在线观看www成人影院-在线观看www日本免费网站-在线观看www视频-在线观看操-欧美18在线-欧美1级

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

基于射頻識別讀寫器芯片實現(xiàn)非接觸式IC識別器的設(shè)計

電子設(shè)計 ? 來源:電子技術(shù)應(yīng)用 ? 作者:于興晗,李君 ? 2021-05-21 09:14 ? 次閱讀

利用射頻識別技術(shù)(Radio Frequncy Identification)開發(fā)的非接觸式IC識別器,與傳統(tǒng)的接觸式IC卡、磁卡相比較,在系統(tǒng)壽命、防監(jiān)聽、防解密等性能上具有很大的優(yōu)勢。本文介紹利用MCU P89LPC932、MF RC632、Mifare卡等構(gòu)建的非接觸式專用IC讀寫器,充分利用了MF RC632的射頻識別讀寫器芯片的功能。 所使用的器件大部分都是PHILPS公司的器件,具有典型性和一定的通用性,因此稍加改動即可應(yīng)用到其他系統(tǒng)中,而且在該讀寫器基礎(chǔ)上能很容易地開發(fā)出適用于各種自動識別系統(tǒng)的非接觸式IC識別器。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點

系統(tǒng)主要由核心控制單元MCU P89LPC932、與Mi-fare One卡通訊的MF RC632、與PC機通訊的RS232、提供時間基準的實時時鐘芯片PCF8563和存儲系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)的存儲器AT45DB021組成。整個系統(tǒng)所用的器件都是比較常用的器件,具有典型性和通用性。此外,在系統(tǒng)方案設(shè)計中,將整個系統(tǒng)分為主站和基站,而主站和基站的硬件和軟件均無區(qū)別只是設(shè)置不同。因此只要在設(shè)備安裝后通過PC機就可設(shè)置其權(quán)限,易于安裝、調(diào)試、維修和擴展。

1.2 系統(tǒng)硬件及工作原理

系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。主板上電后,讀取存儲器中的系統(tǒng)設(shè)置,然后根據(jù)其中的設(shè)置初始化整個系統(tǒng),包括本設(shè)備的ID號、主站、從站、開機時間、關(guān)機時間、數(shù)據(jù)的存儲方式等。本系統(tǒng)除可以作為一個通用的Mifare卡的讀寫器外,還可作為一種訓練器材,作為一種專用的訓練評估工具。例如,將該設(shè)備安裝在跑道的周圍,并將Mifare One卡安裝在測試者的鞋上。因為每個訓練者都有自己的ID號,當他從起跑線起跑時,安裝在起跑線的專用讀卡器就會將訓練者的設(shè)備ID號和當時的時間寫入測試者的Mifare One卡中,當經(jīng)過下一個基站時讀卡器會將測試者的設(shè)備ID和當時的時間寫入測試者的Mifare One卡中,同時會將測試者的ID號、姓名等個人信息包括經(jīng)過上個測試基站時間都讀進設(shè)備中保存。由于Mifare One卡共有16個扇區(qū),每個扇區(qū)又分為四塊、每塊又有16個字節(jié),因此,除了保證系統(tǒng)使用的扇區(qū)空間外,用戶可以使用的有48×16字節(jié)。而通過Mifare One卡存儲的數(shù)據(jù)均不大,只占用一塊存儲區(qū),換句話說,Mifare One卡的數(shù)據(jù)存儲區(qū)可以存儲48次,當超過48次時就從前面覆蓋數(shù)據(jù)。所以,在Mifare One卡中存儲的永遠是最后經(jīng)過最近48個基站的信息。在訓練結(jié)束后,就可以通過主站將各個基站的數(shù)據(jù)收集起來以評估測試者的信息。而主站和基站之間的通訊方式也是多樣的:當主站和基站的距離比較近時,可以采用RS232、RS485;為提高通信質(zhì)量則可以采用工業(yè)總線的方式,如CAN總線、FC總線或One Wire總線等;當距離比較遠時,可采用無線通訊的方式,如GSM等。此外,各個基站還可以通過打印機將數(shù)據(jù)輸出。

o4YBAGCnCrGACxvrAAEGZ9pAyFg299.png

2 關(guān)鍵器件和關(guān)鍵技術(shù)

