RFID读卡器的设计【摘要】射频识别技术（RFID）是利用感应无线电波或者微波能量进行非接触双向通信，达到识别及数据交换目的的自动识别技术。本文阐述了一种基于IC卡RFID读卡器的设计方法，系统硬件由13.56MHZ的RFID读卡模块,飞思卡尔S08系列单片机,液晶模块组成，运用了RFID的原理,通过对IC 卡的操作实现读取卡号的功能，并通过液晶显示读卡信息。文章中作者给出了系统的软硬件设计，并分析了系统中存在的一系列问题和解决方法。【关键词】RFID，IC卡，S08单片机【Abstract】Radio frequency identification (RFID) is the use of induction wireless waves or microwave energy non-contact two-way communication, to identify and data exchange purpose automatic identification technology. This paper expounds a kind of RFID reader based on IC card design method, the system hardware 13.56 MHZ RFID by reading card modules and freescale S08 series of SCM, through the operation of IC card number function, realization and read through liquid crystal displayed reading card information. Article the author gives the system hardware and software design, and analyzes a series of problems existing in the system and the solving methods 【KeyWords】RFID，IC，MCU目录第1章 概述11.1 引言11.2国内外RFID研究现状11.3课题研究任务及工作安排2第2章 RFID的实现原理32.1 智能卡介绍32.1.1 IC卡的概述32.1.2 ID卡的概述42.1.3 IC卡与ID卡的区别42.2 RFID的原理与使用52.2.1 RFID的概述52.2.2 RFID的原理52.2.3 RFID的工作流程5第3章 系统硬件组成与实现方法63.1系统硬件组成总体设计63.2单片机系统的设计与实现63.2.1 S08单片机概述63.2.2 晶振电路73.2.3 复位电路83.31602液晶显示的实现93.3.1 液晶显示原理103.3.2 1602LCD的指令说明及时序103.3.3液晶与单片机电路连接103.4 TX522B模块的原理与使用113.4.1 TX522B概述113.4.2 TX522B读卡模块外围电路设计13第4章系统软件原理与实现方法154.1 系统软件总体设计与结构154.2 SCI通信的设置164.3液晶显示与实现方法164.4读卡模块的数据传输协议184.4.1控制字符定义184.4.2 数据通信帧描述184.4.3 读卡模块实现函数194.4.4TX522B常用命令集20第5章系统测试与实验结果215.1 实验测试215.2 实验结论与分析21第6章 总结与展望22致 谢23参考文献24附录 电路原理图25 24 第1章 概述1.1 引言RFID射频识别技术是利用感应，无线电波或者微波能量进行非接触双向通信，达到识别及数据交换目的的自动识别系统。一套完整的RFID系统, 是由阅读器，电子标签（也就是所谓的应答器），天线及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电波能量给应答器, 用以驱动应答器电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。RFID典型应用包括：在物流领域用于仓库管理、生产线自动化、日用品销售；在交通运输领域用于集装箱与包裹管理、高速公路收费与停车收费；在农牧渔业用于羊群、鱼类、水果等的管理以及宠物、野生动物跟踪：在医疗行业用于药品生产、病人看护、医疗垃圾跟踪；在制造业用于零部件与库存的可视化管理；RFID还可以应用于图书与文档管理、门禁管理、定位与物体跟踪、环境感知和支票防伪等多种应用领域。1.2国内外RFID研究现状作为一项具有广泛应用前景的技术，RFID产品近年来已经被广泛应用到社会，经济，国防等众多领域，在物流与供应链管理，防伪和安全控制，交通管理与控制，生产管理与控制方面发挥了重要的作用，并提升了现代服务行业，生产制造，商业流通，交通运输，医药，军事，邮政，烟草，煤炭等行业的管理效率和商业的价值。随着RFID技术的不断发展，可以解决供应链管理中的多目标识读的可靠性问题，与其他无线通信技术进一步融合，最终将形成一个连通物流与信息流的RFID信息网络和无所不在的无线传感网。可以预测，RFID技术将会成为21世纪改变人类生活的一项重要的技术。相较于欧美等发达国家或地区，我国在RFID产业上的发展还较为落后。