2015年中國車載電容第一頁，共52頁。第6章RFID讀寫器第二頁，共52頁。6.2低頻讀寫器射頻識別技術首先在低頻得到應用和推廣。低頻讀寫器主要工作在125kHz，可以用于門禁考勤、汽車防盜和動物識別等方面。第三頁，共52頁。125kHz門禁系統(tǒng)實現(xiàn)方案讀寫器實現(xiàn)方案：1、直接購買現(xiàn)成的讀寫模塊：如RDM63002、購買基站芯片自己制作讀寫模塊：如U2270B芯片3、購買分立元件自己制作讀寫模塊：可借鑒RDM6300的電路原理圖卡片方案：1、EM4100卡2、e5551卡第四頁，共52頁。6.2.1基于U2270B芯片的讀寫器在眾多的射頻卡基站芯片中，先由美國TEMIC公司生產,后轉由ATMEL公司生產的U2270B是一種低成本、性能完善的低頻(100~150kHz)射頻卡基站芯片。在頻率為125kHz的標準情況下，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到5000b/s第五頁，共52頁。第六頁，共52頁。第七頁，共52頁。第八頁，共52頁。帶有微處理器接口,可與單片機直接連接載波振蕩器能產生100kHz~150kHz的振蕩頻率,典型應用頻率為125kHz適用于對TEMIC的e5530/e5550/e5560射頻卡進行讀寫操作，125kHz時的典型讀寫距離為15mm第九頁，共52頁。U2270B芯片的內部由振蕩器、天線驅動器、電源供給電路、頻率調節(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。第十頁，共52頁。第十一頁，共52頁。第十二頁，共52頁。EM4100（125kHzID卡）ID(Identification)是識別的意思，ID卡就是識別卡。ID卡包含范圍廣泛，只要具有識別功能的卡片都可以叫ID卡，例如條碼卡，磁卡都可以是ID卡，EM4100是射頻識別卡。第十三頁，共52頁。EM4100卡的結構圖第十四頁，共52頁。數(shù)據(jù)傳輸方式：負載調制第十五頁，共52頁。EM4100ID卡

射頻ID卡一般都工作在TTF（TagTalkFirst）模式，這種卡片一進入射頻場得電就會不停地主動發(fā)送自己的識別號。最初識別卡是用來識別人的，用5個字節(jié)40位二進制數(shù)表示，一般ID卡使用時只使用低位的4個字節(jié)，而把最高位的一個字節(jié)作為廠家標識或版本號使用。第十六頁，共52頁。EM4100的數(shù)據(jù)結構—ID64格式為了和128位的動物識別標簽相區(qū)別，業(yè)內一般稱這種64位的ID卡格式為“ID64格式”。第十七頁，共52頁。EM4100的數(shù)據(jù)結構—ID64格式

為了檢查數(shù)據(jù)傳輸中是否發(fā)生了錯誤，射頻識別卡對每個字節(jié)都增加了兩個行偶校驗位，其中高半字節(jié)一個，低半字節(jié)一個，這樣每個字節(jié)增加到10位二進制數(shù)，共有50位。為了校驗數(shù)據(jù)的整體性錯誤，射頻ID卡還增加了一個4位的列偶校驗，這樣整個ID卡數(shù)據(jù)增加到54位。當進入射頻場時，如果卡片直接回送這54位，那么讀寫器很難確定起始位和結束位，所以射頻識別卡又增加了9個二進制“1”在前面作前導碼，增加了一個二進制“0”在后面作結束位，這樣ID卡就有了64位數(shù)據(jù)，正好8個字節(jié)。第十八頁，共52頁。ID64格式實例例子：某張EM4100卡，包含版本號在內的40位卡號為2100A5EAD9，試寫出卡中存儲的的64位二進制數(shù)據(jù)第十九頁，共52頁。EM4100的編碼方式

