基于STC12C2052單片機的串口ID讀卡器設計

　　引言

　　射頻識別技術(shù)RFID是從20世紀80年代發(fā)展起來(lái)的一項自動(dòng)識別技術(shù)。它是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達到自動(dòng)識別目標并獲取數據。不同于傳統的磁卡和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)現運動(dòng)目標識別、多目標識別，在交通運輸、門(mén)禁安全、身份識別、貨物管理、自動(dòng)控制、防盜防偽等方面廣泛應用[1]。

　　低頻射頻識別系統

　　根據天線(xiàn)理論，無(wú)源電子標簽與讀卡器之間的作用距離屬于天線(xiàn)近區場(chǎng)( r<<λ，λ為載波波長(cháng))，因此，電子標簽天線(xiàn)與識讀終端天線(xiàn)之間的作用是基于電磁感應原理。由讀卡器產(chǎn)生恒定125kHz左右的載波信號， 標簽進(jìn)入讀卡器的工作區域后，由標簽中的電感線(xiàn)圈和電容組成的諧振回路接收讀卡器發(fā)射的載波信號，卡中芯片的射頻接口模塊由此信號產(chǎn)生出電源電壓、復位信號及系統時(shí)鐘，使芯片工作;芯片將內存中的數據經(jīng)曼徹斯特編碼后控制調制器上的開(kāi)關(guān)電流調制到載波上，通過(guò)卡上天線(xiàn)回送給讀卡器，讀卡器對接收到的卡回送信號進(jìn)行ASK解調、解碼后送至后臺計算機輸出。

　　ID卡內存中存有不可改寫(xiě)的64位數據，它包含9個(gè)開(kāi)始位(其值均為‘1’)、40個(gè)數據位(8個(gè)廠(chǎng)商信息位+32個(gè)數據位)、14個(gè)行列校驗位(10位行校驗、4個(gè)列校驗)和1個(gè)結束停止位[2]。其數據格式見(jiàn)圖1。

　　當電子標簽向讀卡器回傳信息時(shí)，首先傳送9個(gè)開(kāi)始位，由于數據和偶校驗的格式的原因，在后面的數據串中不會(huì )出現9個(gè)1，保證了數據頭的唯一性;再傳送8位芯片廠(chǎng)商信息，然后再傳送32個(gè)數據位。其中15個(gè)校驗以及結束位用以跟蹤包含廠(chǎng)商信息在內的40位數據。傳送卡號時(shí)，這64位數據通過(guò)載波在天線(xiàn)上首尾相接持續出現。

　　系統硬件設計

　　圖2給出了基于單片機的低頻ID讀卡器的系統結構。該系統由單片機組成主控模塊，結合載波電路和解調電路對標簽回傳信號進(jìn)行解碼并向PC傳送數據，同時(shí)進(jìn)行閃燈和響蜂鳴器來(lái)提示正確讀取卡號。該系統設計的天線(xiàn)電感值是345mH。天線(xiàn)采用銅制漆包線(xiàn)繞制，漆包線(xiàn)直徑為0.29 mm。圓形(內徑)直徑為2 cm，115圈[4]。

　　射頻接口電路

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