目前，我国RFID企业总数虽然超过100家，但是缺乏关键核心技术，特别是在超高频RFID方面。从包括芯片、天线、标签和读写器等硬件产品来看，低高频RFID技术门槛较低，国内发展较早，技术较为成熟，产品应用广泛，目前处于完全竞争状况；超高频RFID技术门槛较高，国内发展较晚，技术相对欠缺，从事超高频RFID产品生产的企业很少，更缺少具有自主知识产权的创新型企业。因此看来RFID在我国还是有很大的发展前景。1.3课题研究任务及工作安排该课题主要任务是利用射频识别技术（RFID）完成基于IC卡RFID读卡器的设计，通过对IC 卡的操作实现读取卡号的功能，并通过液晶显示读卡信息。就该任务确定了以下工作安排：第一步：确定设计方案，全方位考虑RFID读卡器制作流程以及需要涉及的各个方面，做好材料准备工作。第二步：硬件设计，系统硬件由13.56MHZ的RFID读卡模块和飞思卡尔S08系列单片机组成。第三步：软件设计，系统软件由系统初始化模块,IC卡读取与识别模块,数据传输模块,数据显示模块组成。第四步：调试，将作出的实物进行调试，使其最终出效果。第2章 RFID的实现原理2.1 智能卡介绍智能卡是内嵌有微芯片的塑料卡的通称,通常是一张信用卡的大小。有包含RFID芯片的,也有加上热敏膜技术的,实现可视功能的,卡片具有存储信息的功能,能实现智能功能作用。2.1.1 IC卡的概述IC 卡（Intergrated Circuit Card，集成电路卡），又称为智能卡（Smart Card）。它将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡片的形式，其外形与名片类似,非接触式IC卡按照频率不同分为低频卡(125KHZ),高频卡(13.56MHZ),超高频卡(860MHZ - 960MHZ)。图2-1 智能卡IC卡工作的基本原理是：射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个IC串联协振电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC协振电路产生共振，从而使电容内有了电荷；在这个电荷的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据 图2-2卡片内部结构 图2-3卡芯片功能框图2.1.2 ID卡的概述ID卡全称为身份识别卡（Identification Card），是一种不可写入的感应卡，含固定的编号，主要有台湾SYRIS的EM格式、美国HIDMOTOROLA等各类ID卡。ID卡与磁卡一样，都仅仅使用了“卡的号码”而已，卡内除了卡号外，无任何保密功能，其“卡号”是公开、裸露的。所以说ID卡就是“感应式磁卡”。2.1.3 IC卡与ID卡的区别1.安全性IC卡的安全性远大于ID卡。ID卡内的卡号读取无任何权限，易于仿制。IC卡内所记录数据的读取、写入均需相应的密码认证，甚至卡片内每个区均有不同的密码保护，全面保护数据安全，IC卡写数据的密码与读出数据的密码可设为不同，提供了良好分级管理方式，确保系统安全。2.可记录性ID卡不可写入数据，其记录内容（卡号）只可由芯片生产厂一次性写入，开发商只可读出卡号加以利用，无法根据系统的实际需要制订新的号码管理制度。IC卡不仅可由授权用户读出大量数据，而且亦可由授权用户写入大量数据（如新的卡号、用户的权限、用户资料等），IC卡所记录内容可反复擦写。3.存储容量 ID卡仅仅记录卡号；而IC卡（比如Philipsmifare1卡）可以记录约1000个字符的内容。4.脱机与联网运行由于ID卡卡内无内容，故其卡片持有者的权限、系统功能操作要完全依赖于计算机网络平台数据库的支持。而IC卡本身已记录了大量用户相关内容（卡号、用户资料、权限、消费余额等大量信息），完全可以脱离计算机平台运行，实现联网与脱机自动转换的运行方式，能够达到大范围使用、少布线的需求。IC卡能集成复杂的密钥认证与身份鉴别逻辑，必将取代以前的磁卡、ID卡（即感应式“磁卡”）。由于ID卡系统固有的无密钥认证、可读不可写、需完全依赖网络运行的缺陷，所以，它已不适应当今一卡通日益增长的需求，必然只能作为过渡性产品会象众所周知的磁卡一样被逐步淘汰。ID卡不断被淘汰的过程，伴随的必然是智能IC卡一卡通蓬勃发展的过程！2.2 RFID的原理与使用 2.2.1 RFID的概述RFID射频识别技术是利用感应，无线电波或者微波能量进行非接触双向通信，达到识别及数据交换目的的自动识别系统。一套完整的RFID系统, 是由阅读器，电子标签（也就是所谓的应答器），天线及应用软件系统三个部份所组成。2.2.2 RFID的原理标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即 Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。2.2.3 RFID的工作流程(1）读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射；（2）当电子标签进入发射天线的工作区时，电子标签被激活，将自身信息的代码经天线发射出去；（3）系统的接收天线接