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1、湖 南 涉 外 经 济 学 院本科毕业论文（设计）题目校园一卡通系统软件部分的设计与实现作者谢攀琪学院信息科学与工程学院专业计算机科学与技术学号09430221152848指导教师邹竞 讲师二一三年五月十五日摘要我国经济发展，刷卡消费越来越成为消费主流方式，智能卡管理是针对当代社会这一市场需要应运而生的。在校园里用计算机操作的校园一卡通管理系统是为校园管理者和学生用户更好的方便消费而开发的管理软件，根据需求分析，实现校园一卡通管理业务，效益已越来越明显。因此，开发这样一套校园消费卡管理系统软件成为很有必要的事情，在本文中将就本次毕业设计我所开发的校园一卡通管理系统,谈谈其开发过程和所涉及到的问
2、题及解决方法。将Visual Studio 2010和SQL Server 2008 R2结合，能迅速而又简单地建立用户的数据库及其应用程序，从而方便地使用和管理数据；它不仅支持客户机/服务器(C/S)模式，而且也支持浏览器/服务器（B/S）模式。本文介绍了使用Visual Studio 2010和SQL Server 2008 R2开发一个C/S模式的校园一卡通管理系统。关键词: 校园一卡通管理系统; ADO.Net; C/S; Visual C#; SQL ServerIABSTRACTWith the development of our country, Consume with Cr
3、edit Card becomes more and more popular, and the Smart Card Management was borne out for nowadays society. Campus Card Management system is a management software which used in campus for administrators and student users to get a facilitated consume experience. It based on the needs analysis to make
4、the campus card management business come true, and its effectiveness become increasingly apparent. So, its necessary to development such a software. This article will talk about the issues and solve methods that involved in the development process of Campus Card Management system.It can let us use t
5、hem more quickly and simply to create a user database and application so as to use and management the data more facilitate while we Combined Visual Studio 2010 with SQL Server 2008. The system not only support Client/Server(C/S) mode, but also support Brower/Server(B/S) mode.This article will talk a
6、bout the issues which I have came across during the process of development that Campus Card Management system and its solve methods.Keywords:CampusCardManagementSystem;ADO.Net; C/S; Visual C#; SQL Server II湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计）目录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 校园“一卡通”系统简介11.2 校园“一卡通”系统软件部分的作用21.3 企业软件开发方法概述31
