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经调查:部分高校已经采用了校园卡系统,但功能单一,存在缺陷.如就餐刷卡,签到刷卡,消费刷卡等都是分开的,必须 多张卡,而且卡片类型不同,保存方式也不同,十分繁琐,不能实现“一卡多用”.不利于在校学生的使用.而各中小学校园卡使用率几乎为零.我校没有使用校园卡系统.因此考勤、学生管理、收费、成绩报告、投票等日常管理均为人工操作,既耽误了时间,又不能避免错误,且易造成损失.经过讨论,我们三人便结组研究该课题.

一、研究目的

将信息技术以及电子控制技术结合运用在实际生活中,解决生活中的实际问题.即通过研发智能校园卡系统为学校师生提供自动化、精确无误、快速便捷的考勤、学生管理、宿舍门禁、校园消费、成绩报告、投票、邮件签收、图书馆体育馆管理登记等功能,并真正做到一卡多用,为老师、学生提供便利.节省时间,避免错误,而且希望将多项功能实现“一卡通”.避免了手持多卡,专卡专用的麻烦.

二、研究思路

通过调查提出问题并设计新的使用功能,编写程序,制卡,实际应用,公开测试,展示成果等.

三、研究方法

通过调查、对比、请教专家、座谈、公开测试、社会宣传、网络宣传等方法完成研究.

四、研究过程

1 在各大高校进行深入调查,了解目前有关校园卡系统的功能和使用情况.

2 对现行的校园卡系统的功能缺陷、不足进行客观分析,提出改进设想.

3 请教专业老师,了解目前各大银行所使用的 管理系统,并做深入研究.

4 学习非接触IC卡――Mifare卡有关知识.

5 利用计算机语言编写校园卡程序,实现一些基本功能.

6 在班级内小范围进行公测,由同学们、老师们发现问题并对问题进行修改.

7 进一步完善程序,实现了考勤、校园支付、校园投票、成绩查询功能,并辅助开发了饭费交纳系统等实用功能,完全可以实现一卡多用.

8 再次公测,进一步美化程序,使程序更具人性化.

9 总结经验教训,并撰写论文

在校园内公开介绍我们自主研发的智能校园卡系统,并邀请全校师生体验.

10 研究过程分析

通过了解和构想,我们制定出初步计划,即:自我构建及实习;走入银行;制作调查问题;对数据进行分析;设计校园卡内部程序(重中之重);校园卡的外形设计.我们通过调查问卷得知,大多数学生多知道何为校园卡,并且对校园卡的热情很是高涨,都希望拥有一个属于同学们自主的个性校园卡,经过我们多方面的努力,最后研究出校园卡成品,但在这个过程中我们遇到了极大的阻碍.

一是程序设计:银行中的卡片,程序复杂多样,是由多个高级专业网络工程师共同完成.我们与之差距极大,但是我们既自己的所能,用最简单易懂的程序来完成校园卡制作,虽然几经失败,并且功能不是很全面,但是,保证了使用的美观与方便.

二是使用范围:由于校园卡的制作成本较高,我们并不能大规模的使用校园卡,所以,我们就以本班为单位进行校园卡的小规模使用,幸运的是,我们的试行很顺利.

三是外形设计:我们画出卡样,但发现我们根本无法进行印刷,导师为我们请到了广告公司的专业人士,讲解了色彩的分辨率与色彩的搭配,我们接下来还会设计异性卡,它的外形不再拘泥于方方正正,可有多种形态,更加时尚,如:小汽车、苹果、男生、女生.

11 校园卡的制作和原理

卡片选用非接触性MIFARE1卡(与市政交通一卡通、北京市中小学学生卡原理相同),目前大多数校园卡都是Mifare卡.我们用的是Mi,fare 1 S50,存储容量是1k字节.

选用理由:

(1)MIFARE1卡具有极高的安全性,每个扇区无论读/写都必须先通过 认证.

(2)每张卡具有全球唯一的卡片序列号,没有相同的两张MIFARE1卡片,能够实现一卡多用.

(3)并且该卡便于读写.操作快捷便利.无接触通信使读写器在10 cm范围内就可以对卡片操作,无需插拔.寿命高(数据保存期可达lO年以上,可读写100000次以上,卡片抗静电保护能力达2 kV以上),防污防水,适合学生使用.

(4

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)非接触式IC卡的外形尺寸符合国际标准ISO 7810对ID-1型卡的规定(85.72 mm×54.03 mm×0.76 mm),其制造工艺是在四层PVC薄膜(两层嵌入薄膜和两层覆盖薄膜)之间粘合一个非接触式IC卡模块及耦合元件而构成.


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①厂商块

厂商块是存储器第1个扇区(扇区O)的第1个数据块(块0),它包含了IC卡厂商的数据.基于保密性和系统的安全性,这一块在IC卡厂商编程之后被置为写保护,因此该块不能再复用为应用数据块.

其中:第0~3个字节为卡片的序列号;第4个字节为序列号的校验码;第5个字节为卡片的容量“Size”字节:第6~7个字节为卡片的类型号字节,即TagType字节;其他字节由厂商另加定义.

