專利名稱：一種基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種非接觸無(wú)線射頻卡讀寫(xiě)器，特別是一種基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet ofthings”。由此，顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思:第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。隨著中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)熱的興起，人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的興趣也極大的增加，各種對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的研究也逐步展開(kāi)。其中非常重要且應(yīng)用最為廣泛的是射頻識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別(RadioFrequency Identification,以下簡(jiǎn)稱RFID)技術(shù)。是借助無(wú)線射頻方式來(lái)進(jìn)行雙向通信(非接觸)，交換數(shù)據(jù)來(lái)完成識(shí)別的。與磁條識(shí)別技術(shù)或條碼相比，RFID技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于精確度高、非接觸、作用距離較遠(yuǎn)、可動(dòng)態(tài)識(shí)別多個(gè)數(shù)據(jù)及環(huán)境適應(yīng)性較好，在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、校園管理、門(mén)禁控制等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。讀寫(xiě)器是IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的終端設(shè)備，只有通過(guò)讀寫(xiě)設(shè)備才能和IC卡建立聯(lián)系，讀寫(xiě)IC卡中的數(shù)據(jù)，讀寫(xiě)器一般還要求和信息網(wǎng)絡(luò)中的上位機(jī)進(jìn)行通訊，把IC卡中的數(shù)據(jù)融入到上層數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，設(shè)計(jì)讀寫(xiě)器是建立IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，使用方便，讀寫(xiě)效率高，能夠有效地提高無(wú)線非接觸射頻卡的讀寫(xiě)效率，數(shù)據(jù)傳輸效率高，還便于進(jìn)行系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)，降低射頻卡的使用成本。本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、非接觸式讀寫(xiě)器、監(jiān)控器、收發(fā)天線、LED顯示器以及揚(yáng)聲器，所述計(jì)算機(jī)為單片機(jī)的上位機(jī)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、非接觸式讀寫(xiě)器、監(jiān)控器、LED顯示器以及揚(yáng)聲器均連接到單片機(jī)上，所述收發(fā)天線連接到非接觸式讀卡器。本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，使用操作方便，讀寫(xiě)效率高，能夠有效地提高無(wú)線非接觸射頻卡的讀寫(xiě)效率，數(shù)據(jù)傳輸效率高，還便于進(jìn)行系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)，降低射頻卡的使用成本，有效讀寫(xiě)距尚長(zhǎng)。[0007]本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的一種改進(jìn)，所述單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間以及非接觸式讀寫(xiě)器與計(jì)算機(jī)之間均通過(guò)串行接口連接。本改進(jìn)通過(guò)串行接口連接單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間以及非接觸式讀寫(xiě)器與計(jì)算機(jī)之間，有效地提高了讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)傳輸效率，提高了設(shè)備的讀寫(xiě)效率。本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的又一種改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、監(jiān)控器、LED顯示器以及揚(yáng)聲器通過(guò)并行接口連接到單片機(jī)。本改進(jìn)設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、監(jiān)控器、LED顯示器以及揚(yáng)聲器并行連接到單片機(jī)，有效地提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率，降低數(shù)據(jù)調(diào)用的沉冗度，降低數(shù)據(jù)錯(cuò)誤幾率，從而提高了讀寫(xiě)器數(shù)據(jù)調(diào)用的正確性，提高了設(shè)備的讀寫(xiě)效率，降低了系統(tǒng)設(shè)備使用的難度。本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作使用方便，數(shù)據(jù)傳輸效率高，數(shù)據(jù)流冗余程度低，有效地提高了設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸效率高，還便于進(jìn)行系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)，降低射頻卡的使用成本，提高了射頻卡的數(shù)據(jù)讀取距離，降低了射頻卡的使用難度。

圖1、本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2、本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的單片機(jī)的一種實(shí)施例的電路圖；圖3、本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的非接觸式讀寫(xiě)器的一種實(shí)施例的電路圖；圖4、本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的收發(fā)天線的一種實(shí)施例的電路圖；圖5、本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一種實(shí)施例的電路圖；圖6、本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的揚(yáng)聲器的一種實(shí)施例的電路圖；圖7、本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的LED顯示器的一種實(shí)施例的電路圖；圖8、本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器的串行接口的一種實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。