經(jīng)調(diào)查：部分高校已經(jīng)采用了校園卡系統(tǒng)，但功能單一，存在缺陷。如就餐刷卡，簽到刷卡，消費(fèi)刷卡等都是分開(kāi)的，必須辦理多張卡，而且卡片類(lèi)型不同，保存方式也不同，十分繁瑣，不能實(shí)現(xiàn)“一卡多用”。不利于在校學(xué)生的使用。而各中小學(xué)校園卡使用率幾乎為零。我校沒(méi)有使用校園卡系統(tǒng)。因此考勤、學(xué)生管理、收費(fèi)、成績(jī)報(bào)告、投票等日常管理均為人工操作，既耽誤了時(shí)間，又不能避免錯(cuò)誤，且易造成損失。經(jīng)過(guò)討論，我們?nèi)吮憬Y(jié)組研究該課題。
　　
　　一、研究目的
　　
　　將信息技術(shù)以及電子控制技術(shù)結(jié)合運(yùn)用在實(shí)際生活中，解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。即通過(guò)研發(fā)智能校園卡系統(tǒng)為學(xué)校師生提供自動(dòng)化、精確無(wú)誤、快速便捷的考勤、學(xué)生管理、宿舍門(mén)禁、校園消費(fèi)、成績(jī)報(bào)告、投票、郵件簽收、圖書(shū)館體育館管理登記等功能，并真正做到一卡多用，為老師、學(xué)生提供便利。節(jié)省時(shí)間，避免錯(cuò)誤，而且希望將多項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)“一卡通”。避免了手持多卡，專(zhuān)卡專(zhuān)用的麻煩。
　　
　　二、研究思路
　　
　　通過(guò)調(diào)查提出問(wèn)題并設(shè)計(jì)新的使用功能，編寫(xiě)程序，制卡，實(shí)際應(yīng)用，公開(kāi)測(cè)試，展示成果等。
　　
　　三、研究方法
　　
　　通過(guò)調(diào)查、對(duì)比、請(qǐng)教專(zhuān)家、座談、公開(kāi)測(cè)試、社會(huì)宣傳、網(wǎng)絡(luò)宣傳等方法完成研究。
　　
　　四、研究過(guò)程
　　
　　1　在各大高校進(jìn)行深入調(diào)查，了解目前有關(guān)校園卡系統(tǒng)的功能和使用情況。
　　2　對(duì)現(xiàn)行的校園卡系統(tǒng)的功能缺陷、不足進(jìn)行客觀分析，提出改進(jìn)設(shè)想。
　　3　請(qǐng)教專(zhuān)業(yè)老師，了解目前各大銀行所使用的銀行卡管理系統(tǒng)，并做深入研究。
　　4　學(xué)習(xí)非接觸IC卡——Mifare卡有關(guān)知識(shí)。
　　5　利用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)校園卡程序，實(shí)現(xiàn)一些基本功能。
　　6　在班級(jí)內(nèi)小范圍進(jìn)行公測(cè)，由同學(xué)們、老師們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行修改。
　　7　進(jìn)一步完善程序，實(shí)現(xiàn)了考勤、校園支付、校園投票、成績(jī)查詢功能，并輔助開(kāi)發(fā)了飯費(fèi)交納系統(tǒng)等實(shí)用功能，完全可以實(shí)現(xiàn)一卡多用。
　　8　再次公測(cè)，進(jìn)一步美化程序，使程序更具人性化。
　　9　總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并撰寫(xiě)論文
　　在校園內(nèi)公開(kāi)介紹我們自主研發(fā)的智能校園卡系統(tǒng)，并邀請(qǐng)全校師生體驗(yàn)。
　　10　研究過(guò)程分析
