【正文】 片復(fù)位狀態(tài)為其預(yù)置初始值 。 其主要性能如下 : ●載波頻率為 ； ●集成了編碼調(diào)制和解調(diào)解碼的收發(fā)電路 ； ●天線驅(qū)動(dòng)電路僅需很少的外圍元件 ， 有效距離可達(dá) 10cm； ●內(nèi)部集成有并行接口控制電路 ， 可自動(dòng)檢測(cè)外部微控制器 (MCU)的接口類型 ； ●具有內(nèi)部地址鎖存和 IRQ 線 ， 可以很方便地與 MCU 接口 ； ●集成有 64 字節(jié)的收發(fā) FIFO 緩存器 ； ●內(nèi)部 寄存器 ,命令集 ,加密算法可支持 TYPE A 標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)功能 ， 同時(shí)支持 MIFARE類卡的有關(guān)協(xié)議 ； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 ●數(shù)字 、 模擬 、 發(fā)送電路都有各自獨(dú)立的供電電源 ； 基于以上特點(diǎn) ， 用 MF RC500 極易設(shè)計(jì) TYPE A 型卡的讀寫器 ， 可廣泛用于非接觸式公共電話 ， 儀器儀表 ， 非接觸式手持終端等領(lǐng)域 。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的并行 — 串行轉(zhuǎn)換。方便的并行 接口可直接連接到任何 8位微處理器，給讀卡器 /終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。 MFRC500 內(nèi)部 有完善的中斷系統(tǒng)，其中包括內(nèi)部定時(shí)器中斷、發(fā)送器中斷、 CRC 效驗(yàn)中斷、 E2PROM 中斷、接收器中斷、命令寄存器中斷、 FIFO 緩沖區(qū)的空和滿中斷等等，相關(guān)的中斷源都可以通過 IRQ 腳上的信號(hào)觸發(fā)微處理器產(chǎn)生中斷，這就使微處理器的軟件更為有效。目前在中國(guó)的市場(chǎng)上，非接觸式 IC 卡主要的廠商有：中國(guó)的華虹、復(fù)旦微電子、以及荷 蘭 Philips、瑞士 LEGIC、法國(guó)意法半導(dǎo)體（ ST）、日本索尼等，其中基于 Philips 公司 MIFARE 芯片的產(chǎn)品在市場(chǎng)上占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 表 24 控制塊結(jié)構(gòu) A0 A1 A2 A3 A4 A5 FF 07 08 09 B0 B1 B2 B3 B4 B5 密碼 A（ 6 字節(jié)） 存取控制（ 4 字節(jié)） 密碼 B（ 6 字節(jié)） 控制屬性 每個(gè)扇區(qū)的用戶密碼和存取控制條件都是獨(dú)立設(shè)置的，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定各自的密碼及存取控制。其他各扇區(qū)的塊 0，塊 1，塊 2 為數(shù)據(jù)塊，用于存貯用戶數(shù)據(jù)；塊 3 為各扇區(qū)控制塊，用于存放密碼 A，存取控制條件設(shè)置，密碼 B。讀寫器向射頻卡發(fā)送一組固定頻率的電磁載波，卡片內(nèi)有一個(gè) LC 串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)送的頻率相同，在電磁波的激勵(lì)下， LC 諧振電路產(chǎn)生共振，從而 使電容內(nèi)產(chǎn)生電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖茫瑢㈦娙輧?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ)，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到 2V 時(shí)，此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收讀寫器的數(shù)據(jù)。 射頻卡的結(jié)構(gòu) MIFARE 射頻卡的核心是 Philips 公司推出的一種射頻／雙界面卡技術(shù)的 MIFARE 1 IC S50 系列微晶片，它確定了卡片的特性以及卡片讀寫器的諸多性能，目前占據(jù)世界射頻卡市場(chǎng) 80％的份額 。 每張卡片內(nèi)設(shè)單一序號(hào)，無法仿冒。 非接觸型本身是無源體，當(dāng)讀寫器對(duì)卡進(jìn)行讀寫操作時(shí)， 讀寫器發(fā)出的信號(hào)由兩部分疊加組成：一部分是電源信號(hào)，該信號(hào)由卡接收后，與其本身的 L/C 產(chǎn)生諧振， 產(chǎn)生一個(gè)瞬間能量來供給芯片工作。 