7、.4 论文内容与结构4第二章 系统分析52.1可行性分析52.1.1 原有系统的问题52.1.2 系统目标与可行性分析52.2 需求分析72.2.1 数据流图72.2.2 用例图82.2.3 系统功能102.3 需要解决的几个关键问题112.3.1 充值问题112.3.2 IC卡种类的选择122.3.3 数据采集122.3.4 一卡多用问题122.3.5 数据的共享与统一问题122.4 系统模式和开发平台的选择122.4.1 系统模式的选择122.4.2 数据库管理系统的选择132.4.3 应用程序开发工具的选择142.5 本章小结14第三章 整体设计153.1 系统功能模块的划分153.2
8、数据库设计173.2.1 数据库概念设计173.2.2 数据库逻辑设计193.3 射频卡的选择263.4 开发环境与系统运行环境263.5 本章小结26第四章 消费管理系统详细设计274.1 登录模块设计274.2 系统设置模块设计294.2.1 系统基本设置模块设计294.2.2 系统初始化模块设计304.2.3 备份还原模块设计314.3 智能卡管理模块设计324.3.1 部门信息管理模块设计324.3.2 消费卡信息管理模块设计334.3.3 开户管理模块设计364.3.4 充值管理模块设计384.4 机器管理模块设计394.4.1 分组信息管理模块设计394.4.2 机器信息管理模块设
9、计404.4.2 下载消费信息模块设计434.4.3 实时监控消费数据模块设计444.5 消费信息管理模块设计454.5.1 消费信息操作模块设计454.5.2 消费明细查询模块设计464.5.3 消费信息汇总模块设计474.6 本章小结47第五章 系统相关辅助功能详细设计495.1 报表模块设计495.1.1 消费卡余额模块设计495.1.2 换卡/销卡情况模块设计505.1.3 增减款汇总模块设计525.1.4 现金充值汇总模块设计535.1.5 系统资金汇总模块设计535.2 账号管理模块设计555.2.1 账户信息管理模块设计555.2.2 修改密码模块设计565.3 日志管理模块设计
10、575.3.1 日志查看模块设计575.3.2 日志清空模块设计585.4 本章小结58第六章 系统实现596.1 防止账号多处登录关键代码596.2 账号权限实现626.3 登录界面非矩形设计626.4 部署和安装636.4.1 文件系统636.4.2 自定义操作646.4.3 用户界面646.5 本章小结64结论65参考文献67致谢68V第一章 绪论1.1 校园“一卡通”系统简介所谓“一卡通”，就是在同一张卡上实现多种不同功能的智能管理，核心内容是利用卡片这种特定的物理媒介，实现从业务数据的生成、采集、传输到汇总分析的信息资源管理的规范化和自动化1。随着社会不断进步与IT技术的迅猛发展，智
11、能卡在社会的各行各业中所占应用越来越多，广泛地应用在各个领域，如政府机关、办公大楼、小区、企业、商业消费、高速公路收费、校园、医院等，身份识别、停车场管理、门禁、通道控制、考勤、会议签到、人事资料、消费、图书管理、能源控制等是最常用的功能。十多年前，一卡通系统的认证识别基本载体还是接触式集成电路卡（Integrated Circuit Card）。这种接触式集成电路卡是镶嵌集成电路芯片的塑料卡片，其外形和尺寸都遵循国际标准（ISO/IEC 7816，GB/T16649）。芯片一般采用不易挥发性的存储器（ROM、EEPROM）、保护逻辑电路、甚至带微处理器CPU2。但这种接触式集成电路卡，由于感
12、应灵敏度相对较低，卡片上的集成电路卡必须与读写器等硬件接触才能读写，不利于防尘、防污，安全性不高等缺点，有逐渐淘汰的趋势。而目前流行的一卡通系统的认证识别基本载体是非接触式智能卡（Contactless Integrated Circuit Card），又称射频卡（感应卡，proximity card），是将具有存储、加密及数据处理能力的一个或多个集成电路芯片和感应线圈封闭于标准PVC卡片中，卡片在一定距离范围（通常为5到10mm）靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成对信息的存取、修改读写等并返回读卡器2。教育信息化是国家信息化的重要基础。随着智能技术的高速发展和计算机应用的普遍推广，在校
