基于RFID的學(xué)生考勤系統設計

摘要：提出了一種無(wú)線(xiàn)射頻非接觸式RFID學(xué)生考勤系統的設計方法。采用以射頻卡U2270B器件為核心完成支撐電路設計，包括電源模塊、頻率模塊、天線(xiàn)模塊和數據輸入；以及軟件模塊設計，主要模塊有初始化、開(kāi)啟、停止和解碼。目的是實(shí)現利用無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)對學(xué)生進(jìn)行考勤記錄管理，從而達到考勤工作方便、快捷、省時(shí)。主要技術(shù)涵蓋了射頻卡讀寫(xiě)器，和其關(guān)鍵器件射頻卡基站器件。結果表明，該系統能快速實(shí)現各種考勤記錄，提高了學(xué)校的教學(xué)管理效率。
關(guān)鍵詞：考勤系統；設計；IC卡；學(xué)生；RFID

隨著(zhù)電子信息技術(shù)的發(fā)展，智能卡(IC卡)在生活中隨處可見(jiàn)。而射頻識別卡(簡(jiǎn)稱(chēng)射頻卡、RFID卡)正逐漸取代傳統的接觸式IC卡，成為智能卡領(lǐng)域的新潮流。RFID卡由于成功結合了射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)，解決了無(wú)源(卡內無(wú)電池)和免接觸的難題，因此，具有磁卡和接觸式IC卡不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。RFID卡由IC芯片、感應天線(xiàn)組成，完全密封在一個(gè)標準PVC卡片中，無(wú)外露部分。學(xué)生考勤系統設計利用無(wú)線(xiàn)射頻識別(RFID)技術(shù)，實(shí)現對學(xué)生進(jìn)行考勤、記錄等功能。
通過(guò)點(diǎn)名、磁卡和接觸式IC卡等方式對學(xué)生的到課情況進(jìn)行考勤、記錄管理，既耗時(shí)又容易相互干擾；而非接觸式RFID學(xué)生考勤系統實(shí)現了利用無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)對學(xué)生考勤管理，既方便快捷，又省時(shí)。學(xué)生考勤系統由應答器和閱讀器組成，其中應答器由標簽(即卡片)構成，閱讀器(讀卡器)由射頻卡基站器件U2270B及其支撐電路、主控器件MCU及其支撐電路和外圍接口電路(鍵盤(pán)、液晶、時(shí)鐘和串口模塊)構成，如圖1所示。

學(xué)生考勤系統的工作原理為：MCU工作于低功耗狀態(tài)，標簽因為沒(méi)有能量而處于休眠狀態(tài)。當按下鍵盤(pán)上的IRQ按鈕時(shí)，MCU被換醒，同時(shí)激活U2270B開(kāi)始工作，U2270B的兩個(gè)天線(xiàn)端子通過(guò)線(xiàn)圈將能量傳輸給外界。當有標簽靠近線(xiàn)圈時(shí)，標簽獲得能量開(kāi)始工作，并將其內部存儲的信息發(fā)送到U2270B的輸入端，U2270B經(jīng)過(guò)轉換后再將信息送至輸出端口發(fā)送給MCU，MCU接收到信息后將其轉換成可識別的數據，再將其送至液晶顯示。本文著(zhù)重介紹考勤系統中的射頻卡基站器件U2270B及其支撐電路設計。

1 射頻卡基站器件U2270B及其電路設計
U2270B是ATMEL公司生產(chǎn)的基站器件，是一個(gè)對IC卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作的非接觸式工作基站，內部由振蕩器、天線(xiàn)驅動(dòng)器、電源供給電路、頻率調節電路、低通濾波電路、高通濾波電路、輸出控制電路等部分組成。
1．1 頻卡基站器件U2270B的射頻頻率
U2270B基站的射頻頻率要求在100～150 kHz范圍內，在頻率為125 kHz情況下標準的數據傳輸速率可以達到5000波特率，它可以采用曼徹斯特和雙相調制兩種方式?；镜墓ぷ麟娫纯梢允瞧?chē)電瓶或其他的5 V標準電源。U2270B具有可微調功能，與其他微控制器有很好的兼容接口，在低功耗模式下低能量消耗，并可以為IC卡提供電源輸出。U2270B器件內部結構如圖2所示。

U2270B的射頻頻率是通過(guò)調整U2270B內部結構中的RF引引腳所接電阻的大小，可以將內部振蕩頻率固定在特定的頻率上(典型為125 kHz)，然后通過(guò)天線(xiàn)驅動(dòng)器的放大作用，在天線(xiàn)附近形成特定頻率的射頻場(chǎng)，當應答器進(jìn)入該射頻場(chǎng)內時(shí)，由于電磁感應的作用，在標簽內的天線(xiàn)端會(huì )產(chǎn)生感應電勢，該感應電勢也是標簽的能量來(lái)源。將數據寫(xiě)入應答器是采用場(chǎng)間隙方式，即由數據的“0”和“l(fā)”控制振蕩器的肩振和停振，并由天線(xiàn)產(chǎn)生帶有窄間歇的射頻場(chǎng)，不同的場(chǎng)寬度分別代表數據“0”和“l(fā)”，這樣完成將基站發(fā)射的數據寫(xiě)入標簽的過(guò)程。