【正文】 濟可持續(xù)發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量、增強公共安全與國防安全等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，具有戰(zhàn)略性的重大意義。s daily lives, and will bee a basic technology of the future information society. Therefore, research, design and development of RFID systems has important theoretical and practical significance. Discusses the theoretical analysis of radio frequency identification system and card reader to the paper system, many of the key technology of radio frequency identification system, and the design of radio frequency identification reader. This paper firstly analyzes the basic principle of radio frequency identification technology, the research direction and application. In the full study of RF Card basic principle, technical characteristics, relevant international standards, and then put forward based on STC11F32 single chip RF card reader system design method. The design adopts MFRC522radio frequency read write module in STC11F32under the control of a singlechip microputer to realize Mifare card read and write access operations. The hardware part of the design including the MCU control circuit design, design of the RF module, Antenna circuit design, circuit design of the serial munication, voice prompts and display circuit design, including detailed discussion of the reader software design methods. Software design, including the microcontroller handler, the basic operation of the RF base station chip RC522, Mifare card operating procedures, voice prompts and display part of the program. The paper discussed the request response munication between the software implementation of the reader with Mifare card required, anticollision, election card, certification, read and write function module principle. Key words:RFID, reader, IC card, STC11F32, MFRC522 目錄 1 緒論 ……………………………………………………………… 5 課題研究的背景與意義 RFID 讀卡器國內(nèi)外現(xiàn)狀及前景 2 射頻識別系統(tǒng)技術(shù)及相關(guān)理論 …………………………………… 7 射頻識別系統(tǒng)原理 射頻識別系統(tǒng)組成 射頻識別系統(tǒng)的分類 非接觸式 IC 卡 S50 讀卡器的工作原理 3 非接觸式 IC 卡國際標(biāo)準(zhǔn)………………………………………… 10 TYPEA 的初始化和防沖突 4 讀卡器系統(tǒng)硬件設(shè)計…………………………………………… 14 MCU 控制部分 射頻部分 天線設(shè)計 聲音提示及顯示部分 5 讀卡器系統(tǒng)軟件驅(qū)動程序設(shè)計……………………………… 16 RC522 命令集的實現(xiàn) Mifare 卡操作程序設(shè)計 軟硬件的聯(lián)合測試運行 總結(jié)……………………………………………………………… 24 致謝 ………………………………………………………… 25 參考文獻 …………………………………………………… 26 附錄?????????????????????? 27 第一章 緒 論 課題研究的背景與意義 射頻識別技術(shù)是二十世紀(jì)九十年代興起的一種天線的、非接觸方式的自動識別技術(shù)，是近幾年發(fā)展起來的前沿科技項目。 