需要說(shuō)明的是，下面描述中使用的詞語(yǔ)“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語(yǔ)“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。如圖1至圖8所示，本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、非接觸式讀寫(xiě)器、監(jiān)控器、收發(fā)天線、LED顯示器以及揚(yáng)聲器，所述計(jì)算機(jī)為單片機(jī)的上位機(jī)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、非接觸式讀寫(xiě)器、監(jiān)控器、LED顯示器以及揚(yáng)聲器均連接到單片機(jī)上，所述收發(fā)天線連接到非接觸式讀卡器。本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，使用操作方便，讀寫(xiě)效率高，能夠有效地提高無(wú)線非接觸射頻卡的讀寫(xiě)效率，數(shù)據(jù)傳輸效率高，還便于進(jìn)行系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)，降低射頻卡的使用成本，有效讀寫(xiě)距離長(zhǎng)。[0020]作為一種優(yōu)選，所述單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間以及非接觸式讀寫(xiě)器與計(jì)算機(jī)之間均通過(guò)串行接口連接。通過(guò)串行接口連接單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間以及非接觸式讀寫(xiě)器與計(jì)算機(jī)之間，有效地提高了讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)傳輸效率，提高了設(shè)備的讀寫(xiě)效率。作為一種優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、監(jiān)控器、LED顯示器以及揚(yáng)聲器通過(guò)并行接口連接到單片機(jī)。本改進(jìn)設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、監(jiān)控器、LED顯示器以及揚(yáng)聲器并行連接到單片機(jī)，有效地提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率，降低數(shù)據(jù)調(diào)用的沉冗度，降低數(shù)據(jù)錯(cuò)誤幾率，從而提高了讀寫(xiě)器數(shù)據(jù)調(diào)用的正確性，提高了設(shè)備的讀寫(xiě)效率，降低了系統(tǒng)設(shè)備使用的難度。
實(shí)施例本實(shí)施例中，單片機(jī)采用AT89S52，非接觸式讀卡器采用MFRC500，串行接口為RS232端口，揚(yáng)聲器為蜂鳴器。如圖2和圖3所示，本實(shí)施例選用低功耗、高性能的CMOS 8位單片機(jī)AT89S52。其內(nèi)含8k Bytes ISP (In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器(由ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造)，兼容80C51及MCS-51指令系統(tǒng)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器。同時(shí)為確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，片內(nèi)帶有防死鎖的WATCHDOG。中央控制芯片是通過(guò)對(duì)非接觸式讀卡器MF RC500內(nèi)核的內(nèi)存寄存器的讀寫(xiě)來(lái)控制MFRC500。MF RC500的DO D7 (數(shù)據(jù)端口 )和單片機(jī)的數(shù)據(jù)端口 PO直接連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，MF RC500的中斷請(qǐng)求口 IRQ和單片機(jī)的中斷O(INTO)連接，單片機(jī)利用MF RC500提供中斷信息對(duì)其進(jìn)行控制。MF RC500芯片是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的核心模塊，也是射頻卡的關(guān)鍵接口芯片。根據(jù)內(nèi)存寄存器的設(shè)定，它對(duì)發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，得到發(fā)送的信號(hào)。該信號(hào)通過(guò)TX1，TX2腳驅(qū)動(dòng)的收發(fā)天線以電磁波的形式發(fā)出去。另一端，響應(yīng)的射頻卡采用RF場(chǎng)的負(fù)載進(jìn)行調(diào)制。而收發(fā)天線獲取射頻卡的響應(yīng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)天線匹配電路的處理，最后送到單片機(jī)的RX腳。信號(hào)的檢測(cè)和解調(diào)是由MF RC500內(nèi)部接收緩沖器完成的(根據(jù)內(nèi)存寄存器的設(shè)定)。處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接口由單片機(jī)讀取。MFRC500的ADO AD7 (雙向數(shù)據(jù)和地址復(fù)用總線)，接單片機(jī)AT89S52的ADO AD7 (PO 口)。MFRC500的NWR (寫(xiě)禁止)，接單片機(jī)的WR (寫(xiě)信號(hào))。MFRC500的NRD (讀禁止)，接單片機(jī)的RD (讀信號(hào))。MFRC500的NCS (片選端)，接單片機(jī)的P2.6 口。MFRCS00的ALE (地址鎖存使能端)，接單片機(jī)的地址鎖存信號(hào)。MFRC500的IRQ (中斷請(qǐng)求)，接單片機(jī)的中斷口 INTO。MFRC500的RSTPD (復(fù)位和掉電)，接單片機(jī)的中斷口 INT1。如圖4所示，非接觸式讀寫(xiě)器與收發(fā)天線連接方式有二種:一種是直接匹配的天線，適用于距離較短的系統(tǒng)；另一種是50歐姆匹配天線，適用于距離較長(zhǎng)的系統(tǒng)。本實(shí)施例采用直接匹配的天線設(shè)計(jì)方式，收發(fā)天線部分主要包括低通濾波電路、接收電路、天線匹配電路和天線線圈，其工作過(guò)程為:收發(fā)天線接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)天線匹配電路送到RX腳。MFRC500的內(nèi)部接收器對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解調(diào)并根據(jù)寄存器的設(shè)定進(jìn)行處理。然后數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接口，由單片機(jī)讀取。如圖5所示，由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT24C64接口少，容量滿足設(shè)計(jì)需要。因此選用AT24C64串行EEPROM用來(lái)保存刷卡機(jī)累計(jì)刷卡總額。它具有64Kbit的位存儲(chǔ)容量，按8位一個(gè)字節(jié)的方式可提供8K字節(jié)的存儲(chǔ)空間。對(duì)AT24C64的讀寫(xiě)操作使用I2C總線協(xié)議傳送。