13、园信息管理中引入IC卡应用正逐步成为一种趋势。IC卡的应用正朝着由单方面应用（如食堂收费）向实现数据共享、资源共享的“校园一卡通”延伸和发展。“校园一卡通”要求有较强的网络技术、智能卡技术和现代化金融服务的支持。随着学校管理网络化、信息化和后勤服务社会化进程的加快，学校开发集校内消费和信息管理服务于一体的校园卡已经成为现实需求。“校园一卡通”及其网络系统使学校师生员工可持IC卡作为身份识别的手段，用于教学管理、考勤、学生选课、查询成绩、借阅图书、学校医务所挂号、查询网上资料等功能；作为校内支付手段，将现金集中于学校财务部门，金额记入所有者的IC卡，作为校园内部的电子货币形式，可以用于校园内的小
14、额消费，公共机房上机上网，缴纳住宿费学杂费以及其他各种为学生和教师服务的项目；作为金融服务手段，可以通过“校园一卡通”平台将银行金融服务延伸，覆盖整个校园，提供查询银行信息，交纳大额费用等等服务。同时“校园一卡通”系统的建设为实现师生员工的基本信息查询、管理信息查询、后勤信息查询、消费统计分析查询，以及领导宏观管理的综合查询等，提供了一个统一、简便、快捷的平台，进而可以与学校的各种管理信息系统无缝连接，以校园卡为纽带促进“数字化校园”的建设。目前也有不少学校尤其是高校已经建设了很多现代化的管理信息系统，如财务管理系统、图书管理系统和食堂售饭系统等。但这些系统大部分都是单独建设，没有统一的规划，
15、存在着数据重复录入、数据冗余量大、数据不能共享等问题。为了提高学校的信息化建设水平，学校还迫切需要建设收费管理、门禁管理等其它系统。这些系统要在短时间内完成，人员的劳动强度非常大，且容易造成错误和遗漏，加重了学校管理的负担。如果将不同厂商生产的单项系统、各自独立的数据库、软件和设备拼凑安装在一起，或同一厂商生产的数据库各自独立的各种系统拼凑安装在一起，仅用一张卡通行，这种表面上的“一卡通”只是一卡多用，并不具有统一管理、数据共享、高级自动化管理的功能，系统运行极不稳定，且有明显不足之处，主要表现在如下三点3。1重复发卡。多个软件、多个平台重复的发卡。为实现某一张卡生效，则要在各个系统中逐一发行
16、这张卡片，逐一通告每个软件，此卡通行。如此反复，繁琐低效。2重复查询。多个数据库，如要查询某一笔记录，只能在每个软件中逐一录入此卡号，逐一查询登记，再加以统计分析，费时不便。3数据不能共享、运行速度慢。无法实现数据总统计、总检索的一次性简便操作的功能，不能自动生成综合报表；成本高、费用大，操作繁琐、管理混乱。一卡通系统的建设是一个复杂的整体系统应用工程，它要求产品内核具备统一的数据库及通信协议支持不同的网络平台，共享一个中心数据库，而非单个功能的组合或几个单独子系统的简单拼凑。一卡通系统的核心意义是各子系统数据库的统一和卡片操作的统一管理，最大限度的提高管理效率达到办公自动化，实现更高的投资回
17、报率。因此，当今一卡通系统的突出特点在于“一库，一网，一卡”3。所谓“一库”，指的是同一软件平台、同一个数据库内实现卡的发放、卡的取消、卡的挂失、卡的资料查询、黑名单报警、记录浏览处理统计等数据管理3。所谓“一网”，指的是一个统一的网络。基于现存的局域网或基于TCP/IP的Internet网，系统将多种不同的设备接入同一个大型软件管理平台，集中控制，统一管理3。所谓“一卡”，指用同一张卡实现不同功能的智能管理，一张卡通行于很多功能不同的设备3。 1.2 校园“一卡通”系统软件部分的作用对于校园一卡通系统来说，射频卡、卡读写器、计算机、网络环境等硬件是基础设施和支撑平台，而校园一卡通系统的软件部
18、分才是驱动整个系统正常运行的“灵魂”。学校的师生人员、部门（尤其是涉及消费的部门）、消费终端的基础数据的存储、账户充值、账户消费、考勤管理、门禁管理、智能卡发放、回收、换卡、相关的查询、统计汇总等功能都要通过软件系统来实现。不仅如此，智能卡的读写，也要通过编写软件程序通过卡读写器进行操作。与已经大规模量产的硬件和卡设备相比，软件部分难以大规模量化生产，需要根据不同学校的不同规模、特点和需求，设计具体细节不同的配套软件。在实际中，软件部分的作用往往被低估。但事实上，就重要性而言，校园一卡通系统项目实施的成败主要取决于软件部分的质量，不仅包括软件部分的功能、性能是否符合用户的要求，还包括开发出的软