2.1 讀卡器核心CPU P89LPC932

P89LPC932是飛利浦公司生產(chǎn)的一款單片封裝的微控制器,適合于要求高集成度、低成本的場合,可以滿足多方面的性能要求。它采用了高性能的處理器結(jié)構(gòu),指令執(zhí)行時間只需2~4個時鐘周期,是標準80C51器件的六倍;集成了許多系統(tǒng)級的功能。其功能框圖如圖2所示。

pIYBAGCnCqqAOCQfAAHZ0S2dHTQ130.png

2.2 Mifare MF RC632高集成度非接觸通訊讀卡IC

Mifare MF RC632是飛利浦公司推出的適用于工作頻率為13.56MHz的非接觸式智能卡和標簽,并且支持這個頻段范圍內(nèi)多種ISO非接觸式標準,其中包括ISO1443和ISO15693。MF RC632通過改變包括公共交通、公路征稅、存取控制計劃和供應(yīng)鏈管理等不同讀取應(yīng)用的射頻信號振幅,使系統(tǒng)集成商能夠方便靈活地開發(fā)出可互操作的RFID系統(tǒng)。

該新型讀取IC應(yīng)用了一種特別的調(diào)制解調(diào)概念,這種技術(shù)可以改變射頻信號的振幅,能夠識別基于RFID的各種智能卡、標識和標簽,并支持ISO1443和ISO15693標準,其設(shè)計與飛利浦現(xiàn)有的讀取IC管腳到管腳兼容,這些Ic包括:Mifare智能卡讀取ICMF RC632、TYPE-B卡片讀取IC MF RC531和I.CODE智能標記讀取IC SL RC400。該IC卡并行接口可直接連接到任何8位微處理器,給讀卡器/終端的設(shè)計提供了極大的靈活性。此外,它所提供的SPI總線對一些I/O資源有限的設(shè)計提供了有效的解決方式。

2.3 實時時鐘芯片PCF8563

PCF8563是一款低功耗、可編程為時鐘輸出、中斷輸出和低電壓檢測功能的CMOS芯片,所有地址和數(shù)據(jù)都通過串行I2C總線傳輸,最高速率可達400kbps,內(nèi)置的字地址寄存器在每次讀寫結(jié)束后自動加1。主要特點如下:

提供基于32.768Hz晶振的年、月、日、時、分、秒和世紀標記;提供從1V~5V的寬操作電壓范圍從;低保持電流,在25°C、3V供電的情況下只有0.25μA;400kHz的I2C總線作為外部接口;可編程作為外部設(shè)備的時鐘源,時鐘有:32.768kHz、1024Hz、32Hz和1Hz四種;有報警和定時器功能;低電壓檢測;內(nèi)部提供晶振電容和上電復位電路;I2C總線;集電極開路輸出[5]。

3 設(shè)計方案實現(xiàn)

3.1 硬件部分

(1) 系統(tǒng)供電電路

由于本系統(tǒng)的最終設(shè)計目標是做出一臺手持設(shè)備,所以在供電上選用電池供電。為減少整個電路板上的電源消耗,除了在器件選擇上選用低功耗器件外,在電源設(shè)計上也使用了一些簡單的電路來實現(xiàn)電源管理。如圖3所示,整個供電電路分為三個部分,電池電壓通過接插件BATTER輸入,經(jīng)過D3后將6V左右的電壓降為5.3V。5.3V電壓經(jīng)過VT4后輸出5V左右電壓供給板上的5V電路,VT4由系統(tǒng)的控制核心CPU控制。5.3V電壓經(jīng)過電源模塊后給供電電路。AS1117構(gòu)成3.3V供電電路為電路板上的控制核心P89LPC932供電。3.3V電壓經(jīng)過VT2后輸出3V左右的供電電壓,為板上的其他3V左右的電路供電。除了系統(tǒng)的控制核心采用這種方式供電外,其他電路的供電完全由系統(tǒng)的控制核心P89LPC932通過軟件來控制,大大減少了系統(tǒng)的功耗,提高了電源使用效率。

o4YBAGCnCqOAOzDCAADEwA3Jp_U763.png

(2) 系統(tǒng)的控制核心

其電路如圖4所示。

整個系統(tǒng)的控制核心使用PHILPS公司生產(chǎn)的高速51系列產(chǎn)品,利用其豐富的內(nèi)部資源,不僅降低了設(shè)計難度,在PCB制板上也提高了系統(tǒng)的可靠性。

pIYBAGCnCpyAI6wAAAFxYeadG1I727.png

(3) 射頻電路

其電路如圖5所示。在本設(shè)計中,為提高整個系統(tǒng)的使用范圍,在芯片選擇上使用功能更加強大的MFRC632,這也是整個系統(tǒng)的核心部分。