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對(duì)AT24C64的寫(xiě)操作采用字節(jié)寫(xiě)，讀操作采用順序讀的方式。SDA是雙向數(shù)據(jù)線，接CPU的P2.7 ;SCL是時(shí)鐘線，在該腳的上升沿時(shí)，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)輸入到每個(gè)EEPROM器件，在下降沿時(shí)輸出，接CPU的P2.1 (由于存貯器內(nèi)部開(kāi)漏輸出，因此，在SCL、SDA端口加兩個(gè)上拉電阻)；WP是寫(xiě)保護(hù)線，一般接地，表示允許讀寫(xiě)操作。如圖6所示，選擇蜂鳴器作為揚(yáng)聲器，是因?yàn)樗氖褂脧V泛而常見(jiàn)，并且價(jià)格便宜。單片機(jī)的Pl 口輸出高電平電流很小(為30到60uA)，難以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，使其正常工作。所以設(shè)計(jì)了一個(gè)NPN三極管放大電流驅(qū)動(dòng)，用AT89S52單片機(jī)的P2.0引腳來(lái)控制蜂鳴器的發(fā)聲次數(shù)及頻率，電路如圖8所示，蜂鳴器的正極端連接到5V電源上，另一端聯(lián)接到三極管的發(fā)射極，三極管的基級(jí)則連接到單片機(jī)的P2.0管腳，實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的控制，當(dāng)P2.0輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。當(dāng)P2.0輸出低電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不發(fā)出聲音。如圖7所示，LED顯示器是由幾個(gè)發(fā)光二極管組成的8字段顯示器件，其特點(diǎn)是價(jià)格便宜，使用方便，顯示效果清楚。小電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光，發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短。設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描方式。各位共陰極分別由相應(yīng)的1/0 口線控制，利用兩個(gè)74HC573鎖存器控制段和位。先讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他位的位選處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段選線上相應(yīng)位顯示字符的字形碼。下一時(shí)刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，同時(shí)，在段選線上相應(yīng)位顯示字符的字符碼。如圖8所示，串行接口主要由MAX232和DB9型母頭構(gòu)成，用作AT89S52的串行通信接口 SCI的TTL電平和計(jì)算機(jī)串口的RS — 232電平之間的轉(zhuǎn)換。計(jì)算機(jī)通過(guò)該串口通信模塊給單片機(jī)發(fā)送讀、寫(xiě)卡等命令，單片機(jī)通過(guò)該模塊把讀卡結(jié)果回送給計(jì)算機(jī)。MAX232的RlIN和TlOUT引腳分別和DB9型母頭的2、3線相連，用于和上位機(jī)之間收發(fā)數(shù)據(jù)。RIOUT和TlIN引腳分別和AT89S52微控制器的RXD和TXD引腳相連，用于與單片機(jī)之間進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型采用AT89S52單片機(jī)作為主控模塊，控制MF RC500驅(qū)動(dòng)天線對(duì)Mifare卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作，在LED顯示器上顯示余額信息，蜂鳴器提示讀寫(xiě)成功。由EEPROM存儲(chǔ)讀寫(xiě)信息并通過(guò)串口通信電路將信息傳給上位機(jī)。該讀寫(xiě)器工作穩(wěn)定，操作方便，便于二次開(kāi)發(fā)，免接觸讀寫(xiě)距離可達(dá)10cm。本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作使用方便，數(shù)據(jù)傳輸效率高，數(shù)據(jù)流冗余程度低，有效地提高了設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸效率高，還便于進(jìn)行系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)，降低射頻卡的使用成本，提高了射頻卡的數(shù)據(jù)讀取距離，降低了射頻卡的使用難度。本實(shí)用新型方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。以上所述是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，其特征在于:所述基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、非接觸式讀寫(xiě)器、監(jiān)控器、收發(fā)天線、LED顯示器以及揚(yáng)聲器，所述計(jì)算機(jī)為單片機(jī)的上位機(jī)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、非接觸式讀寫(xiě)器、監(jiān)控器、LED顯示器以及揚(yáng)聲器均連接到單片機(jī)上，所述收發(fā)天線連接到非接觸式讀卡器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，其特征在于:所述單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間以及非接觸式讀寫(xiě)器與計(jì)算機(jī)之間均通過(guò)串行接口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、監(jiān)控器、LED顯示器以及揚(yáng)聲器通過(guò)并行接口連接到單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的基于單片機(jī)的射頻卡讀寫(xiě)器，包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、非接觸式讀寫(xiě)器、監(jiān)控器、收發(fā)天線、LED顯示器以及揚(yáng)聲器，計(jì)算機(jī)為單片機(jī)的上位機(jī)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、非接觸式讀寫(xiě)器、監(jiān)控器、LED顯示器以及揚(yáng)聲器均連接到單片機(jī)上，收發(fā)天線連接到非接觸式讀卡器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，工作穩(wěn)定，數(shù)據(jù)讀寫(xiě)效率高，同時(shí)還便于進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，為系統(tǒng)升級(jí)提供了方便。
文檔編號(hào)G06K17/00GK203054881SQ20122071770
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者張秀再, 郭業(yè)才, 趙益波, 冒曉莉, 韓曉丹 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)