学士学位论文ic卡水费系统.docx
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学士学位论文ic卡水费系统
第一章系统硬件的描述
1.1IC卡简介
IC卡的名称来源于英文名词“SMARTCARD”，又称集成电路卡，即（INTEGRANTEDCIRCUTTCARD）。
IC卡的概念是70年代初提出来的，法国布尔公司（BULL）于1976年在世界上首先成功研制开发出IC卡产品。
到今天，IC卡技术己日趋成熟和完善，被广泛应用于通讯，银行等各生产及生活领域。
IC卡芯片具有写入数据和存储数据的能力，IC卡存储芯片中的内容根据需要可以有条件的供外部读取，也可供内部信息处理和作判断之用。
根据卡中所镶嵌的集成电路的不同，IC卡可以分为以下三类：
（1）存储器卡卡中的集成电路为EEFROM（即可用电擦除的可编程只读存储器，也可写作E^2PROM）。
（2）逻辑加密卡卡中的集成电路具有加密逻辑和EEPROM。
（3）CPU卡卡中的集成电路包括中央处理器CPU，EEPROM，随机存储器RAM以及固化只读存储ROM中的片内操作系统COS（CILIPOPERATINGSYSTEM）。
根据应用领域来分，IC卡有金融卡和非金融卡两种。
其中金融卡又有信用卡、（CREDITCARD）和现金卡（DEBITCARD）等。
按IC卡与外界数据传送的形式来分，则有接触型IC卡和非接触型IC卡两种。
当前广泛使用的是接触型IC卡，在这种卡片上有6个触点可与外界接触（见表1-1）。
表1-1EEFROM模块功能
芯片触点
引出端名
功能
C1
VCC
接工作电压
C2
NC
未连接
C3
SCL（CLK）
串行时钟
C4
GND
接地
C5
NC
未连接
C6
SDA（I/O）
串行数据
1.2水计费系统简要说明
IC卡水计费系统一般应包括以下三个部分：
1）读卡器单片机及底层支持软件；
2）底层支持软件与管理系统的接口；
3）IC卡管理系统的WINDOWS用户界面。
本次毕业设计主要完成了IC卡第三部分即IC卡数据库管理系统软件的开发工作，对于第二部分，由于现行IC卡种类很多，各种IC卡的内部结构都不尽相同，对应不同的文件读取方式、读取格式，并设有一通用的接口规则。
对此，只需把IC卡所读取的内容由.DBF文件转化IC卡能够识别的文件格式即可。
如对于华旭金卡，只需将文件扩展名转化为.HXC。
文件格式为：
信息1，信息2，信息3，……信息N；数据1，数据2，数据3，……数据N
第二章数据库系统概述
2.l几个重要的基本概念
1、数据：
是描述事物的各种符号记录，数据和关于数据的解释是分不开的，即数据与其语主义是不可分的。
2、数据库（DATABASE简称DB）：
是长期储存在计算机内，有组织的、可共享的数据集合。
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，因而具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户所共享。
3、数据库管理系统（DATABASEMANAGEMENTSYSTEM简称道DBMS）：
数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统（DBMS）统一管理，统一控制。
4、数据库系统：
是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、DBMS（以及应用开发工具软件）、应用系统、
操作系统、数据库管理员、和用户构成。
如图2-1
图2-1数据库系统组成图
数据库系统的优点体现力：
（1）数据由DBMS统一管理和控制。
（2）数据具有结构化。
（3）数据的冗余度低，易扩充。
（4）具有较高的数据独立性。
数据独立性既有物理独立性，又有逻辑独立性。
（5）数据的共享性：
数据的共享性是指共享数据库中的数据资源，其意义是各种应用、多种语言，多个用户相互覆盖地使用数据库中的资源。
DBMS提供了以下四个方面的数据控制功能。
①数据的安全性保护：
数据的安全性是指保护数据，以防止不合法的使用造成数据的泄密和破坏，使每个用户只能按规定对某些数据进行使用和处理。
②数据的完整性检查：
数据的完整性是指数据的正确性，有效性和相容性，即控制数据在一定的范围内有效或要求数据之间满足一定的关系。
③并发控制：
指当多个用户的并发进程同时存取，修改数据库时，可能会发生互相干扰而得到错误的结果，并使数据库的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制和协调。
④数据库恢复：
计算机系统的硬件故障、软件故障、操作员的失误以及故障的破坏都会影响数据库中的数据的正确性，甚至造成数据库部分或全部数据的丢失，
DBMS必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态（亦称为完整状态或一致状态）的功能。