這提高了應(yīng)用的并行性 ， 無形中提高 系統(tǒng)工作速度 。 MIFARE 卡主要芯片有Philips MIFARE S50、 S70 等。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 基于 MFRC500 的讀卡器采用的通信標(biāo)準(zhǔn)是 ISO/IEC 14443A。這樣，在需要頻繁讀 /寫卡的場(chǎng)合就很不方便，而且 IC卡的觸點(diǎn)暴露在外，容易損壞和搞臟而造成接觸不良。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的時(shí)候，美國(guó)就曾把標(biāo)簽安裝到每個(gè)士兵的袖口中，用于觀察士兵的在戰(zhàn)場(chǎng)上的方位，如果遇到襲擊，通訊方式又被破壞的情況下，指揮中心就利用閱讀器向外發(fā)出信號(hào)，根據(jù)士兵身上的標(biāo)簽反饋回來的數(shù)據(jù)確定其所在的位置后，就可以很快的做出反應(yīng)。 商品防偽 在標(biāo)簽的制作的時(shí)候，會(huì)在它的 ROM中寫進(jìn)一個(gè)全球唯一的序列號(hào)。 射 頻識(shí)別技術(shù)是否能夠成功的應(yīng)用于物流與供應(yīng)鏈的管理在于能否將射頻識(shí)別技術(shù)整合到物質(zhì)基礎(chǔ)之上，而這又要考慮到被識(shí)別物體的形狀、物理性質(zhì)、移動(dòng)的速度、標(biāo)簽的成本以及系統(tǒng)所處的環(huán)境等問題。 RFID 小可用于門禁控制、文件管理；大可用于提高供應(yīng)鏈的 可視化程度，確保國(guó)家、軍隊(duì)的物資供應(yīng)；日常生活中可用于身份識(shí)別、電子付費(fèi)；生產(chǎn)中可用于裝配線的自動(dòng)化。最后介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件部分， 重點(diǎn)介紹了 RC500 的主要特性 以及與 Mifare1 非接觸 IC 卡數(shù)據(jù)通信的一些重要模塊 ，最后 介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件部分 和相關(guān) PCB 電路圖 ， 并 實(shí)際測(cè)試證明該讀寫器完成了基本功能，運(yùn)行穩(wěn)定。介紹了 Type A 型常用的卡片 MF1 IC S50 和對(duì)應(yīng)讀卡器的設(shè)計(jì)方法和電路 (使用專用射頻讀卡集成芯片 RC500)，并詳細(xì) 闡述了系統(tǒng)各個(gè)模塊的組成和原理， 給出了天線的設(shè)計(jì)規(guī)范 ， 然后根據(jù)課題要求詳細(xì)介紹了自主設(shè)計(jì)的一款 Type A 型讀卡器的核心部件 — 射頻模塊的實(shí)現(xiàn)方案和具體電路。 一套完整的 RFID 系統(tǒng) , 是由閱讀器 ， 電子標(biāo)簽 （ 也就是所謂的應(yīng)答器 ），天線 及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部 分 所組成 , 其工作原理是閱讀器發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給應(yīng)答器 , 用以驅(qū)動(dòng)應(yīng)答器電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)閱讀器便依序接收解讀數(shù)據(jù) , 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理 。射頻識(shí)別 技術(shù)在各行各業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用大體可以分為以下幾類： 物流管理 目前射頻識(shí)別技術(shù)在物流，特別是在供應(yīng)鏈方面的應(yīng)用，可以讓商場(chǎng)管理者很好的河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 2 管理自己的庫存，使得不會(huì)出現(xiàn)商品脫銷的情況，針對(duì)商品的銷售情況還可以 讓商家提前做出一些銷售策略，通知商家什么時(shí) 候該跟供應(yīng)商聯(lián)系等。 ⑤ 由于一些特殊環(huán)境的外界干擾比較大，或者是系統(tǒng)本身的要求，所以在這一類環(huán)境中的安裝系統(tǒng)的時(shí)候，也要選取合適的頻段。目前射頻識(shí)別技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，可以說美國(guó)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在其他國(guó)家前面的?