基于RFID的學(xué)生考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要:提出了一種無線射頻非接觸式RFID學(xué)生考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。采用以射頻卡U2270B器件為核心完成支撐電路設(shè)計(jì),包括電源模塊、頻率模塊、天線模塊和數(shù)據(jù)輸入;以及軟件模塊設(shè)計(jì),主要模塊有初始化、開啟、停止和解碼。目的是實(shí)現(xiàn)利用無線射頻識別技術(shù)對學(xué)生進(jìn)行考勤記錄管理,從而達(dá)到考勤工作方便、快捷、省時。主要技術(shù)涵蓋了射頻卡讀寫器,和其關(guān)鍵器件射頻卡基站器件。結(jié)果表明,該系統(tǒng)能快速實(shí)現(xiàn)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(tǒng);設(shè)計(jì);IC卡;學(xué)生;RFID
隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,智能卡(IC卡)在生活中隨處可見。而射頻識別卡(簡稱射頻卡、RFID卡)正逐漸取代傳統(tǒng)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(jié)合了射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù),解決了無源(卡內(nèi)無電池)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(yīng)天線組成,完全密封在一個標(biāo)準(zhǔn)PVC卡片中,無外露部分。學(xué)生考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用無線射頻識別(RFID)技術(shù),實(shí)現(xiàn)對學(xué)生進(jìn)行考勤、記錄等功能。
通過點(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,既耗時又容易相互干擾;而非接觸式RFID學(xué)生考勤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了利用無線射頻識別技術(shù)對學(xué)生考勤管理,既方便快捷,又省時。學(xué)生考勤系統(tǒng)由應(yīng)答器和閱讀器組成,其中應(yīng)答器由標(biāo)簽(即卡片)構(gòu)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、液晶、時鐘和串口模塊)構(gòu)成,如圖1所示。
學(xué)生考勤系統(tǒng)的工作原理為:MCU工作于低功耗狀態(tài),標(biāo)簽因?yàn)闆]有能量而處于休眠狀態(tài)。當(dāng)按下鍵盤上的IRQ按鈕時,MCU被換醒,同時激活U2270B開始工作,U2270B的兩個天線端子通過線圈將能量傳輸給外界。當(dāng)有標(biāo)簽靠近線圈時,標(biāo)簽獲得能量開始工作,并將其內(nèi)部存儲的信息發(fā)送到U2270B的輸入端,U2270B經(jīng)過轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成可識別的數(shù)據(jù),再將其送至液晶顯示。本文著重介紹考勤系統(tǒng)中的射頻卡基站器件U2270B及其支撐電路設(shè)計(jì)。
1 射頻卡基站器件U2270B及其電路設(shè)計(jì)
U2270B是ATMEL公司生產(chǎn)的基站器件,是一個對IC卡進(jìn)行讀寫操作的非接觸式工作基站,內(nèi)部由振蕩器、天線驅(qū)動器、電源供給電路、頻率調(diào)節(jié)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(nèi),在頻率為125 kHz情況下標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到5000波特率,它可以采用曼徹斯特和雙相調(diào)制兩種方式?;镜墓ぷ麟娫纯梢允瞧囯娖炕蚱渌? V標(biāo)準(zhǔn)電源。U2270B具有可微調(diào)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(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。
U2270B的射頻頻率是通過調(diào)整U2270B內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的RF引引腳所接電阻的大小,可以將內(nèi)部振蕩頻率固定在特定的頻率上(典型為125 kHz),然后通過天線驅(qū)動器的放大作用,在天線附近形成特定頻率的射頻場,當(dāng)應(yīng)答器進(jìn)入該射頻場內(nèi)時,由于電磁感應(yīng)的作用,在標(biāo)簽內(nèi)的天線端會產(chǎn)生感應(yīng)電勢,該感應(yīng)電勢也是標(biāo)簽的能量來源。將數(shù)據(jù)寫入應(yīng)答器是采用場間隙方式,即由數(shù)據(jù)的“0”和“l(fā)”控制振蕩器的肩振和停振,并由天線產(chǎn)生帶有窄間歇的射頻場,不同的場寬度分別代表數(shù)據(jù)“0”和“l(fā)”,這樣完成將基站發(fā)射的數(shù)據(jù)寫入標(biāo)簽的過程。
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