袁樂民

摘要：設(shè)計(jì)一種基于MF RC522的射頻讀卡器，工作頻率為13.56MHz。電路控制的核心部分采用STM32單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，射頻信號(hào)發(fā)送與接收采用集成射頻讀寫芯片MF RC522完成，RS232串口實(shí)現(xiàn)了讀卡器與上位機(jī)的通信連接，測(cè)量了周圍無金屬物時(shí)的最大讀卡距離為60mm，高于MF RC522數(shù)據(jù)手冊(cè)中給定的最大典型操作距離50mm，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：RFID 讀卡器 RC522 上位機(jī) 電路

中圖分類號(hào)：TP391.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）12-0168-02

RFID（Radio Frequency Identification）即射頻識(shí)別技術(shù)，是一種無線通信技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一，具有體積小、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、安全性高等諸多優(yōu)點(diǎn)[1]。目前RFID技術(shù)已涉及人們?nèi)粘Ｉ罴肮I(yè)生產(chǎn)等各個(gè)方面。

本文設(shè)計(jì)了一種RFID讀卡器，采用STM32單片機(jī)、MF RC522集成射頻讀寫芯片，通信頻率為13.56MHz，通過RS232串口實(shí)現(xiàn)了讀卡器與上位機(jī)的通信，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

1 讀卡器硬件電路

讀卡器硬件電路主要包括微控制器電路、射頻電路和天線電路三部分，其中STM32微處理器與MF RC522之間的通信接口為SPI方式，PCB天線和電子標(biāo)簽內(nèi)的線圈以非接觸的方式耦合，實(shí)現(xiàn)能量和數(shù)據(jù)的傳輸。

1.1 射頻模塊MF RC522及天線電路

射頻模塊MF RC522是整個(gè)讀卡器的核心，它是射頻卡與單片機(jī)通信的橋梁。MF RC522是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成度讀寫卡系列芯片。是NXP 公司針對(duì)“三表”應(yīng)用推出的一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡芯片，是智能儀表和便攜式手持設(shè)備研發(fā)的較好選擇。讀卡器的所有功能都將通過MF RC522來完成，如射頻信號(hào)的產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)等。MF RC522與MIFARE1卡通過射頻場(chǎng)來完成連接與數(shù)據(jù)交換。IC卡和MF RC522之間的數(shù)據(jù)傳輸和能量傳遞的過程其實(shí)是兩個(gè)線圈之間的耦合，從讀卡器發(fā)射給卡的數(shù)據(jù)信息在調(diào)制前采用的是米勒編碼，而從卡到讀卡器的數(shù)據(jù)信息采用的是曼徹斯特編碼[10]。射頻模塊電路原理圖設(shè)計(jì)如圖1所示。

電路中MF RC522所使用電源為3.3V。MF RC522通過硬件（EA引腳接地）設(shè)置成串口模式（UART模式），通過SDA與IRQ和微處理器進(jìn)行通信。27.12MHz晶體振蕩器提供時(shí)鐘頻率。通過TX1與TX2連接天線電路。

1.2 STM32F103C8T6微處理器電路

系統(tǒng)所使用的控制核心為STM32F103C8T6微處理器，其工作電源為直流+3.3V。在其電源端串接電感L1、并接電容C13、C14，用以濾除高頻噪聲，消除自激振蕩。STM32單片機(jī)采用8MHz頻率的時(shí)鐘。通過PA2、PA3端口連接到MAX232電路，完成與上位機(jī)的通信。PA9、PA10端口連接到RC522，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與RC522的通信。圖2為STM32單片機(jī)電路原理圖。

2 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)了一種基于MF RC522的RFID讀卡器，包括微控制器電路、射頻電路和PCB天線.讀卡器可讀取射頻卡片的卡號(hào)和塊內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并通過串行口接收上位機(jī)命令或向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，讀卡器狀態(tài)和讀卡過程用LED和蜂鳴器指示。測(cè)量了周圍無金屬物時(shí)的最大讀 卡距離為60mm，高于MF RC522數(shù)據(jù)手冊(cè)中給定的最大典型操作距離50mm，達(dá)到設(shè)計(jì)要求.讀卡器的電路原理圖、天線的阻抗匹配方法以及天線的尺寸等參數(shù)對(duì)于非接觸式讀卡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王毅.物聯(lián)網(wǎng)與城市建設(shè)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012：217.

[2]孫永飛.基于ARM的RFID讀卡器設(shè)計(jì)[D]. 南京：南京理工大學(xué)，2007.

[3]劉玉潔，王秀梅.基于MFRC522的RFID讀卡器設(shè)計(jì)[J].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012.6：616.

[4]蔣皓石，張成，林嘉宇.無線射頻技術(shù)及其應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2005年第5期.

[5]劉雙虎.單片機(jī)控制的射頻讀卡器的設(shè)計(jì)[D].成都：電子科技大學(xué)，2007.endprint