例子。
•交通：在交通行业的很多使用场合（例如公共汽车、地铁、轮渡、高速公路
收费系统等）利用 IC 卡消费能显著节省时间，提高效率。当前不少城市的公交卡已经实现了“一卡多用”，可在城市的公交、出租、地铁、轮渡等领域通用，有些地方还拓展到停车场、高速公路，进而实现跨区域的应用，极大地方便了持卡人的出行。
•医疗：医疗领域的应用要求存储大量信息，如病历、身份、医疗保险号码、血型、过敏症、健康检查结果等，采用智能卡将全面提高医院诊断的效率、准确性及管理水平。目前较为复杂的应用都采用 CPU 卡、便于实现医疗功能（病症数据纪录和提取）和医疗保险功能（确认身份和费用结算）二合一
目前我国城市煤气供应收费的基本情况仍然还是现金交易与手工记帐，手续很烦琐并且难管理，创建一个合理的集中供气计费系统，首先必须近一步提高对集中供气计费的意义的认识，即集中供气计费不仅能够节能，而且还是集中供气由计划经济向市场经济转轨，使其良性发展的重要手段。计量，调节方便可靠，运行稳定的集中供气计量系统和合理的集中供气价格及收费管理办法，相辅相成，缺一不可。
本问对集中供气计量，收费两方面的问题都进行了一定的研究。本问从专业角度出发，研究集中供气计费系统，即智能IC卡供气监控系统，引入IC卡技术对资源供应进行管理，本设计采取的是先付费后用的方法，简化了难度，可以从根本上解决拖欠，抗交费，供应不均。确保企业的经济效益
随着我国金卡工程的实施，可以看出IC卡应用技术日益成熟，利用IC卡煤气收费系统代替原来的收款方式是一个必然趋势
1.3论文研究工作和组织匡架
本文的目的就是寻求一套更加完善的非接触式IC卡智能煤气表方案本文的重点是介绍非接触式IC卡读卡芯片MF RC500，本文主要工作如下
1完成对非接触式IC卡智能煤气表的整体方案设计。
2以芯片MFRC500对IC卡读写系统硬件进行设计
3对IC卡的煤气测量，远程接收发射电路设计。
4运用C语言编程方式，实现整个系统软件的设计


第二章 集中式煤气IC卡系统的设计方案
随着微电子技术的快速发展，加上国家相关政策的推动，民用计量仪表的智能化将是一个必然的发展方向。这不仅是中国的一种趋势，也将成为世界性的趋势。本章将从宏观角度介绍智能煤气表包括系统的组成，讨论智能煤气表各组成部分的相关技术。
2.1自动抄表方案：
自动煤气抄表有系统是利用当代微机技术、数字通讯技术与煤气表计量技术完满结合，集计量、数据采集、处理于一体化。将城市居民用气信息加以综合处理的系统，使自来煤气公司及物业部门从根本上减少人工上门抄表的繁杂劳动强度。准确而便捷的收费系统，既可节省人工又可减少供气部门与客户之间的纠纷，它不但能提高管理部门的工作效率，也适应现代用户对用气缴费的新需求。当前气自动抄表系统产要有四大类型:
1分线制集中抄表方式，多户表数据通过分户线分路连接至抄表器再组网至小区监控电脑并通过电话网到城市用气监控中心。
2总线制智能抄表方式(气表上直接安装采集模块，可联网抄表或单独抄表。
3无线发射式煤气表(不联网，远程无线发射与接收)。
4卡煤气表(不联网，不抄表，通过预付费管理用气)。