2.2关系数据库系统
计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物，需要把具体事物转换成计算机能够处理的数据。
因而在数据库中要用到数据模型这个工具来抽象，表示和处理现实世界中的数据，数据模型是数据库系统的核心和基础，各种机器上实现的DBMS软件都是基于某种数据模型的，为了把现实世界中的具体事物抽象，组织为DBMS所支持的数据模型，人们常常首先将现实世界抽象为信息世界，然后将信息世界转换为机器世界。
因此可以这样说，现实世界中实体之间的联系在机器世界中就是数据之间的联系。
数据模型要满足三个方面的要求：
一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易为人所理解；三是便于在计算机上实现。
不同的数据模型具有不同的数据结构，目的常用的数据模型有层次模型（HIERACHICALMODEL），网状模型（NETWORKMODEL）和关系模型（RELATIONALMODEL），层次模型和网状模型统称为非关系模型。
数据库按数据模型可分为层次数据库、网状数据库和关系数据库。
关系数据库采用关系模型来作为数据的组织方式，它是由美国IBM公司研究员E．F．CODD于1970年发表的题为“大型共享系统的关系数据库的关系模型”的论文中首次提出了数据库中关系模型的概念。
关系模型是三种数据模型中最重要的模型，自80年代以来，计算机厂商新推出的数据库管理系统几乎都是支持关系模型的，非关系系统的产品也大都加上了关系接口。
数据库领域当前的研究工作也都是以关系方法为基础。
因此本书的重点也将放在关系数据库上。
关系模型与以往模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。
在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用关系来表示。
关系模型要求必须是规范化的，即要求关系必须满足一定的规范条件，这些规范条件中最基本的一条就是，关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项。
关系数据模型的操作主要包括查询、插入、删除和修改数据。
这些操作必须满足关系的完整性约束条件。
关系的完整性约束条件包括三大类：
实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。
关系模型中的数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干无组的集合，而不像非关系模型中的那样是单记录的操作方式。
在关系数据模型中，实体及实体间的联系都用表来表示。
在数据库的物理组织中，表以文件形式存储，有的系统一个表对应一个操作系统文件，有的系统自己设计文件结构。
关系数据模型具有以下优点：
·关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学要领的基础上的。
·关系模型的概念单一，无论实体还是实体之间的联系都用关系表示。
对数据的检索结果也是关系。
·关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作。
2.3数据库模式及保护
2.3.1数据库的模式
在数据模型中有“型”和“值”的概念。
型是指对某一类数据的结构和属性的说明，值是型的一个具体赋值。
模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及到型的描述，不涉及到具体的值。
模式的一个具体值称为模式的一个实例。
同一个模式可以有很多实例。
模式是相对稳定的，而实例是相对变动的，因为数据库中的数据是在不断的更新的。
模式反映提数据的结构及其联系，而实例反映的是数据库某一时刻的状态。
虽然实际的数据库管理系统产品种类很多，它们支持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，建立在不同的操作系统之上，而且数据库的存储结构也各不相同，但是绝大多数的数据库系统在总的体系结构上都具有三级模式的结构特征。
虽然实际的数据库管理系统产品种类很多，它们支持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，建立在不同的操作系统之上，数据的存储结构也各不相同，但它们在体系结构上通常都具有相同的特征，即采用三级模式结构，并提供两级映象功能。
数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成。
如图2-2
外模式：
亦称子模式或用户模式，是数据用户看到的数据视图，每个用户所看到的外模式不一定相同。
模式：
