CN203054881U

CN203054881U - 一种基于单片机的射频卡读写器

Info

Publication number: CN203054881U
Application number: CN 201220717702
Authority: CN
Inventors: 张秀再; 郭业才; 赵益波; 冒晓莉; 韩晓丹
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2022-12-24

Abstract

本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器，包括计算机、单片机、数据存储器、非接触式读写器、监控器、收发天线、LED显示器以及扬声器，计算机为单片机的上位机，数据存储器、非接触式读写器、监控器、LED显示器以及扬声器均连接到单片机上，收发天线连接到非接触式读卡器。本实用新型结构简单，使用方便，工作稳定，数据读写效率高，同时还便于进行二次开发，为系统升级提供了方便。

Description

一种基于单片机的射频卡读写器

技术领域

本实用新型涉及一种非接触无线射频卡读写器，特别是一种基于单片机的射频卡读写器。

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

随着中国物联网热的兴起，人们对物联网的兴趣也极大的增加，各种对物联网应用的研究也逐步展开。其中非常重要且应用最为广泛的是射频识别技术。射频识别(Radio Frequency Identification，以下简称 RFID)技术。是借助无线射频方式来进行双向通信（非接触），交换数据来完成识别的。与磁条识别技术或条码相比，RFID技术优势在于精确度高、非接触、作用距离较远、可动态识别多个数据及环境适应性较好，在工业生产自动化、校园管理、门禁控制等众多领域得到了广泛的应用与发展。

读写器是IC卡应用系统的终端设备，只有通过读写设备才能和IC卡建立联系，读写IC卡中的数据，读写器一般还要求和信息网络中的上位机进行通讯，把IC卡中的数据融入到上层数据库。因此，设计读写器是建立IC卡应用系统的关键。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种基于单片机的射频卡读写器，结构简单，工作稳定，使用方便，读写效率高，能够有效地提高无线非接触射频卡的读写效率，数据传输效率高，还便于进行系统二次开发，降低射频卡的使用成本。

本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器，包括计算机、单片机、数据存储器、非接触式读写器、监控器、收发天线、LED显示器以及扬声器，所述计算机为单片机的上位机，所述数据存储器、非接触式读写器、监控器、LED显示器以及扬声器均连接到单片机上，所述收发天线连接到非接触式读卡器。本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器，结构简单，工作稳定，使用操作方便，读写效率高，能够有效地提高无线非接触射频卡的读写效率，数据传输效率高，还便于进行系统二次开发，降低射频卡的使用成本，有效读写距离长。

本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器的一种改进，所述单片机与计算机之间以及非接触式读写器与计算机之间均通过串行接口连接。本改进通过串行接口连接单片机与计算机之间以及非接触式读写器与计算机之间，有效地提高了读写器的数据传输效率，提高了设备的读写效率。

本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器的又一种改进，所述数据存储器、监控器、LED显示器以及扬声器通过并行接口连接到单片机。本改进设置数据存储器、监控器、LED显示器以及扬声器并行连接到单片机，有效地提高了数据的传输效率，降低数据调用的沉冗度，降低数据错误几率，从而提高了读写器数据调用的正确性，提高了设备的读写效率，降低了系统设备使用的难度。

本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器，结构简单，操作使用方便，数据传输效率高，数据流冗余程度低，有效地提高了设备的数据传输效率高，还便于进行系统二次开发，降低射频卡的使用成本，提高了射频卡的数据读取距离，降低了射频卡的使用难度。

附图说明

图1、本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器的结构框图；

图2、本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器的单片机的一种实施例的电路图；

图3、本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器的非接触式读写器的一种实施例的电路图；

图4、本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器的收发天线的一种实施例的电路图；

图5、本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器的数据存储器的一种实施例的电路图；

图6、本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器的扬声器的一种实施例的电路图；

图7、本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器的LED显示器的一种实施例的电路图；

图8、本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器的串行接口的一种实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1至图8所示，本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器，包括计算机、单片机、数据存储器、非接触式读写器、监控器、收发天线、LED显示器以及扬声器，所述计算机为单片机的上位机，所述数据存储器、非接触式读写器、监控器、LED显示器以及扬声器均连接到单片机上，所述收发天线连接到非接触式读卡器。本实用新型公开的基于单片机的射频卡读写器，结构简单，工作稳定，使用操作方便，读写效率高，能够有效地提高无线非接触射频卡的读写效率，数据传输效率高，还便于进行系统二次开发，降低射频卡的使用成本，有效读写距离长。

作为一种优选，所述单片机与计算机之间以及非接触式读写器与计算机之间均通过串行接口连接。通过串行接口连接单片机与计算机之间以及非接触式读写器与计算机之间，有效地提高了读写器的数据传输效率，提高了设备的读写效率。

作为一种优选，所述数据存储器、监控器、LED显示器以及扬声器通过并行接口连接到单片机。本改进设置数据存储器、监控器、LED显示器以及扬声器并行连接到单片机，有效地提高了数据的传输效率，降低数据调用的沉冗度，降低数据错误几率，从而提高了读写器数据调用的正确性，提高了设备的读写效率，降低了系统设备使用的难度。

