基于STC12C2052单片机的串口ID读卡器设计

　　引言

　　射频识别技术RFID是从20世纪80年代发展起来的一项自动识别技术。它是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到自动识别目标并获取数据。不同于传统的磁卡和IC卡，RFID技术解决了无源和无接触两大问题，同时它可实现运动目标识别、多目标识别，在交通运输、门禁安全、身份识别、货物管理、自动控制、防盗防伪等方面广泛应用[1]。

　　低频射频识别系统

　　根据天线理论，无源电子标签与读卡器之间的作用距离属于天线近区场( r<<λ，λ为载波波长)，因此，电子标签天线与识读终端天线之间的作用是基于电磁感应原理。由读卡器产生恒定125kHz左右的载波信号， 标签进入读卡器的工作区域后，由标签中的电感线圈和电容组成的谐振回路接收读卡器发射的载波信号，卡中芯片的射频接口模块由此信号产生出电源电压、复位信号及系统时钟，使芯片工作;芯片将内存中的数据经曼彻斯特编码后控制调制器上的开关电流调制到载波上，通过卡上天线回送给读卡器，读卡器对接收到的卡回送信号进行ASK解调、解码后送至后台计算机输出。

　　ID卡内存中存有不可改写的64位数据，它包含9个开始位(其值均为‘1’)、40个数据位(8个厂商信息位+32个数据位)、14个行列校验位(10位行校验、4个列校验)和1个结束停止位[2]。其数据格式见图1。

　　当电子标签向读卡器回传信息时，首先传送9个开始位，由于数据和偶校验的格式的原因，在后面的数据串中不会出现9个1，保证了数据头的唯一性;再传送8位芯片厂商信息，然后再传送32个数据位。其中15个校验以及结束位用以跟踪包含厂商信息在内的40位数据。传送卡号时，这64位数据通过载波在天线上首尾相接持续出现。

　　系统硬件设计

　　图2给出了基于单片机的低频ID读卡器的系统结构。该系统由单片机组成主控模块，结合载波电路和解调电路对标签回传信号进行解码并向PC传送数据，同时进行闪灯和响蜂鸣器来提示正确读取卡号。该系统设计的天线电感值是345mH。天线采用铜制漆包线绕制，漆包线直径为0.29 mm。圆形(内径)直径为2 cm，115圈[4]。

　　射频接口电路

　　射频接口电路发射射频载波信号以启动电子标签工作，对标签返回的信号进行解调。采74HC4060的分频范围分别为8～1024、4096～32768;采用74HC4060对4MHz信号进行32分频得到125KHz载波信号。分频出来的载波信号通过天线对ID卡提供能量。