亦称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的数据视图。
内模式：
亦称存储模式，是数据在数据库系统内部的表示，即对数据的物理结构和存储方式的描述。
模式描述的是数据的全局逻辑结构，而外模式描述的是数据的局部逻辑结构，故称为子模式。
数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映象：
模式/外模式的映象功能使得当数据存储结构（或称物理结构）改变时，数据的逻辑结构不变，这种数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。
模式/内模式的映象功能使得当数据的总体逻辑结构改变时，数据的局部结构不变，则用户编写的应用程序不变，称为数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。
图2-2数据库三级模式图
2.3.2数据库的保护
为了保护数据的安全、可靠和正确、有效，DBMS必须提供统一的数据保护功能或称为数据的控制功能。
主要由数据的安全性、完整性、并发控制和恢复这四部分构成。
（一）数据库的安全性控制
数据库的安全性是指保护数据库以防止因不合理的使用而造成数据的泄露，更改和破坏。
数据库安全性的保密措施有系统处理的和物理的两种。
所谓物理的是指对于强力逼迫透露口令、在通讯线路上窃听以及盗窃物理存储设备等行为而采取的将数据编为密码，加强警卫以识别用户身份和保护存储设备等措施。
在一般计算机系统中，安全措施是一级一级层层设置的，如图2-3所示：
用户受权存取控制操作系统密码存储
和鉴定安全保护
图2-3数据库安全保护示意图
用户进入数据库系统前，由系统提供一定的方式让用户标识自己的名字的身份，系统进行核实，通过鉴定后才能授予用户使用权。
通常的方法有：
1、用一个用户名或者用户标识号来标明用户身份，系统鉴定此用户是否为合法用户；
2、口令（PASSWORD）：
为保密起见，一般用户在终端输入的口令不显示在屏幕上，系统核对口令以鉴别用户的身份；
3、系统提供一个随机数，用户根据预先定义好的某一过程或函数进行计算，系统根据用户计算结果来确定用户的身份。
（二）数据库的完事性定义和检查
数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。
数据库的完整性检查是为了防止数据库存在不合语义的数据，防止因错误的输入和输出所造成的无效操作和错误结果。
DBMS以一定的机制来检查数据库中的数据是否满足规定的条件，要做到：
．系统要提供定义完整性约束条件的机制；
．系统要提供检查，如违背了完整性约束条件，DBMS就采取一定的动作如拒绝用户该操作，以保护数据的完整性。
（三）并发控制
数据库足一个共享资源，应该允许多个用户程序并行地存取数据库，这样就会产生多个用户程序并发地存取同一数据的情况。
若对并发操作不加以控制就会存取和存储不正确的数据，从而破坏数据库的完整性。
．事物：
是并发控制的单位。
通常是一个操作序列，这些操作要么都做，要么都不做，是一个不可分割的工作单位。
．并发控制：
是要用正确的方式调度并发操作，避免造成数据的不一致性，使一个用户事物的执行不受其它事物的干扰。
．封锁；就是某一事物向系统发出请求，要求对某个数据对象（最常用的是记录）加锁。
并发控制的主要方法是采用封锁机制。
（四）数据库的恢复
DBMS尽管已保证了数据库的安全性，完整性，并保证并发事物的正确执行，但计算机系统的硬件故障，软件故障、操作员的失误以及故意的破坏仍会造成运行事物的正常中断，从而影响数据库中的数据的正确性，甚至会破坏数据库，造成数据库全部或部分数据的丢失。
因此，DBMS必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知正确状态（亦称完整状态或一致状态）的功能。
数据库恢复的方法有转储，登记日志文件。
·转储：
（定期备份）是数据库恢复的基本技术，是指DBA定期将数据库复制到另一个存储空间（如磁带，磁盘）中保存的过程。
备份的数据文件称为后备副本或后援副本。
·登记日志文件：
是另一种数据库恢复的技术。
日志文件用来记录事务对数据库的更新操作的文件，它的目的是为数据库恢复保留详细的数据。
日志文件必须具有高度可靠性，一般是双副本，并且独立地写在两个不同类型的设备上。
日志文件在数据恢复中起着非常重要的作用。
可以用来进行事务故障恢复和系统故障恢复，并协助后备副本进行介质故障恢复。
具体作用是：
（1）事务故障恢复和系统故障恢复必须用日志文件。
（2）在动态转储方式中必须建立日志文件，后援副本和日志文件综合起来才能有效地恢复数据库。
（3）在静态转储方式中，也可以建立日志文件。
为保证数据库是可恢复的，登记日志文件时必须遵循两条原则：
·登记的次序严格按并发事务执行的时间次序。
·必须先写日志文件，后写数据库。