，F(xiàn)在常見的是接觸式 IC卡，這類卡的讀寫操作速度較慢，操作也不方便，每次讀寫時(shí)必須把卡正確地插入到讀寫器的口槽才能完成數(shù)據(jù)交換。隨著技術(shù)的進(jìn)步， PHILIPS 公司現(xiàn)在生產(chǎn)了功能及性能更好的讀卡芯片 (例如 :MFRC500)，我們就是以這種芯片為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)和開發(fā) Mifare 射頻卡讀寫器。當(dāng)卡片靠近讀寫器表面時(shí)即可完成對(duì)卡中數(shù)據(jù)的讀寫操作，成功地解決了無源和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。 （ 3） 防沖突 非接觸式卡中有快速防沖突機(jī)制 ， 能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾 ， 因此，讀寫器可以 “ 同時(shí) ” 處理多張非接觸式 。非接觸式的讀寫過程，通常由 非接觸型與讀寫器 之間通過無線電波來完成讀寫操作。 讀取距離依需求可分 CM、 10 CM兩種規(guī)格。非接觸式 IC 卡大多應(yīng)用在交通工具儲(chǔ)值卡或大型民營(yíng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用的儲(chǔ)值卡停車及門禁考勤管理和大型會(huì)議報(bào)到卡。 L 1L 2P C D P I C C負(fù)載電阻線 圈 電 阻 圖 21 耦合回路等效電 MIFARE 射頻卡由天線和 ASIC（ 專用集成電路 ） 組成，天線是只有幾組繞線的線圈，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 8 卡上的 ASIC由一個(gè)高速 （ 波特率 106kbit／ s） 的 RF 接口，一個(gè)控制單元和一個(gè) 8K 位EEPROM 組成。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 9 第 0 扇區(qū)的塊 0(即絕對(duì)地址塊 0)用于存放芯片商，卡商相關(guān)代碼，已經(jīng)固化不可更改。在存取控制中每個(gè)塊都有相應(yīng)的三個(gè)控制位，控制位在每個(gè)扇區(qū)的塊 3 中，其 控制塊結(jié)構(gòu) 如表 24所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 12 3 MFRC500 芯片 RC500 芯片的簡(jiǎn)介 不 同類型的非接觸 IC卡，由于采用的通信協(xié)議不同，相應(yīng)的射頻讀寫芯片也不同 ，如表 31 所示 。同時(shí)還有 8*64 位的 FIFO 緩沖區(qū)，它緩沖微處理器和 MFRC500 之間輸入和輸出的數(shù)據(jù)流。此外，它還支持快速 CRYPTOI 加密算法，用于驗(yàn)證 Mifare 系列產(chǎn)品。即使采用成本非常低的器件也能滿足高速非接觸式通信的要求。 MFRC500 是 Philips 公司生產(chǎn)的高集成度 TYPE A 讀寫器芯片 。 微控制器 MCU通過對(duì)內(nèi)部寄存器的寫和讀 ， 可以預(yù)置和讀出系統(tǒng)運(yùn)行狀況 。 一個(gè)密鑰字節(jié)的 8 位必須分開存放 ， 若設(shè)密鑰 8 位為 K7， K6,??K0 ， 則存放在兩個(gè)相鄰字節(jié)時(shí)為 k7k6K5K4K7K6K5K4 和K3K2K1K0K3K2K1K0， 例如密鑰字節(jié)為 A0H時(shí) ， 則存放內(nèi)容為 5AH， F0H 兩個(gè)字節(jié) 。 0 頁寄存器 InterruptEn 的相應(yīng)位 ， 讀 /寫屬性用于相應(yīng)中斷請(qǐng)求使能設(shè)置 。 已調(diào)或無調(diào)制載波均可由寄存器 TxControl 控制 b. 接收電 路 載波解調(diào)采用正交解調(diào)電路 ， 正交解調(diào)所需的 I和 Q時(shí)鐘兩者相差為 90176。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 16 命令 設(shè)置 MC RF500 的性能由內(nèi)部狀態(tài)機(jī)保證 ， 狀態(tài)機(jī)可以完成命令功能 。方便的并行接口可與各種 8 位微處理器直接連接，給讀寫卡器終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。 MFRC500通過 TX1 和 TX2 發(fā)送 的能量載波。