我們平常使用的射頻ID卡大多采用的是曼側斯特編碼。傳送數(shù)據(jù)的速率用傳送一位二進制數(shù)據(jù)使用幾個單位載波表示。常用的有64載波，32載波，16載波，在125KHz的頻率下，一個載波的時間是8微秒，因此相應的位寬為512微秒，256微秒，128微秒。對應的數(shù)據(jù)傳輸速率為2K(1953)、4K(3906)、8K(7813)。第二十頁，共52頁。EM4100的編碼方式下圖是使用讀寫模塊讀卡時，卡號為2100A5EAD9的卡片從數(shù)據(jù)輸出腳DOUT輸出的實測波形，采用的是曼徹斯特編碼方式。軟件解碼時可以使用查詢或中斷檢測跳變，配合定時器確定脈寬，根據(jù)跳變沿的方向確定數(shù)據(jù)。第二十一頁，共52頁。6.2.2考勤系統(tǒng)的讀寫器 由U2270B構成的讀寫器，可以用于學生考勤系統(tǒng)。其中，標簽由卡片構成，讀卡器由基站芯片U2270B及其支撐電路、主控芯片MCU及其支撐電路、外圍接口電路（鍵盤、液晶、時鐘和串口模塊）構成。學生考勤系統(tǒng)的工作原理如下：平時，MCU工作于低功耗狀態(tài)，標簽因為沒有能量而處于休眠狀態(tài)；當按下鍵盤上的工作按鈕時，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；當有標簽靠近讀寫器的線圈時，標簽獲得能量開始工作，并將其內部存儲的信息發(fā)送到U2270B的輸入端。U2270B經(jīng)過轉換后再將信息發(fā)送給MCU，MCU接收到信息后將其轉換成可識別的數(shù)據(jù)，再將其送至液晶屏幕顯示。第二十二頁，共52頁。6.2.3汽車防盜系統(tǒng)的讀寫器

汽車防盜裝置應具有無接觸、工作距離大、精度高、信息收集處理快捷、環(huán)境適應性好等特點，以便加速信息的采集和處理。射頻識別以非接觸、無視覺、高可靠的方式傳遞特定的識別信息，適合用于汽車防盜裝置，能夠有效地達到汽車防盜的目的。1．防盜系統(tǒng)的工作原理2．防盜系統(tǒng)的組成3．硬件電路設計4．軟件系統(tǒng)設計

第二十三頁，共52頁。125kHz門禁系統(tǒng)實例

讀寫模塊：RDM6300讀寫模塊

ID卡：EM4100卡第二十四頁，共52頁。實物圖第二十五頁，共52頁。功能概述讀寫器利用電感線圈發(fā)出125kHz射頻信號，當ID卡進入讀寫器工作的距離范圍中時，這時線圈產生感應電流，使ID卡中的線圈產生互感被激活，然后向讀寫器發(fā)出ID卡自身的卡號；當讀寫器收到非接觸ID卡的信號之后，對收到的信號執(zhí)行解調和解碼后發(fā)送到單片機執(zhí)行實現(xiàn)功能的處理；當信息校對完全正確時，系統(tǒng)的LED綠燈亮發(fā)出‘滴’并且開門，Nokia5110顯示進入人員信息正確；若信息校對不正確，系統(tǒng)的LED紅燈亮發(fā)出‘滴滴滴’警告聲且不開門，Nokia5110LCD顯示屏顯示的進入人員信息錯誤。第二十六頁，共52頁?？傮w硬件設計第二十七頁，共52頁。LED燈模塊第二十八頁，共52頁。1路光耦隔離繼電器驅動模塊第二十九頁，共52頁。RDM6300RDM6300是iteadstudio出品的一款125kHz的讀寫器模塊。波特率是9600，接口類型是TTL電平RS232格式，工作電壓是直流5V。第三十頁，共52頁。RDM6300的實物圖第三十一頁，共52頁。RDM6300的引腳圖PIN1引腳是發(fā)送數(shù)據(jù)，PIN2引腳是接收數(shù)據(jù)，PIN4引腳是接地，PIN5引腳是接+5V的電源。第三十二頁，共52頁。RDM6300的內部電路結構第三十三頁，共52頁。RDM6300讀EM4100卡的例程voidmain(){ _Init_Device(); while(1) { if(ReadCode()==1) {