例如,一张MIFARE 1卡扇区O中的块0(block 0)存储的16个字节的内容为420A7E00368804004481740630373937H,则其序列号为420A7E00H,序列号的校验码为36H,容量字节Size为88H,卡片类型号TagType为0400H.

②数据块

所有的扇区都包含三个数据块(扇区0只有两个数据块和一个只读的厂商块),每个块有16个字节.数据块可以被以下的访问控制位(actess bits)配置为读写块或值块.

a 读写块:用作一般的数据保存,可用读/写命令直接读/写整个块,例如在食堂消费时采用输入饭菜金额的方式扣款.

b 值块:用作数值块,可以进行初始化值、加值、减值、读值的运算,系统配用相应的函数完成上述功能,有效的命令包括加/减/恢复/发送命令.例如在食堂消费时对于定额套餐采用输入餐号的方式加以扣款,以及用于公交/地铁等行业的检票/收费系统.

值块有一个固定的数据格式,可以进行错误检测和纠正并备份管理.

值块只能在值块格式的写操作时产生.值块格式如表3.6所示.其中,值(VALUE)表示一个带符号的4字节值,这个值的最低一个字节保存在最低的地址中,取反的字节以标准的2的补码的格式保存.为了保证数据的正确性和保密性,值被保存了三次,两次不取反保存,一次取反(带下划线者)保存.

③区尾块

每个区都有一个区尾(sector trailer),它包括以下两点:

a 密钥A(第0~5字节,共6B)和密钥B(第10~15字节,共6B,可选),读密钥时返回逻辑0.

b 存取控制位(access bits,第6~9字节,共4B):访问这个扇区中4个块的条件,存取控制 位也可以指出数据块的类型(读写或值).


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密钥A的缺省值为AOAlA2A3A4A5H,密钥B的缺省值为BOBlB2838485H,存取控制位的缺省值为FF078069H.

如果不需要密钥B,那么块3的最后6B可以作为数据字节.

用户数据可以使用区尾的第9字节,这个字节具有与字节6、7和8一样的访问权限.

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(5)智能IC卡与普通磁卡的对比

读卡器由高频模块和耦合元件发送电磁场.以提供非接触式IC卡所需要的工作能量以及发送数据给卡,同时接收来自卡的数据,并将数据上传至计算机.

读写器和IC卡之间的工作关系如下:

①读写器发射激励信号(一组固定频率的电磁波).

②IC卡进入读写器工作区内,被读写器信号激励.在电磁波的激励下,卡内的LC串联谐振电路产生共振,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储存,当所积累的电荷达到2V时,此电容可以作为电源为其他电路提供工作电压,供卡内集成电路工作所需.

③同时卡内的电路对接收到的信息进行分析,判断发自读写器的命令,如需在EEPROM中写入或修改内容,还需将2V电压提升到15V左右,以满足写入EEPROM的电压要求.

④IC卡对读写器的命令进行处理后,发射应答信息给读写器.

⑤读写器接收IC卡的应答信息.

程序采用Microsoft Visual Basic 6.0编写,数据库使用Microsoft Access 2007制作.

卡面设计我们以我校的古典教学楼为背景,表现出了北京师大附中的古朴与典雅,绿色代表我们90后的勃勃生机,漫天的飞鸽好像知道我们心中的梦――放飞梦想,让青春自由翱翔,背景为我们1班的全家福.代表我们1班的团结与合作,积极与进取,若干年后,当我们不经意间再拿起校园卡,暖意不禁上扬,回忆起往事的一幕幕,才发现稚嫩的我们是如此的洒脱与单纯,就让我们把那份美好永远保存在这张小小的卡片上.

五、研究结论

1 校园卡有助于学校对学生的管理,例如每次接水都须刷卡进行,有助于水的节约与利用,对于学生的生活有了质的管理,不再是依靠值周人力来管理,可以用机器来进行.

2 整个校园智能卡系统完全自主研发,可以实现自动化,精准无错误的考勤、学生管理、收费、个人成绩报告、投票等功能,并真正做到一卡多用,为老师、学生提供便利.

六、进一步设想

1 继续研发更多功能

即将研发更多功能,与CMIS、综合素质评价、选修课系统等数据库结合,并与市政交通一卡通合一(需签约),这些功能在不断地研究过程中完全可以实现.

2 可能面对的困难

(1)继续开发新功能可能需要大量时间、人力、财力的支援,可能需要请更多专家进行指导.

(2)在整个校园实行比较困难.这需要一个庞大的数据库,许多台同样的刷卡机,制作大量IC卡等.今后可与学校电教中心协商,调用学生学籍CMIS数据库作为校园卡系统的数据库.

专家点评

选题源于生活学习中的现象.现实生活中“卡”给人们带来了简捷、快速、方便,但各式各样单一功能的卡也给人们造成许多困难.在相关专家指导下,作者学习了有关 的知识,参观了解了 的制作过程.在此基础上探索研究多功能的校园卡,经过挫折和失败,试制出具有部分功能的校园卡.仿制而又创新是本项目的特点.

建议:若校园卡能识别学生的真伪就更具现实意义.但难度加大,可能是初中生力所不能及的.

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