o4YBAGCnCpSAEPBYAAECiO9bGGY106.png

(4) 系統(tǒng)時鐘電路

系統(tǒng)時鐘電路如圖6所示。在本系統(tǒng)中,為節(jié)約系統(tǒng)的I/O資源,選用了I2C總線高性能的時鐘芯片,同時利用其內(nèi)部的電源檢測電路對系統(tǒng)的供電電池進行監(jiān)控。

pIYBAGCnCo2AHcVIAACt0wXs9wg472.png

(5) 天線設(shè)計

由于MF RC632的頻率是13.56MHz,屬于短波段,因此可以采用小環(huán)天線。小環(huán)天線有方型、圓形、橢圓型、三角型等,本系統(tǒng)采用方型天線。天線的最大幾何尺寸與工作波長之間沒有嚴格的界限,一般定義為:

L/λ≤1/2π (1)

上式中,L是天線的最大尺寸,λ是工作波長。對于13.6MHz的系統(tǒng)來說,天線的最大尺寸在50厘米左右。在天線設(shè)計中,品質(zhì)因數(shù)Q是一個非常重要的參數(shù),對于電感耦合式射頻識別系統(tǒng)的PCD天線來說,較高的品質(zhì)因數(shù)值會使天線線圈中的電流強度大一些,但由此可改善對PICC的功率傳送。品質(zhì)因數(shù)的計算公式為:

Q=(2πf0·Lcoil)/Rcoil (2)

式中。?0是工作頻率,Lcoil是天線的電感量,Rcoil是天線的電阻值。通過品質(zhì)因數(shù)可以很容易計算出天線的傳輸帶寬:

B=f0/Q (3)

從式(3)中可以看出,天線的傳輸帶寬與品質(zhì)因數(shù)成反比關(guān)系。因此,過高的品質(zhì)因數(shù)會導致傳輸帶寬縮小,從而減弱PCD的調(diào)制邊帶,導致PCD無法與卡通信。一般系統(tǒng)的最佳品質(zhì)因數(shù)為10~30,最大值不能超過60。

考慮上述因素和實現(xiàn)的方便,采用在PCB板的最外側(cè)用方形導線纏繞形成天線。其電路原理圖如圖7所示,天線PCB電路如圖8所示。

(6) 數(shù)據(jù)存儲電路

數(shù)據(jù)存儲電路如圖9所示。在本系統(tǒng)中,為節(jié)約系統(tǒng)的硬件資源并增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 存儲能力,采用ATMEL公司生產(chǎn)的SPI總線接口的容量為264KB的Flash AT45DB021,用來存儲系統(tǒng)設(shè)置和備份數(shù)據(jù)。

pIYBAGCnCoaAZNhEAAIpd6kggKU649.png

3.2 軟件部分

3.2.1 對Mifare卡的操作流程

整個系統(tǒng)的工作由對Mifare卡操作和系統(tǒng)后臺處理兩大部分組成。由于篇幅有限,本文只對Mifare卡的操作流程進行簡單介紹,其操作流程如下:

(1) 復位請求

當一張Mifare卡片處在卡片讀寫器天線的工作范圍之內(nèi)時,程序員控制讀寫器向卡片發(fā)出REQUEST all(或REQUEST std)命令,卡片的ATR將啟動,將卡片Block 0中的卡片類型(TagType)號共2個字節(jié)傳送給讀寫器,建立卡片與讀寫器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。如果不進行復位請求操作,讀寫器對卡片的其他操作將不會進行。

(2) 反碰撞操作

如果有多張Mifare卡片處在卡片讀寫器天線的工作范圍之內(nèi),PCD天線將與每一張卡片進行通信,取得每一張卡片的系列號。由于每一張Mifare卡片都具有惟一的序列號(決不會相同),因此PCD天線將根據(jù)卡片的序列號來保證一次只對一張卡操作。該操作使PCD天線得到PICC的返回值作為卡的序列號。

(3) 卡選擇操作

完成上述二個步驟之后,PCD天線必須對卡片進行選擇操作。執(zhí)行操作后,返回卡上的SIZE字節(jié)。

(4) 認證操作

經(jīng)過上述三個步驟,確認已經(jīng)選擇了一張卡片,PCD天線在對卡進行讀寫操作之前,還必須對卡片上已經(jīng)設(shè)置的密碼進行認證。如果匹配,才允許進行讀寫操作。

