基于A(yíng)VR單片機的125kHz的RFID閱讀器設計

無(wú)線(xiàn)射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)是利用感應、電磁場(chǎng)或電磁波為傳輸手段，完成非接觸式雙向通信、獲取相關(guān)數據的一種自動(dòng)識別技術(shù)。該技術(shù)完成識別工作時(shí)無(wú)須人工干預，易于實(shí)現自動(dòng)化且不易損壞，可識別高速運動(dòng)物體并可同時(shí)識別多個(gè)射頻卡，操作快捷方便，已經(jīng)得到了廣泛的應用。

目前存在的一些讀卡器，都需要讀卡芯片作為基站，成本較高。本文介紹了一種采用分立元件構成的125kHzRFID閱讀器，電路結構簡(jiǎn)單，成本極低，用于讀取EM4100型ID卡。

1、RFID系統的分類(lèi)

RFID系統的分類(lèi)方法有很多，在通常應用中都是根據頻率來(lái)分，根據不同的工作頻率，可將其分為以下四種：

(1)低頻(120～135kHz)。該頻段具有很強的場(chǎng)穿透性，使用不受限制，性能不受環(huán)境影響，價(jià)格低廉，最大識別距離一般小于60cm，主要應用于門(mén)禁、“一卡通”消費管理、車(chē)輛管理等系統;

(2)高頻(10～15MHz)。該頻段與低頻相比，具有防沖撞、能同時(shí)識別多個(gè)標簽的優(yōu)點(diǎn)，但其性能受環(huán)境影響，識別距離一般小于100cm，主要應用于圖書(shū)管理、物流等系統;

(3)超高頻(850～960MHz)。該頻段較高頻相比，具有可實(shí)現長(cháng)距離識別的的優(yōu)點(diǎn)，最大識別距離可達10m，但其性能受環(huán)境影響較大，價(jià)格也較貴，主要應用于鐵路車(chē)輛識別、集裝箱識別等系統;

(4)微波(2.45～5.8GHz)。該頻段可實(shí)現遠距離識別，識別距離可達100m，但其價(jià)格也最貴，主要應用于智能交通系統中。

2、RFID系統的組成

射頻識別系統一般由閱讀器、電子標簽、天線(xiàn)三部分組成。

(1)閱讀器：讀取或讀/寫(xiě)電子標簽信息的設備，主要任務(wù)是控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀取信號，并接收標簽的應答，對標簽的標識信息進(jìn)行解碼，將標識信息連帶標簽上其他相關(guān)信息傳輸到主機以供處理。一臺典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及與應答器連接的耦合元件。此外，許多閱讀器還有附加的接口(RS232，RS485等)，以便將所獲得的數據傳輸給另外的系統(如個(gè)人計算機)。

(2)電子標簽(應答器)：由芯片及內置天線(xiàn)組成，芯片內保存有一定格式的電子數據，放在被識別物體上，作為待識別物品的標識性信息，它是射頻識別系統真正的數據載體，內置天線(xiàn)用于和射頻天線(xiàn)間進(jìn)行通信。通常，應答器沒(méi)有自己的供電電源，只有在閱讀器的響應范圍以?xún)?，應答器才是有源的。應答器工作所需的能量，是通過(guò)耦合單元(非接觸的)傳輸給應答器的。

(3)天線(xiàn)：標簽與閱讀器之間數據傳輸的載體。

3、EM4100數據編碼方式

EM4100采用曼徹斯特編碼，位數據“1”對應著(zhù)電平下跳，位數據“0”對應著(zhù)電平上跳。在一串數據傳送的數據序列中，兩個(gè)相鄰的位數據傳送跳變時(shí)間間隔應為1P。若相鄰的位數據極性相同(相鄰兩位均為“O”或“1”)，則在兩次位數據傳送的電平跳變之間，有一次非數據傳送的、預備性的(電平)“空跳”。電平的上跳、下跳和空跳是確定位數據傳送特征的判據。在曼徹斯*調制方式下，M4100每傳送一位數據的時(shí)間是64個(gè)振蕩周期，其值由RF/n決定。若載波頻率為125kHz，則每傳送一位的時(shí)間為振蕩周期的64分頻，即位傳送時(shí)間為：1P=64/125kHz=512μs，則半個(gè)周期的時(shí)間為256μs。

4、解碼軟件設計

ATmega8單片機T/C1的輸入捕捉功能是AVR定時(shí)/計數器的一個(gè)非常有特點(diǎn)的功能，T/C1的輸入捕捉單元可用于精確捕捉一個(gè)外部事件的發(fā)生，記錄事件發(fā)生的時(shí)間印記。當一個(gè)輸入捕捉事件發(fā)生時(shí)，T/C1的計數器TCNTl中的計數值被寫(xiě)入輸入捕捉寄存器ICRl中，并置位輸入捕獲標志位ICFl，產(chǎn)生中斷申請?？赏ㄟ^(guò)設置寄存器TCCRlB的第6位ICESl來(lái)設定輸入捕捉信號觸發(fā)方式。本系統利用單片機的輸入捕捉功能進(jìn)行解碼。