硬件部分設(shè)計主要包括單片機控制電路設(shè)計，射頻模塊設(shè)計，天線電路設(shè)計，串行通信電路設(shè)計，聲音提示及顯示電路設(shè)計等，其中詳細(xì)討論了讀卡器的軟件設(shè)計方法。 論文系統(tǒng)地論述了射頻識別系統(tǒng)和讀卡器的理論分析，研究了射頻識別系統(tǒng)中的許多關(guān)鍵技術(shù)，并提出了射頻識 別讀卡器的設(shè)計方案。 畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的 RFID讀寫器設(shè)計 摘 要 射頻識別（ Radiofrequency identification ， RFID） ,又稱電子標(biāo)簽（ ETag），是一種利用射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)。 本文首先分析了射頻識別技術(shù)的基本原理、研究方向和應(yīng)用情況。軟件設(shè)計包括單片機處理程序，射頻基站芯片 RC522 的基本操作 、Mifare 卡操作程序設(shè)計、聲音提示及顯示部分程序等。該技術(shù)主要是利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)無接觸信息傳 遞并通過所傳遞的信息達到識別目的。 因此， RFID 技術(shù)已在世界各地得到廣泛的應(yīng)用，以美國、日本和歐洲的發(fā)達國家對該技術(shù)應(yīng)用研究已達到相當(dāng)高的水平，而我國處于豈不狀態(tài)，大多采用了引進的技術(shù)成果。 現(xiàn)在，射頻識別技術(shù)作為一種新型的自動識別技術(shù)，也將在中國很快地普及。目前第二代身 份證、公共交通等都廣泛采用了這項技術(shù)，超市如沃爾瑪采用電子標(biāo)簽管理商品。 國內(nèi) RFID 讀卡器按照應(yīng)用場合的不同出現(xiàn)全面發(fā)展的態(tài)勢，有讀寫器模塊便攜式讀寫器、超高頻（ UHF）讀寫器、高頻讀寫器、雙頻標(biāo)簽讀寫微波讀寫器、低頻讀寫器等各種各樣的產(chǎn)品供應(yīng)，這些產(chǎn)品有適合遠(yuǎn)距離讀寫、有近距離讀寫的。 // 本課題主要研究內(nèi)容及論文主要內(nèi)容 //在本課題主要研究 內(nèi)容中說明一下你所負(fù)責(zé)研究的重點內(nèi)容，即軟件設(shè)計 第二章 射頻識別系統(tǒng)技術(shù)及相關(guān)理論 射頻識別系統(tǒng)原理 從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型（初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞），在高頻段基于雷達探測目標(biāo)的空間耦合模型（雷達發(fā)射的電磁波信號碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達接收機）。電感耦合方式是低頻段近距離無接觸射頻識別的耦合方式。 ②標(biāo)簽（ Tag） RFID 標(biāo)簽是一種以無線方式傳送數(shù)據(jù)的信息載體形勢，它具有數(shù)據(jù)處 理及安全認(rèn)證等特有的優(yōu)點。 ③天線（ Antenna） 射頻識別系統(tǒng)中的天線用于產(chǎn)生磁通量，而磁通量用于向無源標(biāo)簽提供能量并在讀卡器和標(biāo)簽之間傳送信息。按照工作頻段來劃分， RFID系統(tǒng)可分為低頻、中高頻、超高頻和微波頻段?？ㄆ蠠o源（無任何電池），工作時的電源能量由卡片讀寫器天線發(fā)送電載波信號耦合到卡片上天線而產(chǎn)生電能，一般可達 2V 以上，供卡片上得 IC 工作?？ㄆ蟽?nèi)奸 8K(bit)EEPROM 存儲容量并劃分為 16個扇區(qū)，每個扇區(qū)劃分為 4個數(shù)據(jù)存儲塊，每個扇區(qū)可由多種方式的密碼來管理。 本文設(shè)計的讀卡器正是用于讀寫 Mifare1 IC S50 卡的應(yīng)用系統(tǒng)，可以對Mifare 1 IC S50 進行讀寫操作、電子錢包操作、密碼操作以及認(rèn)證方式設(shè)置等操作。 第三章 非接觸式 IC 卡國際標(biāo)準(zhǔn) 非接觸式 IC 卡以作用距離的不同而分為三個不同的標(biāo)準(zhǔn)。 非接觸式 IC讀卡器對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn) 近耦合 IC 卡的作用距離在 10CM 左右，目前絕大部分的民用系統(tǒng)都采用的是近耦合 IC 卡，因此本章著重介紹該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。 