(5) 讀寫操作

該寫操作是對卡的最后操作,包括讀、寫、增值、減值、存儲和傳送等操作。

3.2.2 系統(tǒng)軟件的部分代碼

根據(jù)上面的流程,采用Keil C語言進行編程,由于篇幅有限,本文只對讀卡程序的頭文件的部分代碼進行簡單的介紹,主要介紹在程序中所要使用到的部分功能函數(shù):

o4YBAGCnCnyAMNr9AAGovodoQ5A473.png

pIYBAGCnCnWAe7yWAAFnZQ7NMAg904.png

大多數(shù)射頻卡的操作流程與Mifare卡類似,所用到的操作函數(shù)也差不多,所以,只要修改本系統(tǒng)所用到函數(shù)的少量代碼就可應(yīng)用到其他讀卡器設(shè)計中。

4 可靠性對策

由于本系統(tǒng)是一臺標準的射頻讀卡器設(shè)備,所以對其電磁兼容性要特別加以控制。本系統(tǒng)所采用的方法是,在PCB制板上除了要考慮一些能引起電池輻射干擾的信號線的走線外,還要在電路板上鋪銅以增加地線對信號的屏蔽能力。此外,在電路板的四周還要多打一些過孔,以增加上下兩層底線的導通能力,降低兩層之間的阻抗,增加系統(tǒng)的抗EMC能力,降低系統(tǒng)的EMI。

該讀寫器最突出的特點是高性能、高穩(wěn)定性和強兼容性,典型的讀寫距離為11厘米,在有效讀寫區(qū)域內(nèi)無死區(qū),讀寫操作可靠。而在桌面工作環(huán)境中,卡片在有效感應(yīng)區(qū)域內(nèi)連續(xù)讀寫出錯率低于0.01%,其兼容性表現(xiàn)在不僅能夠讀取標準的卡片,對于偏離標準很多的卡片也能夠進行讀取。同時,因本系統(tǒng)作為一種帶有實時時鐘的特殊專用讀卡器,在對一些需要計時檢測的領(lǐng)域有著廣泛的用途。例如在賽鴿比賽中,只需在鴿籠的開口處裝上此設(shè)備,在鴿子的身上裝上Mifare卡,就可以在比賽當中迅速得到比賽成績。該方案已在某公司的設(shè)備上獲得成功,相信還可以在其他領(lǐng)域獲得更廣闊的發(fā)展。

責任編輯:gt

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 芯片
    +關(guān)注

    關(guān)注

    459

    文章

    52205

    瀏覽量

    436456
  • 射頻識別
    +關(guān)注

    關(guān)注

    8

    文章

    589

    瀏覽量

    39386
  • 讀寫器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    3

    文章

    699

    瀏覽量

    39552
收藏 人收藏

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點推薦

    接觸IC卡(射頻卡)工作原理分析

    ,與其本身的L/C產(chǎn)生諧振,產(chǎn)生一個瞬間能量來供給芯片工作。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號,指揮芯片完成數(shù)據(jù)、修改、存儲等,并返回給讀寫器。由接觸
    發(fā)表于 01-12 15:34

    無線射頻識別技術(shù)是什么?如何理解RFID讀寫器工作原理?

    RFID讀寫器(Radio Frequency Identification的縮寫)又稱為“RFID閱讀”,即無線射頻識別,通過射頻
    發(fā)表于 05-29 07:41

    便攜RFID讀寫器設(shè)計方案

    清華大學微電子學研究所 高天寶 王敬超 張春 李永明 王志華射頻識別(RFlD)技術(shù)是一種接觸的自動
    發(fā)表于 07-17 06:00

    采用FPGA實現(xiàn)RFID讀寫器設(shè)計

    0 引言射頻識別技術(shù)(RFID)是一種接觸的自動識別技術(shù),通過無線射頻的方式進行
    發(fā)表于 07-29 07:58

    射頻讀寫器需要實現(xiàn)哪些功能?