19、件系统是否具有较高的可维护性和可扩充性，以便适应业务规则的变化和新需求的实现。校园一卡通系统的软件部分规模较大，涉及的IT相关技术较多，编程繁琐，开发难度不小，因此在开发过程中，除了要求开发人员具备较高的程序设计能力和智能卡的基本知识之外，还要求遵循软件工程规范，选择合适的开发方法进行开发。1.3 企业软件开发方法概述软件开发方法有很多，各有特色和优缺点。其中较为常用的一种模型称为生命周期模型，也称为瀑布模型。生命周期模型认为软件开发流程包含三个大环节，即：系统分析、系统设计、系统实现4。其中每个大环节又可以包含若干小环节，每一步的工作将成为下一步工作的基础和依据。1系统分析。系统分析需要确定
20、系统“需要做什么”，包含系统目标的提出、可行性分析、需求分析三个小环节。一般要针对待开发的系统提出一个整体的目标，也就是用户使用该系统要达到怎样的目的。接下来再进行可行性分析，论证系统在现有的技术、经济、法律条件下是否可以开发。可行性通过后，需要进行需求分析，确定系统的详细功能，得到系统的逻辑模型。2系统设计。系统设计需要确定系统“该怎么做”，包含整体设计、详细设计两个小环节。整体设计需要得到系统的体系结构、数据库逻辑结构和子系统、模块的划分。详细设计指的是针对每个具体的子系统和模块，应该怎样设计数据结构和算法，以体现子系统和模块的业务逻辑。3系统实现。系统实现包括程序设计、系统测试、系统的使
21、用维护三个小环节。程序设计指的是使用具体的程序设计语言和开发平台，对每一个模块予以实现。系统测试指的是针对已经设计好的程序系统，检查是否包含错误，是否实现了系统分析中确定的功能。测试通过之后，系统交付给用户使用，用户验收后系统进入维护阶段。这种“需求分析-整体设计-详细设计-编程实现-测试-维护”直线过程的生命周期模型在上世纪90年代前颇为推崇，这种模型严格划分开发阶段，便于制定开发计划和任务，便于进行项目管理，但是生命周期模型几乎不具备可回溯性，不能适应开发过程中需求发生较大变化，在开发后期去改正前期的错误，要付出较高的代价4。为弥补生命周期模型的不足，软件开发企业目前往往采用一种迭代开发模
22、型5。在迭代式开发方法中，整个开发工作被组织为一系列的短小的、固定长度（如3周）的小项目，被称为一系列的迭代。每一次迭代都包括了需求分析、设计、实现与测试。这样，开发工作可以在需求被完整地确定之前启动，并在一次迭代中完成系统的一部分功能或业务逻辑的开发工作。再通过客户的反馈来细化需求，并开始新一轮的迭代。近年来，面向对象开发方法也被业界颇为推崇。面向对象方法的基本思想是从现实世界客观存在的事物（对象）出发，用人类的自然思维方式来构造软件系统，运用抽象、分类、继承、聚合、封装等技术，将现实中具有相同属性和方法的不同对象抽象成同一个类（class）。类的获取、设计、实现和使用是面向对象技术的核心，
23、现实世界的对象具有相对稳定性，所以采用面向对象技术设计出的软件，其稳定性是非常高的4,6。采用面向对象技术开发系统，具体过程是6：首先根据需求抽象出业务对象；对需求进行合理分层，构建相对独立的业务模块；设计业务逻辑，利用多态、继承、封装、抽象的编程思想，实现业务需求；最后通过整合各模块，达到高内聚、低耦合的效果。使用面向对象方法，能更好地适应需求变化；容易实现软件复用；系统易于维护和扩充4,6。实际的软件开发企业中，在开发软件尤其是开发大中型管理信息系统时，往往不是只用其中一种开发方法，而是根据实际情况将多种开发方法结合起来使用，取长补短，互为补充。最常见的就是将上述生命周期模型、迭代开发、面
24、向对象方法三者混合使用。1.4 论文内容与结构本文论述了以生命周期模型为主线，混合使用迭代开发方法与面向对象开发方法，开发一个中型的校园一卡通系统的软件部分，具有很强的实用性。同时也是将本科学到的软件工程知识、智能卡知识、数据库知识、程序设计知识用于实处，创造一定的社会价值和经济价值，为国内数字化校园的研究和实践贡献一份微薄之力。本章为第1章，即绪论部分，之后的论文的结构如下。第2章对校园一卡通系统的软件部分进行需求分析，获得软件系统的目标，明确系统要实现的功能和性能。第3章在第2章的基础上，对校园一卡通系统的软件部分进行整体设计，划分功能模块，明确每一个模块要实现的具体功能，设计数据库表集合