　　通過(guò)了解和構(gòu)想，我們制定出初步計(jì)劃，即：自我構(gòu)建及實(shí)習(xí)；走入銀行；制作調(diào)查問(wèn)題；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；設(shè)計(jì)校園卡內(nèi)部程序(重中之重)；校園卡的外形設(shè)計(jì)。我們通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷得知，大多數(shù)學(xué)生多知道何為校園卡，并且對(duì)校園卡的熱情很是高漲，都希望擁有一個(gè)屬于同學(xué)們自主的個(gè)性校園卡，經(jīng)過(guò)我們多方面的努力，最后研究出校園卡成品，但在這個(gè)過(guò)程中我們遇到了極大的阻礙。
　　一是程序設(shè)計(jì)：銀行中的卡片，程序復(fù)雜多樣，是由多個(gè)高級(jí)專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程師共同完成。我們與之差距極大，但是我們既自己的所能，用最簡(jiǎn)單易懂的程序來(lái)完成校園卡制作，雖然幾經(jīng)失敗，并且功能不是很全面，但是，保證了使用的美觀與方便。
　　二是使用范圍：由于校園卡的制作成本較高，我們并不能大規(guī)模的使用校園卡，所以，我們就以本班為單位進(jìn)行校園卡的小規(guī)模使用，幸運(yùn)的是，我們的試行很順利。
　　三是外形設(shè)計(jì)：我們畫(huà)出卡樣，但發(fā)現(xiàn)我們根本無(wú)法進(jìn)行印刷，導(dǎo)師為我們請(qǐng)到了廣告公司的專(zhuān)業(yè)人士，講解了色彩的分辨率與色彩的搭配，我們接下來(lái)還會(huì)設(shè)計(jì)異性卡，它的外形不再拘泥于方方正正，可有多種形態(tài)，更加時(shí)尚，如：小汽車(chē)、蘋(píng)果、男生、女生。
　　11　校園卡的制作和原理
　　卡片選用非接觸性MIFARE1卡(與市政交通一卡通、北京市中小學(xué)學(xué)生卡原理相同)，目前大多數(shù)校園卡都是Mifare卡。我們用的是Mi，fare 1 S50，存儲(chǔ)容量是1k字節(jié)。
　　選用理由：
　　(1)MIFARE1卡具有極高的安全性，每個(gè)扇區(qū)無(wú)論讀/寫(xiě)都必須先通過(guò)密碼認(rèn)證。
　　
　　(2)每張卡具有全球唯一的卡片序列號(hào)，沒(méi)有相同的兩張MIFARE1卡片，能夠?qū)崿F(xiàn)一卡多用。
　　(3)并且該卡便于讀寫(xiě)。操作快捷便利。無(wú)接觸通信使讀寫(xiě)器在10 cm范圍內(nèi)就可以對(duì)卡片操作，無(wú)需插拔。壽命高(數(shù)據(jù)保存期可達(dá)lO年以上，可讀寫(xiě)100000次以上，卡片抗靜電保護(hù)能力達(dá)2 kV以上)，防污防水，適合學(xué)生使用。
　　(4)非接觸式IC卡的外形尺寸符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7810對(duì)ID-1型卡的規(guī)定(85.72 mm×54.03 mm×0.76 mm)，其制造工藝是在四層PVC薄膜(兩層嵌入薄膜和兩層覆蓋薄膜)之間粘合一個(gè)非接觸式IC卡模塊及耦合元件而構(gòu)成。
　?、?gòu)S商塊
　　廠商塊是存儲(chǔ)器第1個(gè)扇區(qū)(扇區(qū)O)的第1個(gè)數(shù)據(jù)塊(塊0)，它包含了IC卡廠商的數(shù)據(jù)?；诒Ｃ苄院拖到y(tǒng)的安全性，這一塊在IC卡廠商編程之后被置為寫(xiě)保護(hù)，因此該塊不能再?gòu)?fù)用為應(yīng)用數(shù)據(jù)塊。
　　其中：第0～3個(gè)字節(jié)為卡片的序列號(hào)；第4個(gè)字節(jié)為序列號(hào)的校驗(yàn)碼；第5個(gè)字節(jié)為卡片的容量“Size”字節(jié)：第6～7個(gè)字節(jié)為卡片的類(lèi)型號(hào)字節(jié)，即TagType字節(jié)；其他字節(jié)由廠商另加定義。
　　例如，一張MIFARE 1卡扇區(qū)O中的塊0(block 0)存儲(chǔ)的16個(gè)字節(jié)的內(nèi)容為420A7E00368804004481740630373937H，則其序列號(hào)為420A7E00H，序列號(hào)的校驗(yàn)碼為36H，容量字節(jié)Size為88H，卡片類(lèi)型號(hào)TagType為0400H。
