RFID(Radio Frequency Identification)技术,无需接触只需通过无线射频信号即可自动识别并获得特定对象的数据,整个过程并不需要人工的干预,是一种自动识别技术。在射频领域,把电磁波按频率划分为6大部分。RFID主要工作在3个频段上;低频(30300 kHz主要用在短距离低成本的应用中,如门禁控制,校园卡等),高频(330 MHz用于需要传输大量数据的系统)和超高频(300 MHz3 GHz用于需要较长的读写距离和高度写速度的场合,如高速公路收费系统中)。近年来,随着RFID技术的迅速发展,同时由于其具有标签体积小、寿命长、移动识别、可工作于各种恶劣环境等优点,RFID技术广泛应用于公共安全、生产管理、物流管理、交通管理等多个领域。
本文所设计的移动式远距离读卡器采用2.4GHz+13.56 MHz的双频段模式,一方面使用13.56 MHz射频技术读取职工IC卡的ID号,这种做法便于兼容职工原有的IC卡,从而在降低成本的同时减少了额外携带一张卡带来的繁琐。另外一方面由于2.4GHz射频技术具有传输距离远(可达到1020m);采用专用数据通道干扰少并搭载有跳频技术和数据加密从而传输信号稳定;属于免费频段无需当局许可即可使用等优点,从而可以可以使整个系统实现目标功能。
1 读卡器的系统组成
整个考勤系统由读卡器,接收器,上位机3部分组成。读卡器主要负责读取IC卡中的信息,并通过2.4 G无线通信将数据发送到接收端。接收端收到读卡器发送来的信息后,通过串口将数据传送给上位机,卡片信息的最终处理由上位机完成。本文主要完成读卡器的设计。移动式RFID读卡器属于便携式设备,由电池供电,因此低功耗,高性能价格比的原则贯穿于整个设计之中。读卡器的组成框图如图1所示。
STC89C52RC与RC522,NRF24L01+之间都使用SPI方式通信,具体接口电路将在下面一节中详细介绍。人机互动通过键盘和1602液晶得以实现,从而使读卡器具有更加好的用户体验度。上位机通过串口获得MCU的数据。
2.1 主控芯片STC89C52RC的硬件电路设计
STC89C52是STC公司研发的一种基于51内核微控制器,其特点是速度快、功耗低、抗干扰能力强,单指令代码完全兼容传统8051单片机,且ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),免去了使用专用编程器,仿真器带来的不必要的麻烦,可通过串口(RXD/P3.0,TXD/ P3.1)直接下载用户程序,速度非常快仅需要几秒钟,这些特点非常有利于产品的开发,同时缩小了产品的体积,大幅度缩减了产品的成本,非常有利产品迅速占有市场。其外围电路结构设计如图2所示。