8位微控制器在RF讀卡控制中的應(yīng)用

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(guò)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(lái)決定是否實(shí)現(xiàn)對(duì)各種控制過(guò)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。

    Abstract: The article describes how to use the 8-bit microcontroller as the controlling unit in a controlling system based on the RF ID reader. With the cooperation with transponder base station IC, the microcontroller can verify the ID code sent by the RF transponder and decide whether to trigger the controlling process or not.

    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(lái)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(lái)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(guò) 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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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。

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(guò)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(guò)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。