基于STC12C2052單片機(jī)的串口ID讀卡器設(shè)計(jì)

　　引言

　　射頻識(shí)別技術(shù)RFID是從20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并獲取數(shù)據(jù)。不同于傳統(tǒng)的磁卡和IC卡，RFID技術(shù)解決了無(wú)源和無(wú)接觸兩大問(wèn)題，同時(shí)它可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別，在交通運(yùn)輸、門(mén)禁安全、身份識(shí)別、貨物管理、自動(dòng)控制、防盜防偽等方面廣泛應(yīng)用[1]。

　　低頻射頻識(shí)別系統(tǒng)

　　根據(jù)天線理論，無(wú)源電子標(biāo)簽與讀卡器之間的作用距離屬于天線近區(qū)場(chǎng)( r<<λ，λ為載波波長(zhǎng))，因此，電子標(biāo)簽天線與識(shí)讀終端天線之間的作用是基于電磁感應(yīng)原理。由讀卡器產(chǎn)生恒定125kHz左右的載波信號(hào)， 標(biāo)簽進(jìn)入讀卡器的工作區(qū)域后，由標(biāo)簽中的電感線圈和電容組成的諧振回路接收讀卡器發(fā)射的載波信號(hào)，卡中芯片的射頻接口模塊由此信號(hào)產(chǎn)生出電源電壓、復(fù)位信號(hào)及系統(tǒng)時(shí)鐘，使芯片工作;芯片將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)經(jīng)曼徹斯特編碼后控制調(diào)制器上的開(kāi)關(guān)電流調(diào)制到載波上，通過(guò)卡上天線回送給讀卡器，讀卡器對(duì)接收到的卡回送信號(hào)進(jìn)行ASK解調(diào)、解碼后送至后臺(tái)計(jì)算機(jī)輸出。

　　ID卡內(nèi)存中存有不可改寫(xiě)的64位數(shù)據(jù)，它包含9個(gè)開(kāi)始位(其值均為‘1’)、40個(gè)數(shù)據(jù)位(8個(gè)廠商信息位+32個(gè)數(shù)據(jù)位)、14個(gè)行列校驗(yàn)位(10位行校驗(yàn)、4個(gè)列校驗(yàn))和1個(gè)結(jié)束停止位[2]。其數(shù)據(jù)格式見(jiàn)圖1。

　　當(dāng)電子標(biāo)簽向讀卡器回傳信息時(shí)，首先傳送9個(gè)開(kāi)始位，由于數(shù)據(jù)和偶校驗(yàn)的格式的原因，在后面的數(shù)據(jù)串中不會(huì)出現(xiàn)9個(gè)1，保證了數(shù)據(jù)頭的唯一性;再傳送8位芯片廠商信息，然后再傳送32個(gè)數(shù)據(jù)位。其中15個(gè)校驗(yàn)以及結(jié)束位用以跟蹤包含廠商信息在內(nèi)的40位數(shù)據(jù)。傳送卡號(hào)時(shí)，這64位數(shù)據(jù)通過(guò)載波在天線上首尾相接持續(xù)出現(xiàn)。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　圖2給出了基于單片機(jī)的低頻ID讀卡器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)由單片機(jī)組成主控模塊，結(jié)合載波電路和解調(diào)電路對(duì)標(biāo)簽回傳信號(hào)進(jìn)行解碼并向PC傳送數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行閃燈和響蜂鳴器來(lái)提示正確讀取卡號(hào)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的天線電感值是345mH。天線采用銅制漆包線繞制，漆包線直徑為0.29 mm。圓形(內(nèi)徑)直徑為2 cm，115圈[4]。

　　射頻接口電路

　　射頻接口電路發(fā)射射頻載波信號(hào)以啟動(dòng)電子標(biāo)簽工作，對(duì)標(biāo)簽返回的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。采74HC4060的分頻范圍分別為8～1024、4096～32768;采用74HC4060對(duì)4MHz信號(hào)進(jìn)行32分頻得到125KHz載波信號(hào)。分頻出來(lái)的載波信號(hào)通過(guò)天線對(duì)ID卡提供能量。