STC11F32單片機的射頻讀卡器設(shè)計

引 言
無線射頻識別技術(shù)(RFID)以其高度安全保密性、通信高速性、使用方便性、成本低等特點而得到快速的普及和推廣，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于各類門禁控制系統(tǒng)、公共交通支付系統(tǒng)、醫(yī)療保險系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、倉儲管理、車輛防盜等方面，并帶動了讀寫器和各類應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)和推廣。本文在分析射頻識別系統(tǒng)組成和原理的基礎(chǔ)上，提出了基于STC11F32高速單片機和MFRC500芯片的射頻讀寫器設(shè)計方案；同時，在該讀卡器上擴展了點陣圖形液晶LCD和串行存儲器W25X80，以及USB芯片CH340T等外圍設(shè)備。LCD可以顯示各種圖形和漢字；串行存儲器用來存儲點陣字庫、圖形庫等；USB芯片使得該讀卡器省去了串口和電源供電端口，可以通過USB接口和PC管理軟件通信。該讀卡器使用方便、成本低，電路運行穩(wěn)定，可以應(yīng)用到各種場合。

1 射頻讀寫系統(tǒng)的構(gòu)成和基本原理
最基本的RFID系統(tǒng)由3部分組成：
①電子標(biāo)簽(Tag，或稱射頻標(biāo)簽)，由芯片及內(nèi)置天線組成。芯片內(nèi)保存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，作為待識別物品的標(biāo)識性信息，是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。內(nèi)置天線用于和射頻天線間進行通信。
②閱讀器，讀寫電子標(biāo)簽信息的設(shè)備。主要任務(wù)是控制射頻模塊向標(biāo)簽發(fā)射讀取信號，并接收標(biāo)簽的應(yīng)答；對標(biāo)簽的對象標(biāo)識信息進行解碼，將對象標(biāo)識信息連帶標(biāo)簽上其他相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C以供處理。
③天線，標(biāo)簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。
射頻讀寫系統(tǒng)基本原理如下：讀寫器向卡片發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同。在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷。在這個電容的另一端接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)存儲。當(dāng)所積累的電荷達到2 V時，此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或存取讀寫器的數(shù)據(jù)。

2 讀卡器硬件設(shè)計
STC11F32是宏晶科技公司生產(chǎn)的單時鐘／機器周期(1T)的單片機，是高速、低功耗、具有超強抗干擾能力的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8～12倍。內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，可用在高速通信、智能控制、強干擾等場合；內(nèi)部有32 KB的Flash、29KB的EEPROM和1 280字節(jié)的SRAM；EA、ALE、PSEN和RST引腳可以定義為通用I／O，即4個P4引腳；編程支持ISP下載功能，使用起來比較方便。