25、的逻辑结构，确定系统开发平台和运行平台。第4章在第3章的基础上，对校园一卡通系统中与消费管理相关的模块（如：消费卡信息管理、消费流水管理、消费流水统计等）的软件部分进行详细设计，确定每一个与消费相关的模块的软件部分如何设计程序流程。第5章在第3章的基础上，对校园一卡通系统中与系统辅助功能相关的模块（如消费机信息管理、账户信息管理等）的软件部分进行详细设计，确定每一个与系统辅助功能相关的模块的软件部分如何设计程序流程。第6章在第4章和第5章的基础上，选择Visual C# 2010和SQL Server 2008 R2实现整个校园一卡通系统的软件部分，并进行安装和部署。结论部分对校园一卡通系统的
26、软件部分的开发进行总结，对优势和不足给予客观的评价。69第二章 系统分析要开发信息系统，首先要进行系统分析，系统分析的内容包括对现行系统的调查、可行性论证、系统分析以及在此基础上提出新系统的方案，简单的说，就是弄清楚系统“需要做什么”和“做还是不做”4。其中，建立新系统的逻辑模型是本阶段的中心任务，而调查分析是本阶段的主要方法和技术。系统分析是系统开发工作的第一个环节，几乎是整个系统开发环节中最重要的一环。一旦分析阶段发生错误，后期的设计和实现阶段要去修正分系阶段的错误，要付出极大的代价。系统分析，包括系统目标的确定和可信性分析、系统需求分析、系统功能的确定等阶段。下面将描述校园一卡通管理系统
27、在上述阶段的开发流程。2.1可行性分析2.1.1 原有系统的问题系统的开发工作是从接受用户提出的任务开始的。用户最初提出的任务是一个简单的初始需求，而且常常是罗列一些需要解决的问题。摆在开发人员面前的首要任务是对用户提出的要求作一个基本准确的认识和估计，从而提出系统的目标。这就需要进行初步调研。目前的校园一卡通管理系统存在以下5个问题。1校内各单位逐步建立起自已的卡应用系统，造成了学生身上持有多张卡，带来诸多不便。2手工收费方式难以杜绝漏收少收，容易造成贪污舞弊。3容易重复投资，造成浪费。4各应用系统独立存在，无法互通，各种信息无法共享，且需重复录入，降低教师员工的工作效率，使教育管理信息化建
28、设过程中出现瓶颈。5各单位独立核算，分时段与财务进行核对审查，学校财务部门难以进行全面的收支统计，管理上造成一定的难度。总之，必要对现行系统进行详细的调查，明确用户需求，保证开发的新系统的功能与用户的要求相吻合，避免付出了较大代价，新系统的开发却失败的悲剧发生。2.1.2 系统目标与可行性分析项目设计中采用非接触式IC卡作为校园一卡通系统的关键技术，具有方便快捷，防卫性和安全性高，卡和读写器寿命长等优点，同时实现了教师、学生在校园的信息管理和消费一体化，管理的综合化和现代化。建成“校园卡”系统的骨干平台，身份认证、校内消费、校务管理的各个子系统都建在该平台下，以后随学校规模的扩大和卡片功能的增
29、加只需增加子系统，实现校园数字化的目标。每个学生和教职员工一张卡，此卡集身份卡、消费卡、上机卡等于一体，代表持卡人的身份，在卡上可自由充值和消费，在校园内做到一卡通用。可行性分析是确定新项目“做还是不做”。可行性分析包含必要性分析和可能性分析两大方面。显然，原有系统早已不能满足校园消费管理的需要，新系统的建设已经具备了必要性。下文将从技术、经济、社会上进行可能性分析。1技术可行性分析技术可行性指的是现有的软、硬件技术能否达到新系统目标的要求，开发队伍的技术水平、人力资源方面是否能实现新系统。另外还要从人才的角度考虑，例如是否找得到可以实现需要使用的某种技术的人才。从事软件开发行业的工作人员一般
30、都要求掌握一定的和软件开发的计算机软、硬件技术。而校园一卡通管理人员也应熟悉一卡通操作流程和一些IT产品。还有重要的一点是要对校园一卡通管理人员进行简单的培训，以便系统能顺利的运作。根据自身情况可采用Net作为开发平台，选择C#为开发语言，了解校园一卡通管理系统需求问题，从而保证系统功能的实现。综上所述，技术上开发条件具备。2经济可行性分析经济可行性指的是新系统的建立是否能为投资者带来经济效益。估算成本/收益比，看是否得利。如果采用的是委托开发方式或者合作开发方式，经济可行性分析，既要考虑是否为用户（甲方）带来经济效益，也要考虑是否开发商（乙方）是否能赚钱，做到“双赢”。在这里，如果是为客户做
31、软件项目，那么收益就写在合同中。如果是做自己的软件产品，那么收益就是销售额。以长沙某大型职业学院为例，校园一卡通项目的年成本核算如表2.1所示。表2.1 某高校一卡通项目的年成本核算成本项目金额（元）说明能源80000服务器，自主设备等硬件耗电费按照0.5元/kwh计算维修10000软件后期维护20000按软件费用的百分比计算人员和办公经费100000按5人，20000/年卡片采购成本200002元/张计算 按10000人合计230000而该高校的校园一卡通项目的年收益分析如表2.2所示。表2.2 某高校一卡通项目的年收益分析收益项目金额（元）备注首次发卡100000按照10000人，10元/
