教仪开放使用控制系统小型化RFID模块设计.docVIP

教仪开放使用控制系统小型化RFID模块设计摘 要 基于P89LPC931微控制器和MF RC530读写芯片，为教仪开放使用控制系统设计一种小型、低功耗、低成本的高频RFID读卡模块，该模块可以通过RS232或SPI接口进行通信。详细说明模块的电路设计及通信规范，该模块可作为其他应用系统中的通用RFID读写模块。关键词 教仪开放使用控制系统；RFID模块；微控制器；读写芯片中图分类号：TN919 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2016）04-0038-04Design of Small Type RFID Module for Teaching Instrument Open Access Control System//PAN ShihuaAbstract Based on P89LPC931 microcontroller and MF RC530， a small type， low power consumption， low cost， high frequency RFID card reader module is designed for Teaching Instrument Open Access Control System. The module can communicate through RS232 or SPI interface. This article details the module circuit design and communication specification， and the module can be used for other application system as a general RFID read-write module.Key words teaching instrument open access control system； RFID Module； microcontroller； Read and Write Chip1 引言基于RFID的教仪开放使用控制系统（见图1），通过RFID授权进行教仪设备供电控制，从而实现教仪设备开放使用的目的。系统中包含一个教仪使用授权的RFID模块，该模块是一种低成本、小型通用、高可靠的高频RFID模块，可用于：1）应用系统的IC卡的发行和管理；2）本系统控制的IC卡识别与记录回写；3）其他RFID应用系统的通用读写模块。2 模块设计方案由于13.56 MHz高频RFID在校园、市民卡等公共应用中非常普及[1]，本系统采用ISO14443A协议的高频RFID。目前支持ISO14443A协议的RFID读写芯片很多，本系统采用NXP的MFRC530[2]。该芯片的应用已非常成熟，它利用先进的调制和解调概念，集成了13.56 MHz的被动非接触式通信方式和协议的所有类型，支持ISO14443A多层协议。内部的发送器部分不需增加有源电路就能够直接驱动近距天线（可达10 cm）；接收器部分则包含一个先进的解调和解码电路，用于ISO14443A兼容信号的应答；内部的数字部分负责ISO14443A帧及奇偶CRC错误检测。它支持用于验证MIFARE系列产品的快速CRYPTO1加密算法。模块的处理器采用NXP的P89LPC931微控制器，同一生产商的IC更好保证产品的可靠性。P89LPC931是8位微处理器，内含8 K字节可擦除程序存储器Flash和256字节RAM数据存储器，为2时钟的80C51内核，与标准80C51指令系统兼容，但它指令执行只需2～4个时钟周期，速度是标准80C51处理器的6倍，且集成了更多的系统级功能，从而有效减少模块的元器件数目和PCB面积，可以满足高集成度、低成本的应用需求。另外，本模块还提供SPI、RS232通信接口，并通过232-USB转换模块，可以直接和PC机的USB口通信。RFID读写模块的结构如图2所示。3 模块硬件设计控制器及外围电路 控制器采用28脚TSSOP小型封装的P89LPC931FDH，充分利用芯片内部资源，减少外围器件电路。采用片内独立振荡器的看门狗定时器，使用片内上电复位电路，低电平复位，不需要外接元件，且其片内的复位干扰抑制电路和复位计数器可有效防止不完全或虚假的复位。同时，采用其低电压掉电检测的功能，可在电源故障时做应急处理，如让系统安全关闭。采用片内RC振荡器，震荡频率设置为7.373 MHz，亦无需外接振荡器件。所有的端口均有LED驱动能力（20 mA），可根据需要将各端口编程设置为准双向、开漏输出、推挽输出或仅为输入功能，不用外接上拉电阻。控制器及外围电路如图3所示，外围器件极少[3]。RFID读写芯片及天线电路 RFID读写芯片电路图如图4所示