　?、跀?shù)據(jù)塊
　　所有的扇區(qū)都包含三個(gè)數(shù)據(jù)塊(扇區(qū)0只有兩個(gè)數(shù)據(jù)塊和一個(gè)只讀的廠商塊)，每個(gè)塊有16個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)塊可以被以下的訪問(wèn)控制位(actess bits)配置為讀寫(xiě)塊或值塊。
　　a　讀寫(xiě)塊：用作一般的數(shù)據(jù)保存，可用讀/寫(xiě)命令直接讀/寫(xiě)整個(gè)塊，例如在食堂消費(fèi)時(shí)采用輸入飯菜金額的方式扣款。
　　b　值塊：用作數(shù)值塊，可以進(jìn)行初始化值、加值、減值、讀值的運(yùn)算，系統(tǒng)配用相應(yīng)的函數(shù)完成上述功能，有效的命令包括加/減/恢復(fù)/發(fā)送命令。例如在食堂消費(fèi)時(shí)對(duì)于定額套餐采用輸入餐號(hào)的方式加以扣款，以及用于公交/地鐵等行業(yè)的檢票/收費(fèi)系統(tǒng)。
　　值塊有一個(gè)固定的數(shù)據(jù)格式，可以進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正并備份管理。
　　值塊只能在值塊格式的寫(xiě)操作時(shí)產(chǎn)生。值塊格式如表3.6所示。其中，值(VALUE)表示一個(gè)帶符號(hào)的4字節(jié)值，這個(gè)值的最低一個(gè)字節(jié)保存在最低的地址中，取反的字節(jié)以標(biāo)準(zhǔn)的2的補(bǔ)碼的格式保存。為了保證數(shù)據(jù)的正確性和保密性，值被保存了三次，兩次不取反保存，一次取反(帶下劃線者)保存。
　　
　?、蹍^(qū)尾塊
　　每個(gè)區(qū)都有一個(gè)區(qū)尾(sector trailer)，它包括以下兩點(diǎn)：
　　a　密鑰A(第0～5字節(jié)，共6B)和密鑰B(第10～15字節(jié)，共6B，可選)，讀密鑰時(shí)返回邏輯0。
　　b　存取控制位(access bits，第6～9字節(jié)，共4B)：訪問(wèn)這個(gè)扇區(qū)中4個(gè)塊的條件，存取控制位也可以指出數(shù)據(jù)塊的類(lèi)型(讀寫(xiě)或值)。
　　密鑰A的缺省值為AOAlA2A3A4A5H，密鑰B的缺省值為BOBlB2838485H，存取控制位的缺省值為FF078069H。
　　如果不需要密鑰B，那么塊3的最后6B可以作為數(shù)據(jù)字節(jié)。
　　用戶數(shù)據(jù)可以使用區(qū)尾的第9字節(jié)，這個(gè)字節(jié)具有與字節(jié)6、7和8一樣的訪問(wèn)權(quán)限。
　　(5)智能IC卡與普通磁卡的對(duì)比
　　讀卡器由高頻模塊和耦合元件發(fā)送電磁場(chǎng)。以提供非接觸式IC卡所需要的工作能量以及發(fā)送數(shù)據(jù)給卡，同時(shí)接收來(lái)自卡的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)。
　　讀寫(xiě)器和IC卡之間的工作關(guān)系如下：
　?、僮x寫(xiě)器發(fā)射激勵(lì)信號(hào)(一組固定頻率的電磁波)。
　　②IC卡進(jìn)入讀寫(xiě)器工作區(qū)內(nèi)，被讀寫(xiě)器信號(hào)激勵(lì)。在電磁波的激勵(lì)下，卡內(nèi)的LC串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可以作為電源為其他電路提供工作電壓，供卡內(nèi)集成電路工作所需。
　?、弁瑫r(shí)卡內(nèi)的電路對(duì)接收到的信息進(jìn)行分析，判斷發(fā)自讀寫(xiě)器的命令，如需在EEPROM中寫(xiě)入或修改內(nèi)容，還需將2V電壓提升到15V左右，以滿足寫(xiě)入EEPROM的電壓要求。