32、张计算补换卡10000按照发卡量的10%卡租金500005元/年 10000计算Pos消费182500按每卡每天消费10元，一年365天，管理费率0.5%计算自助缴费365000按平均每天每卡缴费20元，一年365天，管理费率0.5%计算沉淀资金利息100000按每卡沉淀资金50元，活期存款利息按0.40%算合计807500可见，校园一卡通系统有效节约人员成本，提高学校整体的管理水平。校园一卡通以一卡多用及其数据共享的功能，节约了人员编制费用和办证工本费，更关键的是大大提高了各方面的效率。3社会的可行性分析本系统的开发不与任何国家和地方的法律法规相违背，且能提高学校的工作效率，规范学校管理，从
33、而带来巨大的社会效益。综合以上三方面，该系统具有很高的开发可行性。总之，该校园一卡通管理系统的开发，既具备必要性，也具备可能性。2.2 需求分析系统分析是开发管理信息系统的关键性阶段，是一个从不断认识和逐步细化的过程，是下一阶段的工作基础，是为下一阶段进行系统设计、解决“怎么做”提供依据，基关键性主要体现在“理解需求”和“表达需求”两方面6。通过对现行系统的详细调研，主要是从系统的角度理解用户的需要，确定新系统的综合要求，并提出这些需求的实现条件以及需求应达到的标准，也就是确定新系统要做什么，做到什么程度。软件需求包括：功能需求、非功能需求、设计约束6。下文将通过用例图、数据流图等工具，细化出
34、用户的需求。2.2.1 数据流图数据流图（DFD）是描述系统逻辑模型的主要工具，通过几个特定的符号，可以综合地反映出信息在系统中的使用、加工处理、传递、存储的整体情况4。数据流图是SA方法中用于表示系统逻辑模型的一种工具，它以图形的方式描绘数据在系统中流动和处理的过程，由于它只反映系统必须完成的逻辑功能，所以它是一种功能模型。数据流图是系统结构化分析行之有效的工具，它抽象地描述了系统数据处理的情况，但却无法表达各个处理的详细内容，因此还要对数据流程图中出现的数据流和处理等做进一步的补充说明，这就是数据字典和变换逻辑说明。数据流程图中有以下几种主要元素4。1数据流。数据流是由一组固定成分的数据组
35、成，表示数据的流向，而不是控制流。除了流向数据存储或从数据存储流出的数据不必命名外，每个数据流必须要有一个合适的名字，以反映该数据流的含义。在Visio绘制的数据流图中，数据流用箭头表示。2外部实体。外部实体是存在于软件系统之外的人员或组织，他指出数据所需要的发源地或系统所产生的数据的归属地。在Visio绘制的数据流图中，外部实体用矩形表示。3对数据的加工（处理）。加工是对数据进行处理的单元，数据加工描述了输入数据流到输出数据之间的变换，也就是输入数据流经过什么处理后变成了输出数据。在Visio绘制的数据流图中，数据加工用圆形来表示。4数据存储。表示信息的静态存储，可以代表数据文件、文件的一部
36、分、数据库的元素等。在Visio绘制的数据流图中，数据存储两条平行横线来表示。即将开发校园一卡通管理系统的数据流图，如图2.1所示。图2.1 校园一卡通管理系统数据流图2.2.2 用例图用例图(Use Case Diagram)是UML语言的一种工具，它描述人们如何使用一个系统7。用例视图显示谁是相关的用户、用户希望系统提供什么样的服务，以及用户需要为系统提供的服务，以便使系统的用户更容易理解这些元素的用途，也便于软件开发人员最终实现这些元素。用例图包含六个元素，分别是7：参与者(Actor)、用例(Use Case)、关联关系(Association)、包含关系(Include)、扩展关系(
37、Extend)以及泛化关系(Generalization)。参与者是系统外部的一个实体，它以某种方式参与用例的执行过程。参与者通过向系统输入或请求系统输入某些事件来触发系统的执行。参与者由参与用例时所担当的角色来表示。在UML中，参与者用名字写在下面的人形图标表示。参与者有三大类7：系统用户、与所建造的系统交互的其它系统和一些可以运行的进程。在用例视图中，使用了泛化关系来描述多个参与者之间的公共行为。如果系统中存在几个参与者，它们既扮演自身的角色，同时也扮演更具一般化的角色，那么就用泛化关系来描述它们。这种情况往往发生在一般角色的行为在参与者父类中描述的场合。特殊化的参与者继承了该父类的行为，