電源振蕩器緩沖輸出 晶振通過快速片內(nèi)緩沖區(qū)連接到 OSCIN 和 OSCOUT，如果器件采用河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 17 外部時(shí)鐘，可從 OSCIN 輸入 。 ALE（ 21腳）：地址鎖存允許引腳，輸入，高電平有效。在這個(gè)電容另一端，接有一個(gè)單向?qū)щ姷碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ)。 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式 微控制器 （ Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直 到現(xiàn)在還在廣泛使用。 單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于 嵌入式系統(tǒng) ，因此它得到了最多的應(yīng)用。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了 I/O設(shè)備。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 21 特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。 在單片機(jī)選型的過程中主要考慮了單片機(jī)的計(jì)算速度、處理能力、 穩(wěn)定性、定時(shí)器和中斷資源、片內(nèi)集成的 ROM 大小等因數(shù)。 由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前 占統(tǒng)治地位的 軟件 還是最低級(jí) 匯編 語言，它是除了 二進(jìn)制 機(jī)器碼以上最低級(jí)的語言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡(jiǎn)單，就是單片機(jī)沒有家用計(jì)算機(jī)那樣的 CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的 存儲(chǔ)器 件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過 10 元即可，用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。而 個(gè)人電腦 中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。而傳統(tǒng)的 8 位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍。 INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 讀卡器用 STC89C52RC作為單片機(jī)主控制器。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 18 讀寫器的基本原理簡(jiǎn)介 非接觸式 IC 卡讀寫器以射頻識(shí)別技術(shù)為核心，讀寫器內(nèi)主要使用專用的讀寫處理芯片，它是讀 /寫操作的核心器件，其功能包括調(diào)制、解調(diào)、產(chǎn)生射頻信號(hào)、安全管理和防碰撞機(jī)制。 NCS（ 9腳）：片選信號(hào)，選擇 RC500 的并行微控制器 接 口。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)從高到低的電平跳變時(shí) RC500復(fù)位，即當(dāng)該引腳為高時(shí)， RC500停止工作；為低電平， RC500 才能正常工作。 （ 1） 電源類引腳 EMC 特性和信號(hào)解耦方面達(dá)到最佳性能，器件使用 3 個(gè)獨(dú)立的電源 ： TVDD， TVSS（ 6 腳， 8腳） ： 天線驅(qū)動(dòng)部分的單獨(dú)電源。 要訪問一個(gè) Mifare 類卡的數(shù)據(jù) ， 首先要完成認(rèn)證 ， Mifare 卡的認(rèn)證采用三次認(rèn)證的過程 ， 若需了解三次認(rèn)證過程 ,請(qǐng)參閱參考文獻(xiàn) ， 這個(gè)過程可由自動(dòng)執(zhí) 行Authbent1 和 Authbent2 命令來實(shí)現(xiàn) 。 這種組合可借助 MFIN 和 MFOUT 引腳和相關(guān)寄存器來控制實(shí)現(xiàn) 。 微處理器可借助于定時(shí)器完成有關(guān)定 時(shí)任務(wù)的管理 。FIFOLength 寄存器用于指示 FIFO 緩沖器的字節(jié)存儲(chǔ)量 ， 寫時(shí)增量 ， 讀時(shí)減量 。 EEPROM 存貯器 MFRC500 的 EEPROM 共有 32 塊 ， 每塊 16