随着科学技能进步和用电管理的风雅化，RFID预支费智能电表得到了广泛的运用，与打仗式IC卡比较较，射频卡具有以下优点：①可靠性高。卡与读写器之间无机器打仗，避免了由于打仗读写而产生的各种故障。例如：由于粗暴插卡，非卡外物插入，灰尘、油污导致打仗不良等缘故原由造成的故障。②卡表面无袒露的芯片，无须担心芯片脱落，静电击穿，波折破坏等问题。③操作方便、快捷。由于非打仗通信，读写器在1mm～1m范围内就可以对卡片操作，以是不必像IC卡那样进行插拔事情非打仗卡利用时没有方向性，卡片可以任意方向掠过读写器表面，可大大提高每次利用的速率。④防冲突。射频卡中有快速防冲突机制，能防止卡片之间涌现数据滋扰，因此读写器可以同时处理多张非打仗式射频卡。⑤运用范围广。射频卡的存储器构造特点使它一卡多用，可运用于不同的系统，用户根据不同的运用设定不同的密码和访问条件。⑥加密性能好。射频卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可再变动。射频卡与读写器之间采取双向验证机制。
RFID预支费电能表管理系统概述
1.系统的构成
基于RFID的预支费电能表管理系统属于由上位机（预支费电能表管理系统）和下位机（基于RFID的单相电能表）构成的丰从式构造。管理系统采取微机对上传的数据进行显示、剖析和管理，电能表采取单片机系统对现场数据进行采集、计量和对用户负载进行监控，用射频卡作为二者之间进行信息交流的载体。基于RFID的预支费售电系统紧张由3个部分构成：基于RFID的单相电能表、智能读卡器和预支费电能表管理系统。系统构成所示。
2.系统的事情事理
本系统先容的电子式预支费电能表是通过电能丈量集成电路对电压和电流的取样旗子暗记进行处理，并输出与有功功率成正比的频率旗子暗记微处理器通过对脉冲计数来打算所花费的电量。首先在发卖管理系统中建专用户基本档案信息，发行管理卡并充值，用户将已充值的管理卡放在RFID预支费电能表感应区内，电能表读取卡中数据，解密并判断数据的有效性。MCU通过射频芯片读取卡的金额，将其存储EPROM中，同时此卡清零。电能表将通过LCD显示来提醒用户充值成功。若数据有效则开启电能表继电器，许可用户用电。同时，电能表将会自动把表记确当前事情状态、运行状态等数据写入到用户卡中。当用户持卡再次充值时，管理部门能够记录用户表的运行信息，以便监测用户的利用情形。当用户剩余电量用尽时，RFID预支费电能表将自动跳开继电器，割断电源，直到用户持卡充值并重新刷卡后才能连续规复利用。
射频卡式预支费电能表管理系统通过信息载体射频卡，实现信息的双向通报，电能表用户与预支费管理系统之间通过射频卡建立联系，实现电能利用的预支费管理。预支费电能表通过继电器的开关动作，达到管理用户预支用度电的目的。
RFID射频卡预支费电能表系统设计
1.系统组成
RFID射频卡预支费电能表运用系统由RFID射频卡、发卡器、智能读卡器和PC管理机组成，所示。个中RFID射频卡存放身份号（PIN）等干系数据，由发卡器将密码和数据一次性写入完成。发卡器实际上是一种通用写卡器，直接与PC机的RS232出行口相连或经由RS485网络间接与PC机相连，由系统管理员管理，通过PC机设置或选择好要写入的数据，发出写卡命令完成对RFID射频R的数据及密码的写入。与读卡器不同，发卡器每每处于被动地化，不主动读写进入射频能量范围内的射频卡，必须吸收PC机的命令才操作，即必须联性能力事情而智能读卡器每每可以分开PC管理机事情。智能读卡器是主动操作的，只要RFID射频卡进入读卡器大线射频能量范围，智能读卡器便可读写卡中干系指定扇区的数据。
为范例射频卡运用系统组成框图，发卡器与智能读卡器在硬件设计上大同小异，都是由单片机掌握专用读写芯片（MFRC500），再加上一些必要的外围器件组成。
2.硬件设计
（1）射频芯片
MFRC500是PHILIPS公司为RFID卡设计的专用读卡芯片，它与射频卡之间通信标准兼容ISO14443A，其功能框图所示。
它内部包括微掌握器接口单元、仿照旗子暗记处理单元和ISO14443A规定的协议处理单元，以及RFID卡分外的cryptol安全密钥存储单元。它可以与所有兼容Intel或Motorola总线的微掌握器实现8位并行厄缝接口（直接连接），其内部还具有64B的前辈先出（FIFO）行列步队，可以和微掌握器之间高速传输数据其片内的ISO14443A协议处理单元包括状态和掌握单元、数据转换处理单元片内的仿照单元能够将数字旗子暗记处理单元的数据信息调制并发送列天线中，也可以将天线吸收到的信息解调成数字旗子暗记传送给协议处理单元，带有一定的天线驱动能力。
