图2-17所示是基于MF RC500的非接触式IC卡读写器的系统结构框图。该系统主要由MCU、MF RC500、看门狗以及RS232通信模块组成。系统的工作方式是先由MCU控制MF RC500驱动天线对Mifare卡(也就是应答器接近式IC卡)进行读写操作。然后,根据所得的数据对其他接口器件进行响应操作。最后,与PC之间进行通信,并把数据传给上位机。系统MCU选用AT89C52主要是因为AT89C52开发简单,运行稳定。为了防止系统“死机”,系统中使用X5045作为看门狗。由于此系统的通信距离要求不是太远,故采用RS232通信模块与PC进行通信。
图2-17 IC卡读写器系统组成
1.天线的设计
由于MFRC500的频率是13.56MHz,属于短波段,因此可以采用小环天线。小环天线有方形、圆形、椭圆形、三角形等,本系统采用方形设计。读写器与标签间的等效电路图如图2-18所示,实际应用的标签天线如图2-19所示。
图2-18 读写器与标签间的等效电路图
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图2-19 标签天线
该天线的最大几何尺寸与工作波长之间没有一个严格的界限。对于13.6MHz的系统来说,天线的最大尺寸在50cm左右。在天线设计中,品质因数Q是一个非常重要的参数。对于电感耦合式RFID系统的读写器天线来说,较高品质因数会使天线线圈中的电流大些,由此可改善对接近式IC卡的功率传送。若以f0表示工作频率,那么通过品质因数就可以很容易计算出天线的带宽:
B=f0/Q
从式中可以看出,天线的传输带宽与品质因数成反比。因此,过高的品质因数会导致带宽缩小,从而减弱读写器的调制边带,这样可能导致读写器无法与卡通信。因此,一般系统的最佳品质因数应为10~30,最大不能超过60。
2.MFRC500与AT89S52的接口电路
图2-20为MFRC500与AT89S52的接口电路,图2-21为AT89S52与RS232接口电路。
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