8位微控制器在RF讀卡控制中的應(yīng)用

　　摘要： 基于射頻 ID reader 基站 IC，通過讀取射頻感應(yīng)卡中的 ID 碼并對(duì)其校驗(yàn)，根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果正誤來決定是否實(shí)現(xiàn)對(duì)各種控制過程的觸發(fā)，本文給出了采用 8 位 微控制器 設(shè)計(jì)的 RF 讀卡控制的應(yīng)用方案。

　　隨著國(guó)內(nèi)射頻讀卡控制市場(chǎng)的不斷發(fā)展，非接觸式射頻讀卡系統(tǒng)被應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域，智能門禁系統(tǒng)、汽車智能防盜報(bào)警裝置等都成為 RF讀卡控制的重要應(yīng)用領(lǐng)域，而摩托車引擎點(diǎn)火等傳統(tǒng)控制領(lǐng)域也開始采用RF讀卡控制系統(tǒng)。射頻讀卡控制的便捷和安全性實(shí)現(xiàn)了科技對(duì)傳統(tǒng)控制領(lǐng)域的發(fā)展的促進(jìn)，同時(shí)工業(yè)控制中的各種電磁干擾也對(duì)射頻讀卡微控制器提出了更加嚴(yán)格的抗干擾要求性能。為了迎合控制領(lǐng)域的這種需求，很多半導(dǎo)體廠商發(fā)展了眾多新技術(shù)極大改善了單片機(jī)的多項(xiàng)性能指標(biāo)，擴(kuò)大了8位單片機(jī)的應(yīng)用范圍。 本文介紹了采用 8bit單片機(jī)的RF讀卡控制系統(tǒng)的方案原理及實(shí)現(xiàn)。

    微控制器

    本方案中以 8位單片機(jī) 作為控制系統(tǒng)中的控制芯片，這里以微控制器 IC P89LPC932 為例，這是一款 8 位 FLASH 微控制器，采用六倍速 80C51 內(nèi)核。 P89LPC932 提供內(nèi)部 PWM 功能， I/O 口可承受 5V ，所有 PIN 腳均有 20mA 的 LED 驅(qū)動(dòng)能力。 P89LPC932A1 片內(nèi)有 512 字節(jié) E 2 PROM ，字節(jié)可擦除，本方案中被用來存放器件序列碼或系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。

    發(fā)射機(jī)應(yīng)答基站芯片

    發(fā)射機(jī)應(yīng)答基站芯片用于驅(qū)動(dòng)發(fā)射應(yīng)答系統(tǒng)的天線，將數(shù)據(jù)調(diào)制到天線信號(hào)上發(fā)送出去，檢測(cè)并解調(diào)發(fā)射 感應(yīng)器芯片 的響應(yīng)。

    感應(yīng)器（ transponder IC）

    感應(yīng)器芯片是非接觸式 R/W 辨識(shí)集成電路，連接到芯片上的單一天線線圈，被視為集成電路的電力驅(qū)動(dòng)補(bǔ)給和雙向信息的溝通接口。天線和芯片一起構(gòu)成應(yīng)答式卡片。在芯片內(nèi)部有存儲(chǔ)區(qū)，可以存儲(chǔ)相應(yīng)的卡片信息（如 ID 號(hào)等）。

    控制原理

    RF 基站模塊上電后會(huì)通過 440uH 的線圈發(fā)射 134.2kHz 電磁波，當(dāng) RF 感應(yīng)卡 進(jìn)入這個(gè)電磁場(chǎng)中時(shí)，會(huì)自動(dòng)將電磁能轉(zhuǎn)化為電能并自行充電。當(dāng) RF 卡充電完畢后， P89LPC932 將控制基站模塊解碼、讀取存于射頻卡中的 ID 碼，并將它與存于微控制器內(nèi)部的 EEPROM 中的 ID 碼比較，如果兩者相同則微控制器會(huì)發(fā)出 PWM 信號(hào)控制點(diǎn)火過程，啟動(dòng)引擎，如果不一致，則發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào) ( 如指示燈閃動(dòng) ) 。

圖 1

　　方案介紹

    硬件設(shè)計(jì)部分

    在系統(tǒng)方案中，硬件部分包括以下部分：信號(hào)接收部分（包括接收天線，基站芯片），核心控制部分（控制芯片），狀態(tài)指示部分（指示燈）。其中信號(hào)接收部分通過天線線圈和 ID 卡進(jìn)行信號(hào)交互，解調(diào)、編解碼及為卡充電，控制芯片則負(fù)責(zé)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，指示燈進(jìn)行各種狀態(tài)的指示（如異常狀態(tài)指示等）。以下從具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)介紹。

圖 2

　　1．IO驅(qū)動(dòng)

    由于本方案中所采用的基站芯片為 5V（VDD）供電，其邏輯輸入 (控制信號(hào)管腳TXCT, 數(shù)據(jù)信號(hào)管腳SCIO)的最小輸入高電平為: V HIGH =0.7*V DD =0.7*5V=3.5V ， 高于 P89LPC932的邏輯高電平3.3V。在這個(gè)方案中，從圖3中可以看出，TXCT腳通過一個(gè)NPN管將邏輯高電平抬高，當(dāng)P89LPC932的P0.0腳高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，TXCT腳為低電平。反之，P0.0輸出低電平時(shí)三極管截止，TXCT腳為高電平（>3.5V），通過這種設(shè)計(jì)使微控制器輸出的高電平信號(hào)能夠被基站芯片識(shí)別。