（2）实时时钟：刷卡时要记录刷卡的韶光，用外接硬件实时时钟芯片的办法，为系统供应一个准确町靠的时钟，用3V备用电池担保在系统掉电时也能正常走时。选用体积小，接口大略的实时时钟芯片DSl302。它是美国DALLLAS公司推出的低功耗串行通信接口专用芯片，采取3线串行办法与单片机进行数据通信。DSl302片内还有3lB的静态RAM，可自动进行闰年补偿。数据可按单字节办法或多字节突发办法传送。DSl302为8脚DIP封装，与P89C58串行接口用3根线，SCLK接CPU的P2.2，同步时钟输入RST接CPU的P2.3，通信许可旗子暗记I/0接CPU的P2.4，串行数据输入输出。此外，x1、X2接32768Hz的石英晶振Uccl接3V备用锂电池，主电源接Ucc2。
（3）串行存储器：用AT24C256作数据存储器。AT24C256是串行E2PROM存储器，支持12C总线数据传输协议，32KB存储器容量，用两根线与CPU构成串行接口。SDA是双向数据线，接CPU的P2.1SCL是时钟线，接CPU的P2.0这两根线必须接上拉电阻。WP是写保护线，一样平常接地，表示许可读写操作。AO、A1是地址线，通过这两根地址线CPU最多可寻址4个AT24C256器件，4个芯片都有固定的地址，分别对应AO、A1为00～11，存此两根地址线上可扩充l～3片AT24C256串行E2PROM存储器。
3.程序设计
（1）单片机主程序流程图
单片机的程序包括：RFID卡读/写/密码验证/擦除操作程序，与RC500通信中断处理程序，键盘中断处理程序，与PC机通信中断处理程序，显示程序及存储器读写程序等。读卡器的主程序流程所示。
（2）读/写卡程序设计
读写卡过程是一个繁芜的程序实行过程，要实行一系列的操作指令，调用多个C51函数。包括装载密码、询卡、防冲突、选卡、验证密码、读写卡及停卡。这一系列的操作必须按固定的顺序进行。在没有RFID卡进入射频天线有效范围时，在低5位显示当前时钟，当有RFID卡进入到射频天线的有效范围，读卡程序验证卡及密码成功后，将卡号和读卡韶光及干系数据作为一条记录存入E2pROM存储器中，并在LED显示器高5位上显示卡号。
程序设计采取单片机汇编措辞和KeilC51稠浊编程。看门狗定时器中断做事程序采取汇编措辞编写，其他程序采取c措辞编写。程序的每一部分按模块化设计成一个文件，单独调试通过后，再在KeilC5l环境下加入到工程文件中汇编天生HEX文件，用仿真器进行仿真通过后，写入P89C58BP芯片中分开仿真器运行。
（3）MERC500
采取寄存器写数据和写命令的形式来掌握卡片数据的读和写。
预支费智能电能表技能方案
预支费电能表紧张方案如下几种。
（1）插卡式预支费电能表：预支费电能表初期产品为插卡式，计量部分为电子式电能表，技能上比较成熟，电能表上有插入端口，电能表箱上也有开口，在居民小区得到了广泛运用。由于卡口外露后易受到攻击，煤气点火器等高压静电对端口进行滋扰，于是生产厂家对卡座进行了改进，增加抗静电方法，但对人为卡口攻击无法进行掌握。
（2）射频卡预支费电能表：非打仗式RFID卡（又称射频卡）是国外近几年景长起来的新技能，它成功地将射频识别技能和IC卡技能结合起来，办理了无源和免打仗的难题，防止了插卡电能表静电滋扰和端口插入毁坏性物品。射频卡无需专门的供电电源它与读写器间无机器打仗，避免了打仗故障它的表面无袒露芯片，可防水，且不易产生静电攻击及波折破坏等问题。非打仗式IC卡具有可靠性高，利用方便，操作速率快等特点。
（3）红外遥控预支费电能表：红外智能卡电能表是和电视机遥控器同样的旗子暗记传输办法，其旗子暗记传输保密性、抗滋扰性好，电能表箱不蝉联何端口，红外旗子暗记可以穿透表箱上的玻璃远间隔（3m以内）和电能表进行数据交流，可以有效防止人为毁坏电能表数据传输系统的行为。由于采取红外线遥控，操作时不受安装高度的限定。其缺陷是红外卡要装电池，表内装有红外接管器，成本相对高一些。
（4）集中电子式预支费电能表：预支费多用户电能表一表循环显示每户用电量，在居民家中安装一台智能卡读写器，智能卡读写器插卡显示每户的剩余电量，把IC卡中的数据通报给电能表，更具人性化管理，及时在用户家中提示购电。多用户预支费电能表具有单位户数体积小，造价低，每个表箱可最多安排24户用电，安装地点灵巧方便，它集中计量，集中管理且抄表方便，避免了高下楼抄表的麻烦。其缺陷是如果打算机CPU破坏将影响很多用户的正常用电。
（5）GPS预支费电能表：将当代通信技能和打算机技能以及电能量丈量技能结合在一起，能及时、准确又全面地反响电量的利用（即发卖）情形。GPS预支费电能表是用手机短信或在无线网络上就可操作的产品，旗子暗记通过卫星传输，以短的办法将此信息送给总控中央，以实现远程自动无线抄表功能。本钱较高，目前只是国家电网公司对发电厂采取这种信息管理模式。