把对数据的修改写到数据库中和把表示这个修改的日志记录写到日志文件中是两个不同的操作。
有可能在这两个操作之间发生故障，即这两个写操作只完成了一个。
如果先写了数据库修改而在进行记录中没有登记这个修改，则以后就无法恢复这个修改了。
如果先写日志，但没有修改数据库，按日志文件恢复时只不过是多执行一次不必要的UNDO操作，并不会影响数据库的正确性。
所以为了安全，一定要先写日志文件，即首先把日志记录写到日志文件中，然后写数据库的修改。
这就是“先写日志文件”原则。
第三章VFP介绍
3.1VFP概述
VisualFoxPro是为数据库结构和应用程序开发而设计的功能强大的面向对象的环境。
无论是组织信息、运行查询、创建集成的关系型数据库系统，还是为最终用户编写功能全面的数据管理应用程序，VisualFoxPro都可以提供管理数据所需的工具,可以在应用程序或数据库开发的任何一个领域中提供帮助。
VisualFoxPro所具有的速度、能力和灵活性，是普通数据库管理系统无法比拟的，它把我们带入一个Xbase新时代。
VisualFoxPro6.0是Microsoft公司1998年发布的可视化编程语言集成包VisualStadio6.0中的一员.VisualFoxPro6.0是可运行于Windows95/98、WindowsNT平台的32位数据库开发系统，能充分发挥32位微处理的强大功能，是一种用于数据库结构设计和应用程序开发的功能强大的面向对象的微机数据库软件。
它采用了可视化的、面向对象的程序设计方法大大简化了应用系统的开发过程，并提高了系统的模块性和紧凑性。
3.2VFP特点
中文版VisualFoxPro与FoxPro相比，有多种可视化编程工具，最突出的是面向对象编程，重复使用各种类，直观地、创造性地建立应用程序；在表的设计方面增添了表的字段和控件直接结合的设置，使用户能够更快、更容易地设计和修改应用程序界面。
1、增强的项目及数据库管理
（1）我们可以对项目及数据有更强的控制，能够使用源代码管理产品，同时可以在“项目管理器”中看到组件的状态。
数据库容器允许几个用户在同一个数据库中同时创建或修改对象。
利用“数据库设计器”可以迅速更改数据库中对象的外观。
（2）们可以借助“项目管理器”创建和集中管理应用程序中的任何元素；可以访问所有向导、生成器、工具栏和其他易于使用的工具。
它提供了一个进行集中管理的环境。
（3）可以对VisualFoxPro系统本身定制工具栏，也能够为编写的应用程序定义工具栏。
2、简便、快速、灵活的应用程序开发
（1）VisualFoxPro添加了新的“应用程序向导”，其提供的新的ProjectHook对象和改进了的应用程序框架功能可以使我们的应用程序更有效率。
VFP6.0中还添加了一些功能来增强开发环境，以便更容易地向应用程序中添加有效的功能。
（2）VisualFoxPro6.0提供了更多更好的生成器、工具栏和设计器等,在他们的帮助下，我们可以快速开发应用程序。
（3）在VisualFoxPro6.0中，我们可以更简便地调试及监控的应用程序组件：
可以跟踪事件以及记录执行代码的工具，它看起来与VisualC的调试环境很相似；利用它可以深入程序，查看属性设置值，对象以及数组元素的值；可以显示交互的或代码中的信息提供了方便的途径，同时可以把结果输出到应用程序窗口之外的另一个窗口；可以用来分析程序、应用程序或实际运行的项目代码。
（4）不用编程创建界面
（5）应用程序组件的实例中收集了一系列应用程序组件，他们显示了如何利用VisualFoxPro的特性解决现实世界的问题。
在应用程序中可以直接使用示例组件及它们的代码。
3、提供真正的面向对象程序设计
VisualFoxPro仍然支持标准的面向过程的程序设计方式，但更重要的是它现在提供真正的面向对象程序设计的能力。
借助VisualFoxPro的对象模型，可以充分使用面向对象程序设计的所有功能，包括继承性、封装性、多态性和子类。
4、使用优化应用程序的Rushmore技术
Rushmore是一种从表中快速地选取记录集的技术，它可将查询响应时间从数小时或数分钟降低到数秒,可以显著地提高查询的速度。
5、可以与多个开发者一齐工作
如果是几个开发者开发一个应用程序，可以使用VisualFoxPro允许同时访问数据库组件的能力。
同时，若要跟踪或保护对源代码的更改，还可以使用带有“项目管理器”的源代码管理程序。
6、充分利用已有数据
如果有VisualFoxPro先前版本的文件，只要打开他们，就会出现VisualFoxPro转换对话框。
可以把其他数据源移到VisualFoxPro表中，如果有电子表格或文本文件中的数据，比如MicrosoftExcel及Word，使用VisualFoxPro，可以方便地实现数据共享。
7、可以开发客户／服务器解决方案，增强客户/服务器性能
8、多语言编程
由于VisualFoxPro支持英语、冰岛语、日语、朝鲜语、繁体汉语以及简体汉语多种语言的字符集，因此能在几个领域提供对国际化应用程序开发的支持。