实施例

本实施例中，单片机采用AT89S52，非接触式读卡器采用MFRC500，串行接口为RS232端口，扬声器为蜂鸣器。

如图2和图3所示，本实施例选用低功耗、高性能的CMOS 8位单片机AT89S52。其内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器（由ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造），兼容80C51及MCS-51指令系统，芯片内集成了通用8位中央处理器。同时为确保系统稳定运行，片内带有防死锁的WATCHDOG。中央控制芯片是通过对非接触式读卡器MF RC500 内核的内存寄存器的读写来控制MF RC500。MF RC500的D0～D7(数据端口)和单片机的数据端口P0直接连接进行数据传送，MF RC500的中断请求口IRQ和单片机的中断0(INT0)连接，单片机利用MF RC500提供中断信息对其进行控制。

MF RC500芯片是实现无线通信的核心模块，也是射频卡的关键接口芯片。根据内存寄存器的设定，它对发送缓冲区中的数据进行调制，得到发送的信号。该信号通过TX1，TX2 脚驱动的收发天线以电磁波的形式发出去。另一端，响应的射频卡采用RF场的负载进行调制。而收发天线获取射频卡的响应信号，经过天线匹配电路的处理，最后送到单片机的RX脚。信号的检测和解调是由MF RC500内部接收缓冲器完成的（根据内存寄存器的设定）。处理后的数据发送到并行接口由单片机读取。

MFRC500的ADO～AD7(双向数据和地址复用总线)，接单片机AT89S52的ADO～AD7(P0口)。MFRC500的NWR（写禁止），接单片机的WR（写信号）。MFRC500的NRD（读禁止），接单片机的RD（读信号）。MFRC500的NCS（片选端），接单片机的P2.6口。MFRCSOO的ALE（地址锁存使能端），接单片机的地址锁存信号。MFRC500的IRQ（中断请求），接单片机的中断口INT0。MFRC500的RSTPD（复位和掉电），接单片机的中断口INT1。

如图4所示，非接触式读写器与收发天线连接方式有二种：一种是直接匹配的天线，适用于距离较短的系统；另一种是50欧姆匹配天线，适用于距离较长的系统。本实施例采用直接匹配的天线设计方式，收发天线部分主要包括低通滤波电路、接收电路、天线匹配电路和天线线圈，其工作过程为：收发天线接收到的信号经过天线匹配电路送到RX脚。MF RC500的内部接收器对信号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处理。然后数据发送到并行接口，由单片机读取。

如图5所示，由于数据存储器AT24C64接口少，容量满足设计需要。因此选用AT24C64串行EEPROM用来保存刷卡机累计刷卡总额。它具有64Kbit的位存储容量，按8位一个字节的方式可提供8K字节的存储空间。对AT24C64的读写操作使用I2C总线协议传送。在系统的设计中，对AT24C64的写操作采用字节写，读操作采用顺序读的方式。

SDA是双向数据线，接CPU的P2.7；SCL是时钟线，在该脚的上升沿时，系统将数据输入到每个EEPROM器件，在下降沿时输出，接CPU的P2.1（由于存贮器内部开漏输出，因此，在SCL、SDA端口加两个上拉电阻）；WP是写保护线，一般接地，表示允许读写操作。

如图6所示，选择蜂鸣器作为扬声器，是因为它的使用广泛而常见，并且价格便宜。单片机的P1口输出高电平电流很小（为30到60uA），难以驱动蜂鸣器，使其正常工作。所以设计了一个NPN三极管放大电流驱动，用AT89S52单片机的P2.0引脚来控制蜂鸣器的发声次数及频率，电路如图8所示，蜂鸣器的正极端连接到5V电源上，另一端联接到三极管的发射极，三极管的基级则连接到单片机的P2.0管脚，实现蜂鸣器的控制，当P2.0输出高电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。当P2.0输出低电平时，三极管截止，蜂鸣器不发出声音。

如图7所示，LED显示器是由几个发光二极管组成的8字段显示器件，其特点是价格便宜，使用方便，显示效果清楚。小电流驱动发光，发光响应时间极短。设计采用动态扫描方式。各位共阴极分别由相应的1/0口线控制，利用两个74HC573锁存器控制段和位。先让某一位的位选线处于选通状态，而其他位的位选处于关闭状态，同时，段选线上相应位显示字符的字形码。下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，同时，在段选线上相应位显示字符的字符码。

如图8所示，串行接口主要由MAX232和DB9型母头构成，用作AT89S52的串行通信接口SCI的TTL电平和计算机串口的RS—232电平之间的转换。计算机通过该串口通信模块给单片机发送读、写卡等命令，单片机通过该模块把读卡结果回送给计算机。MAX232的RlIN和T10UT引脚分别和DB9型母头的2、3线相连，用于和上位机之间收发数据。RIOUT和TlIN引脚分别和AT89S52微控制器的RXD和TXD引脚相连，用于与单片机之间进行收发数据。

本实用新型采用 AT89S52 单片机作为主控模块，控制MF RC500驱动天线对Mifare卡进行读写操作，在LED显示器上显示余额信息，蜂鸣器提示读写成功。由EEPROM存储读写信息并通过串口通信电路将信息传给上位机。该读写器工作稳定, 操作方便,便于二次开发，免接触读写距离可达10cm。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于单片机的射频卡读写器，其特征在于：所述基于单片机的射频卡读写器包括计算机、单片机、数据存储器、非接触式读写器、监控器、收发天线、LED显示器以及扬声器，所述计算机为单片机的上位机，所述数据存储器、非接触式读写器、监控器、LED显示器以及扬声器均连接到单片机上，所述收发天线连接到非接触式读卡器。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的射频卡读写器，其特征在于：所述单片机与计算机之间以及非接触式读写器与计算机之间均通过串行接口连接。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的射频卡读写器，其特征在于：所述数据存储器、监控器、LED显示器以及扬声器通过并行接口连接到单片机。