38、然后在某些方面扩展了此行为。参与者之间的泛化关系用一个三角箭头来表示，指向扮演一般角色的父类。用例是外部可见的系统功能单元，这些系统功能由系统单元所提供，并通过一系列系统单元与一个或多个参与者之间交换的消息所表达7。用例的用途是，在不揭示系统内部构造的前提下定义连贯的行为。在UML中，用例用一个椭圆表示。关联关系描述参与者与用例之间的关系，它是用于表示类的关系的关联元类的实例7。在UML中，关联关系用箭头来表示。关联关系表示参与者与用例之间的通信。包含关系把几个用例的公共步骤分离成一个单独的被包含用例7。被包含用例称作提供者用例，包含用例称作客户用例，提供者用例提供功能给客户使用。用例间的包含
39、关系允许包含提供者用例的行为到客户用例的事件中。在UML中，包含关系表示为虚线箭头加字样，箭头指向被包含的用例。扩展关系是把新的行为插入到已有的用例中的方法7，基础用例的扩展增加了原有的语义。在UML中，扩展关系表示为虚线箭头加字样，箭头指向被扩展的用例。基础用例提供了一组扩展点，在这些新的扩展点中可以添加新的行为，而扩展用例提供了一组插入片段，这些片段能够被插入到基础用例的扩展点上，基础用例即使没有扩展用例也是完整的，这点与包含关系有所不同。一般情况下，基础用例的执行不会涉及到扩展用例，只有特定的条件发生，扩展用例才被执行。泛化关系指的是一个用例可以被特别列举为一个或多个用例，这被称为用例泛
40、化。在UML中用例泛化与其它泛化关系的表示法相同，用一个三角箭头从子用例指向父用例。在用例泛化中，子用例表示父用例的特殊形式。子用例从父用例处继承行为和属性，还可以添加、覆盖或改变继承的行为。用例图可一个包含注释和约束，还可一个包含包，用于将模型中的元素组合成更大的模块。有时，可以将用例的实例引入到图中。在用例图模型中，参与者用人形图标来标识，用例用椭圆来表示，连线表示它们之间的关系。即将开发的校园一卡通管理系统的用例图，如图2.2所示。图2.2 校园一卡通管理系统用例图2.2.3 系统功能结合数据流图和用例图，可以分析出即将开发的校园一卡通管理系统的功能，包含：1. 系统登录与退出。注册用户
41、输入用户名和密码登录系统，进入系统后，系统识别对应的权限，用户只能操作所具有的权限的子窗体（在菜单中体现）。2. 系统设置。设置消费机的串口号、波特率、自由扇区、管理卡编号、刷卡间隔、最大消费、开机LOGO、打印LOGO，设置发卡机的串口号和波特率（串口号和波特率提供自动搜索的功能），设置换卡费用和开卡押金。3. 系统初始化。清空数据库中的所有的表的数据。操作前需要输入管理员密码。4. 账户及权限管理。对系统的所有账户信息进行维护。包括添加账户并为其设置操作权限、删除账户、修改账户的密码和权限。5. 消费卡管理。选择部门，显示该部门的所有消费卡信息列表，包括卡号、持卡人姓名、部门、余额、押金、
42、有效期、最低金额、每日消费限额、卡类型、时段限次等。可以新增、修改消费卡信息，对已经发放的卡可以挂失，对以挂失的卡可以解挂，对不再使用的卡可以注销，并可以提供换卡功能（即复制一张信息完全一样的卡，同时将原卡作废）。为方便用户操作，还应提供查询功能，根据卡号、姓名等条件查询相关的消费卡信息。还提供将列表中的所有的卡信息导出到Excel文件。6. 开户管理。可以为单张消费卡或多张消费卡提供开户功能。开户时需要输入卡号、持卡人姓名、部门、余额、押金、有效期、最低金额、每日消费限额、卡类型、时段限次等信息。7. 充值管理。对单张消费卡提供充值操作，充值后修改余额。8. 部门信息维护。对消费卡用户所在单
43、位的部门信息进行维护，包括部门信息的添加、删除、修改和查看。部门信息包括部门名称、卡数、上级部门等。9. 消费机管理。对消费机信息进行新增、修改和删除。消费机信息包括机器号、分组、消费模式（手动消费、固定消费、菜单消费、PC下传）、消费时间段（可最多支持四个消费时间段）、每个时间段的消费金额、菜单消费信息、折扣信息、机器刷卡间隔、单次刷卡最大消费金额、语言模式、打印LOGO和开机LOGO。10. 消费机离线数据入库。将消费机中离线消费信息下载到数据库。消费信息包括机器号、卡号、消费时间、消费金额、余额、消费类型。能在一定程度上识别明显错误的数据。离线消费信息下载到数据库后从消费机中删除。11.