VisualFoxPro6.0提供了一系列新特色：
它成功地解决了计算机2000年问题，使用户基于其开发的应用软件顺利地跨入新世纪的门坎；增强了Internet技术，WWW数据库的设计，最新流行的ActiveX和一系列的向导、生成器以及控件等集成化工具。
新引入的网格图像文件格式gif与jpeg可进一步增强应用程序界面的吸引力。
VisualFoxPro6.0在效能、设计环境命令函数、系统资源的利用等方面都有很大的改进，它支持与其他应用程序共享数据、交换数据，支持与大多数后台数据库的客户机/服务器应用程序连接，使32位的ODBC驱动程序能够集成来自各个系统的数据。
1）、项目管理器（PROJECTMANAGER）也被重新设计，它结合了目录管理器（CATALOGMANAGER）（按应用程序文件的类型分类）的最好特性以及编译应用程序的能力。
它还允许编译并运行单独的模块。
2）、以一个新的调试器代替TRACE和DEBUG（跟踪和调试）窗口。
新的调试器对这些窗口增加的功能是可方便地查看内存变量值、对象属性和调用栈顺序。
但是该调试器最大的两个新特性是跟踪事件以确定它们被触发的顺序的功能以及跟踪作用次数的能力。
作用次数（COVEAGE）是指应用程序中每一行代码被执行的次数。
3）、对SQL语句的增强使定义左外，右外和完全外部连接更容易。
4）、VFP可以将可视类序编译成OLE服务器，这些服务器允许任何可使用OLE服务器中的自动化应用程序使用这些类库。
5）、VTP的编译器现在使用语法着色，可将代码中的命令、注释，变量及其它部分用不同的颜色显示。
这种特性使用户在输入时快速识别输入的变量是否真是一条命令或函数的名称，它也使用代码中不同的部分，如注释部分等。
6）、使用字段映像（FIELDMAPPING）后，用户在将表格中的字段拖到表单中或使用FORM，使用WIZARD时不再需要为每个字段使用文本框。
现在可为每种字段类型指定任一个VFP基类。
用户甚至可以开发自己的类并使用它。
7）、除宇段映像外，VFP在定义表单的标题，格式，输入屏蔽及字段注释等还能自动控制使用从数据库中得到的其它信息。
8）、目前，在专业版中已将VISUELSOURCESAFE（可视化源文件安全）集成到VFP中。
SOURCESAFE是一个版本控制程序，可用于在多个开发者的环境中控制代码的更新。
它还可用于为每个应用程序建立特定的版本，创建分支的应用程序以及将这些分支合在一起。
9）、VFPINTERNETWIZARD可用于在INTERNET和用户的数据间创建界面，以便使访问你的WEB网点（WEBSITE）的访问者能查询你的数据库。
这一特性在为其他人或你公司的远程站点分发数据时非常有用。
INTERNET为国内和全球中不同计算机互访提供了一种方式。
因为大多数访问可以是本地的，所以没有专用线或公共通信线的开销。
10）、语言和对象模块增加了70多个新的属性，事件、方法，命令和系统变量。
第四章系统的软件实现
4.1系统的需求分析
通过对哈市自来水公司水供应和水费计收业务工作流程的调查分析，可以看到包括公企和居民用水分配及其费用征收工作仍然靠人工来完成，工作量十分繁重：
而且效率低、错漏高，水资源分配也极不合理，表现在一方面水资源浪费现象非常严重，另一方面水供应严重不足，水供求矛盾十分突出。
因而迫切需要建立一套水供应和计费数据库管理系统，来实现水资源的合理分配和水费计收工作科学化、高效化管理。
在节约水资源的同时，节省大量的人力、物力，提高工作效率。
实行多用多购、按需分配。
本IC卡水计费管理系统就完全可以实现这一目的。
4.2系统的设计构思
本次设计的水计费数据库管理系统采用以WINDOWS98为系统操作平台，以VISUALFOXPRO6.0作为数据库软件开发工具，结合水计费业务工作流程的实际特点，采用模块化设计思想。
通过设计完成用户输入，增加用户、参数没置、用户查洵，操作员查询．口令设置．数据备份、数据恢复，操作日志等九大模块，实现了系统的设置，运行、查询和维护等各项功能，同时通过对用户、系统操作员，系统管理员权限的设定，保证了数据库系统的安全。
此外，系统还具有网络服务功能，可实现远程数据传送。
4.3系统的详细设计
1、SOURCE．DBF客户的信息文件
在所建的数据库文件中，源客户的信息文件格式设计为：
字段名，中文名称（包括单位名，单位地址，联系电话，联系人，建卡时间，建卡顺序号，水的总量，操作员姓名等），数据类型，数据宽度，小数后位数。
并根据实际需要，作出设定。
（见表4-1）其中，需要作出特别说明的是水的总量。
．水的总量：
是指对于一个指定的用户每月所能获得的最大用水量，从而实现了用多少买多少，保证了水资源的合理分配。
表4-1IC卡系统用户信息表
中文名称
数据类型
数据宽度
小数后位数
单位名称
字符型
30
单位地址
字符型
50
联系电话
字符型
升级会员 