    射頻識別技術(shù)RFID是一種接觸的自動識別技術(shù),其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感和電磁耦
    發(fā)表于 07-31 06:38

    基于AT89C51CC01與FM1712開發(fā)一種接觸射頻讀寫器

    解決了無源和免接觸等難題,是電子器件領(lǐng)域的一大突破。其高度安全保密性以及使用簡單等特點,使之在各領(lǐng)域的應(yīng)用異軍突起。引言本文介紹的接觸射頻讀寫器
    發(fā)表于 12-09 06:40

    射頻識別(RFlD)技術(shù)識別讀寫器的設(shè)計與實現(xiàn)

      射頻識別(RFlD)技術(shù)是一種接觸的自動識別技術(shù),其基本原理是利用
    發(fā)表于 03-16 14:47 ?4153次閱讀

    公交接觸IC讀寫器的應(yīng)用設(shè)計

    公交接觸IC讀寫器的應(yīng)用設(shè)計 采用PHILIPS公司的Mifare卡作IC卡,設(shè)計以射頻
    發(fā)表于 01-13 10:07 ?2563次閱讀

    低功耗接觸射頻讀寫器的設(shè)計與實現(xiàn)

    本文將具體闡述低功耗設(shè)計理念在基于MSP430和MFRC522的接觸讀寫器上的應(yīng)用與實現(xiàn)
    發(fā)表于 08-25 10:31 ?1694次閱讀
    低功耗<b class='flag-5'>非</b><b class='flag-5'>接觸</b><b class='flag-5'>式</b><b class='flag-5'>射頻</b><b class='flag-5'>讀寫器</b>的設(shè)計與<b class='flag-5'>實現(xiàn)</b>

    基于MF_RC500的接觸IC讀寫器設(shè)計

    基于MF_RC500的接觸IC讀寫器設(shè)計
    發(fā)表于 01-22 14:28 ?0次下載

    FM17522 通用接觸讀寫器芯片

    FM17522 通用接觸讀寫器芯片
    發(fā)表于 11-14 16:51 ?155次下載

    采用射頻識別技術(shù)芯片MF RC632實現(xiàn)接觸IC識別的設(shè)計

    利用MCU P89LPC932、MF RC632、Mifare卡等構(gòu)建的接觸專用IC讀寫器,充分利用了MF RC632的
    的頭像 發(fā)表于 09-02 08:04 ?5690次閱讀
    采用<b class='flag-5'>射頻</b><b class='flag-5'>識別</b>技術(shù)<b class='flag-5'>芯片</b>MF RC632<b class='flag-5'>實現(xiàn)</b><b class='flag-5'>非</b><b class='flag-5'>接觸</b><b class='flag-5'>式</b><b class='flag-5'>IC</b><b class='flag-5'>識別</b><b class='flag-5'>器</b>的設(shè)計

    接觸讀寫器芯片CI522中文手冊

    接觸讀寫器芯片CI522中文手冊免費下載。
    發(fā)表于 03-09 14:56 ?29次下載

    接觸讀寫器芯片Si522中文手冊

    接觸讀寫器芯片Si522中文手冊免費下載。
    發(fā)表于 03-09 15:40 ?7次下載

    基于AS3911射頻讀寫芯片設(shè)計的接觸CPU卡讀寫器

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《基于AS3911射頻讀寫芯片設(shè)計的接觸CPU卡
    發(fā)表于 11-06 11:39 ?0次下載
    基于AS3911<b class='flag-5'>射頻</b><b class='flag-5'>讀寫</b><b class='flag-5'>芯片</b>設(shè)計的<b class='flag-5'>非</b><b class='flag-5'>接觸</b><b class='flag-5'>式</b>CPU卡<b class='flag-5'>讀寫器</b>
    主站蜘蛛池模板: 欧美骚| 欧美黄又粗暴一进一出抽搐 | 手机看片国产免费永久 | 亚洲精品在线视频 | 色综合激情丁香七月色综合 | 日本黄色视 | 天天色图片| 爱爱小说视频永久免费网站 | 国产伦精品一区二区三区免费 | 国产精品一区二区综合 | 成人看片免费无限观看视频 | ww欧洲ww欧洲视频 | 五月婷色 | 亚洲午夜视频 | 在线观看免费视频一区 | ts人妖在线 | 欧美色一级 | 一区二区三区高清 | 性夜影院爽黄a爽免费视 | 欧美色频 | 7m视频精品凹凸在线播放 | 国产乱辈通伦影片在线播放亚洲 | 美国一级做a一级爱视频 | 欧美网色 | 日本黄色大片在线播放视频免费观看 | 欧美色国 | 手机在线看片你懂得 | 特黄一级大片 | 国产毛片农村妇女aa板 | 前后灌满白浆护士 | 国产hs免费高清在线观看 | 免费观看在线aa | 精品欧美小视频在线观看 | 波多野结衣在线视频免费观看 | 高h办公室 | 欧美乱论视频 | 天天干夜夜欢 | 天堂中文网 | 婷婷久久综合九色综合98 | 日本三级特黄 | 久久草在线视频国产一 |