　?、躀C卡對(duì)讀寫(xiě)器的命令進(jìn)行處理后，發(fā)射應(yīng)答信息給讀寫(xiě)器。
　?、葑x寫(xiě)器接收IC卡的應(yīng)答信息。
　　程序采用Microsoft Visual Basic 6.0編寫(xiě)，數(shù)據(jù)庫(kù)使用Microsoft Access 2007制作。
　　卡面設(shè)計(jì)我們以我校的古典教學(xué)樓為背景，表現(xiàn)出了北京師大附中的古樸與典雅，綠色代表我們90后的勃勃生機(jī)，漫天的飛鴿好像知道我們心中的夢(mèng)——放飛夢(mèng)想，讓青春自由翱翔，背景為我們1班的全家福。代表我們1班的團(tuán)結(jié)與合作，積極與進(jìn)取，若干年后，當(dāng)我們不經(jīng)意間再拿起校園卡，暖意不禁上揚(yáng)，回憶起往事的一幕幕，才發(fā)現(xiàn)稚嫩的我們是如此的灑脫與單純，就讓我們把那份美好永遠(yuǎn)保存在這張小小的卡片上。
　　
　　五、研究結(jié)論
　　
　　1　校園卡有助于學(xué)校對(duì)學(xué)生的管理，例如每次接水都須刷卡進(jìn)行，有助于水的節(jié)約與利用，對(duì)于學(xué)生的生活有了質(zhì)的管理，不再是依靠值周人力來(lái)管理，可以用機(jī)器來(lái)進(jìn)行。
　　2　整個(gè)校園智能卡系統(tǒng)完全自主研發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，精準(zhǔn)無(wú)錯(cuò)誤的考勤、學(xué)生管理、收費(fèi)、個(gè)人成績(jī)報(bào)告、投票等功能，并真正做到一卡多用，為老師、學(xué)生提供便利。
　　
　　
　　六、進(jìn)一步設(shè)想
　　
　　1　繼續(xù)研發(fā)更多功能
　　即將研發(fā)更多功能，與CMIS、綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)、選修課系統(tǒng)等數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合，并與市政交通一卡通合一(需簽約)，這些功能在不斷地研究過(guò)程中完全可以實(shí)現(xiàn)。
　　2　可能面對(duì)的困難
　　(1)繼續(xù)開(kāi)發(fā)新功能可能需要大量時(shí)間、人力、財(cái)力的支援，可能需要請(qǐng)更多專(zhuān)家進(jìn)行指導(dǎo)。
　　(2)在整個(gè)校園實(shí)行比較困難。這需要一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，許多臺(tái)同樣的刷卡機(jī)，制作大量IC卡等。今后可與學(xué)校電教中心協(xié)商，調(diào)用學(xué)生學(xué)籍CMIS數(shù)據(jù)庫(kù)作為校園卡系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　
　　專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)
　　選題源于生活學(xué)習(xí)中的現(xiàn)象?，F(xiàn)實(shí)生活中“卡”給人們帶來(lái)了簡(jiǎn)捷、快速、方便，但各式各樣單一功能的卡也給人們?cè)斐稍S多困難。在相關(guān)專(zhuān)家指導(dǎo)下，作者學(xué)習(xí)了有關(guān)銀行卡的知識(shí)，參觀了解了銀行卡的制作過(guò)程。在此基礎(chǔ)上探索研究多功能的校園卡，經(jīng)過(guò)挫折和失敗，試制出具有部分功能的校園卡。仿制而又創(chuàng)新是本項(xiàng)目的特點(diǎn)。
　　建議：若校園卡能識(shí)別學(xué)生的真?zhèn)尉透攥F(xiàn)實(shí)意義。但難度加大，可能是初中生力所不能及的。
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