Decode(); } id[0]=0x00000000; id[1]=0x00000000; }}第三十四頁，共52頁。/**************************** Readcode****************************/unsignedcharReadCode(){

unsignedinti,j,k; for(k=0;k<200;k++) { while(SIN); while(!SIN); Delayus(T375us); if(SIN) { for(i=0;i<8;i++) { while(SIN); Delayus(T375us); if(!SIN) break; }if(i==8) break; }}第三十五頁，共52頁。6.3高頻讀寫器第三十六頁，共52頁。6.3.1MFRC500芯片Philips公司的MFRC500芯片主要應用于13.56MHz，是非接觸、高集成的IC讀卡芯片。該IC讀卡芯片利用先進的調制和解調概念，集成了在13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。MFRC500支持ISO/IEC14443A所有的層，MFRC500還支持快速CRYPTO1加密算法，用于驗證MIFARE系列產品。MFRC500的并行接口可直接連接到任何8位微處理器，給讀卡器的設計提供了極大的靈活性。第三十七頁，共52頁。RC系列芯片第三十八頁，共52頁。2種讀寫器結構框圖第三十九頁，共52頁。1、MFRC500芯片的特性第四十頁，共52頁。2、MFRC500芯片引腳的功能第四十一頁，共52頁。6.3.2基于MFRC500芯片的讀寫器1．基于AT89S51和MFRC500的讀寫器系統(tǒng)第四十二頁，共52頁。RC系列芯片的設計關鍵使用RC系列射頻芯片開發(fā)卡片讀寫器，主要的關鍵點有兩個，分別涉及硬件和軟件。硬件上的關鍵：RC系列射頻芯片的線圈天線及匹配電路設計軟件上的關鍵：如何正確設置RC系列射頻芯片內部的64個寄存器天線提供了卡片和讀寫器交換數(shù)據(jù)的物理通道，直接決定了讀寫器的讀寫性能和讀寫距離，在此基礎上加上對64個寄存器的正確操作，讀寫器才能正常高效的工作。第四十三頁，共52頁。6.3.2基于MFRC500芯片的讀寫器（1）系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)主要由AT89S51、MFRC500、時鐘電路、看門狗、MAX232和矩陣鍵盤等組成。系統(tǒng)先由MCU控制MFRC500，驅動天線對MIFARE卡（也即電子標簽）進行讀寫操作，然后與PC通信，把數(shù)據(jù)傳給上位機。（2）系統(tǒng)天線設計為了驅動天線，MFRC500通過TX1和TX2提供13.56MHz的載波。根據(jù)寄存器的設定MFRC500對發(fā)送數(shù)據(jù)進行調制來得到發(fā)送的信號。天線接收的信號經(jīng)過天線匹配電路送到MFRC500的RX腳。MFRC500的內部接收器對信號進行檢測和解調，并根據(jù)寄存器的設定進行處理，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接口，由微控制器進行讀取。第四十四頁，共52頁。對MFRC500絕大多數(shù)的控制是通過讀寫MFRC500的寄存器實現(xiàn)的。MFRC500共有64個寄存器，分為8個寄存器頁，每頁8個，每個寄存器都是8位。單片機將這些寄存器作為片外RAM進行操作，要實現(xiàn)某個操作，只需將該操作對應的代碼寫入對應的地址即可。當對應的電子標簽進入讀寫器的有效范圍時，電子標簽耦合出自身工作的能量，并與讀寫器建立通信第四十五頁，共52頁。

（3）系統(tǒng)工作流程第四十六頁，共52頁。