44、 实时监控。选择需要监控的消费机，对选中的消费机进行监控，被监控的消费机每执行一次消费操作，相应的消费信息实时写入数据库。12. 连接状态显示。刷新显示所有消费机与服务器的连接状态。13. 分组设置。设置消费机的使用分组（如食堂、商店等）。14. 消费时段及金额设置。设置每个消费时段的起止时间和消费金额，最多支持4个消费时段。15. 菜单消费设置。对菜单消费信息进行添加或删除。16. 错误消费信息删除。查询从消费机下载（或者实时监控）到数据库的消费信息（通过时间段、机器号、卡号、流水类型查询），可以让用户观察选择因传输产生的错误消费流水记录，可以手工删除这些记录。并可以打印流水记录，并导出Ex
45、cel文件。17. 消费明细统计。针对消费记录进行查询（通过时间段、机器号、卡号、流水类型查询）消费记录。可以打印消费记录，并导出Excel文件。以柱状图、饼状图或折线图的形式，反映消费情况（按年总计、月总计、日总计、小时平均统计）。18. 消费流水汇总。通过时间段、部门、机器号、部门、分组等字段进行汇总统计。19. 余额查询。根据卡号或部门，显示该张卡或该部门下的全部消费卡的余额信息，包括卡号、姓名、余额、最后充值时间等信息。也可以查询余额小于指定值的消费卡的余额信息。20. 换卡信息查询。根据指定的时间段，查询期间执行的换卡操作信息，包括卡号、时间、换卡费、操作员等信息。21. 销卡信息查
46、询。根据指定的时间段，查询期间执行的销卡操作信息，包括卡号、时间、返现金额、操作员等信息。22. 充值信息查询与汇总。根据指定的时间段，查询所有的充值信息，包括卡号、时间等信息。可以显示每一项充值明细，也可以按年总计、月总计、日总计、小时平均对充值信息进行汇总统计。23. 系统资金汇总。根据指定的时间段，统计增款（现金缴费、单位补贴、开户押金、换卡交费）、减款（补贴扣除、现金提取、退还押金、退还余额）、消费（因错退还、餐费补扣、正常消费）、合计（增款、减款、实际消费、增款-减款-实际消费）等信息。可以打印统计的信息。24. 日志管理。提供操作日志的查询（根据时间段、操作类型）和清空。2.3 需
47、要解决的几个关键问题2.3.1 充值问题最佳的解决充值问题的方案显然是学校、银行以及电信三方合作建立的一卡通系统，学生无需要另外购买充值卡。但目前银行不一定能马上与我们合作，所以在没有引入银行合作之前只能在指定地点的充值机上充值。为了避免用户在不同系统充值而造成的管理困难和使用的不方便，校内的充值管理应当统一不宜多选；此外许多系统的消费管理部分需要同财务管理系统做接口，系统建设的工作量大。因此选择的消费系统应当在建设初期就能满足学校的未来消费应用需求，避免后期出现难以增加应用的问题。2.3.2 IC卡种类的选择目前使用较为广泛的IC卡为非接触ID卡，非接触加密存储卡和双界面CPU卡。为了能够同时满足在线消费和脱机消费，以及脱机查询卡内信息的功能，IC卡应当具有存储功能，非接触ID卡不具备存储功能，所以它的应用正在减少。双界面CPU卡虽然有技术领先、安全性高、存储容量大、被银行认可的优点，但是卡成本和建设成本都很高，不适于校园应