PCD 或 PICC 之間采用半雙工的通信方式，幀與幀之間的延時時間也在標(biāo)準(zhǔn) 里做了具體的規(guī)定。 UID 比特幀的定義將在售后介紹。 SEL 表示 CLn 的層疊級數(shù)，其編碼如 下表所示： SEL 的編碼 如果 PICC 已經(jīng)發(fā)送了完整的 UID，則該卡將是從準(zhǔn)備狀態(tài)轉(zhuǎn)為活動狀態(tài)，并在其 SAK 的響應(yīng)里表明 UID 是完整的。SAK的編碼如表所示。 防沖突流程 PCD 初始化和防沖突流程 如下圖 所示，包括以下步驟： ① PCD 指定防沖突命令 SEL 的代碼為 9 95 或 97，分別對應(yīng)于 UID CLUID CL2 或 UID CL3。 ⑤假如多余 1 張 PICC 發(fā)回應(yīng)答，則發(fā)生了沖突，假如不發(fā)生沖突，可跳過6~10。 ⑨只有這樣的 PICC，他們的 UID CLn 部分與 PCD 發(fā)送的有效數(shù)據(jù)位內(nèi)容相等，才發(fā)送出 UID CLn 的其余位。 ○13 與 40位的 UID CLn 匹配的 PICC，以 SAK 作為應(yīng)答。 RFID 卡讀寫設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)包括以下幾個部分（參見圖 3）： 圖 3 MCU 控制部分 MCU 是讀寫設(shè)備的數(shù)據(jù)處理控制核心。 射頻部分 射頻部分是非接觸式 IC 卡讀寫器的關(guān)鍵部件，通過該部分與非接觸式 IC卡進行數(shù)據(jù)通信。 MF RC522 利用了先進的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在 下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。接收器部分提供一個堅固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于處理 ISO14443A 兼容的應(yīng)答器信號。更高速的非接觸式通信，雙向數(shù)據(jù)傳輸速率高達 424kbit/s。通信協(xié)議； 天線設(shè)計 天線的作用就是產(chǎn)生磁通量，為卡片提供電源，在 讀寫設(shè)備和卡片之間傳送信息，天線的有效電磁場范圍就是系統(tǒng)的工作區(qū)域。 第五章 讀卡器系統(tǒng)軟件 驅(qū)動程序 設(shè)計 讀卡器硬件必須在軟件的控制下進行工作， 第四章 主要描述讀卡器系統(tǒng)軟件設(shè)計的原理， 讀卡器和 Mifare1 卡的通信的流程，系統(tǒng)的初始化、防碰撞、身份驗證和讀寫操作等模塊。另外，對載波調(diào)制電路，發(fā)送電路和解調(diào)、解碼電路的控制也相應(yīng)簡化，去掉了 校準(zhǔn)接收電路 I時鐘、 Q時鐘、校準(zhǔn)發(fā)送與接收時鐘相位等繁瑣的操作。下面給出 RC522命令集中 2個最基本命令 (Tranceive和 MFAuthent)執(zhí)行過程中可能遇到的通信狀態(tài)及處理。軟件處理的思路：通過 ComIrgReg 得到 RC522 內(nèi)部中斷狀態(tài) 。讀取 RC522 FIFO 中的所有數(shù)據(jù)，經(jīng)基帶編碼和數(shù)字載波調(diào)制后通過通信接口以射頻形式發(fā)送到 MIFARE 卡 。若超過設(shè)定的時間未得到卡片應(yīng)答，則中止與卡的通信，返回“卡無反應(yīng)”的錯誤信息。 需要注意的是， Tranceive 命令不能自動中止，在任何情況下從該命令返回時必須先執(zhí)行 IDLE 指令使 RC522 轉(zhuǎn)入空閑態(tài)。從本質(zhì)上講， MFAuthent是一條變相的 Tranceive 命令，其算法流程圖與圖 4一致。認(rèn)證模式有 A 密鑰認(rèn)證和 B密鑰認(rèn)證兩種，一般選用 A密鑰認(rèn)證。如果不進行請求操作，接下去的操作無法進行。當(dāng)多張Mifare 卡同時處于讀寫器天線作用范圍內(nèi)，讀寫器與一張 Mifare 卡進行通信，取得徐序列號。對指定序列號的卡進行選擇操作，選中的卡可以進一步同 RC522 進行通信，其余的卡 恢復(fù)到初始狀態(tài)。用戶首先要將正確的密鑰放入 RC522 的密鑰緩沖區(qū)中，然后比較 RC522 的密鑰緩沖區(qū)中存放的密鑰與 Mifare 卡尾塊中存放的密鑰是否相同，相同可以對 Mifare 卡進行下一步操作，不相同不允許對 Mifare 進行下一步操 作。 Char PcdAuthKey(unsigned char *pKeys) pKeys 輸入函數(shù) ,轉(zhuǎn)換后的密鑰。每次讀出 16 字節(jié)一塊的數(shù)據(jù)。每次寫入 16 字節(jié)一整塊數(shù)據(jù)。 操作成功返回 0. 7 值操作 當(dāng) Mifare 的塊的屬性設(shè)定為值塊時，可以進行值操作，值操作包括增加、減少取值、傳輸。 傳輸操作：將 Mifare 卡內(nèi)部中間寄存器的內(nèi)容傳送到 Mifare 卡的 EEPROM中。函數(shù)操作成功