基于RFID的考勤系统.docVIP

随着电子信息技术的发展，智能卡(IC卡)已经在我们的生活中随处可见。射频识别卡(简称射频卡、RFID卡)诞生于20世纪90年代初，正逐渐取代传统的接触式IC卡，成为智能卡领域的新潮流。RFID卡由于成功地结合射频识别技术和IC卡技术，解决了无源(卡内无电池)和免接触的难题，因此，具有磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点。RFID卡由IC芯片、感应天线组成，完全密封在一个标准PVC卡片中，无外露部分(见图1)。在学生考勤系统的设计中，利用无线射频识别技术(RFID)，可实现对学生进行考勤、记录等功能。? 1?学生考勤系统结构和工作原理?? 通过点名、磁卡和接触式IC卡等方式对学生的到课情况进行考勤、记录管理，既耗时又相互干扰；而非接触式RFID学生考勤系统实现了利用无线射频识别技术对学生考勤管理，既方便、快捷，又省时。学生考勤系统由应答器和阅读器组成，其中应答器由标签(即卡片)构成，阅读器(读卡器)由射频卡基站芯片U2270B及其支撑电路、主控芯片MCU及其支撑电路和外围接口电路(键盘、液晶、时钟和串口模块)构成(见图2)。? ??? 学生考勤系统的工作原理为：平时，MCU工作于低功耗状态，标签因为没有能量而处于休眠状态。当按下键盘上的IRQ按钮时，MCU被换醒，同时激活U2270B开始工作，U2270B的两个天线端子通过线圈将能量传输给外界。当有标签靠近线圈时，标签获得能量开始工作，并将其内部?存储的信息发送到U2270B的输入端，U2270B经过转换后再将信息送至输出端口发送给MCU，MCU接收到信息后将其转换成可识别的数据，再将其送至液晶显示。本文着重介绍考勤系统中的射频卡基站芯片U2270B及其支撑电路的设计。? 2?射频卡基站芯片U2270B及支撑电路的设计?? ??? U2270B芯片是ATMEL公司生产的基站芯片，是一个对IC卡进行读写操作的非接触式工作基站，内部由振荡器、天线驱动器、电源供给电路、频率调节电路、低通滤波电路、高通滤波电路、输出控制电路等部分组成，其内部结构见图3。? 2．1?射频卡基站芯片U2270B的射频频率?? ??? U2270B基站的射频频率要求在100kHz一150kHz范围内，在频率为125kHz情况下标准的数据传输速率可以达到5000波特率，它可以采用曼彻斯特和双相调制两种方式。基站的工作电源可以是汽车电瓶或其他的5V?标准电源。U2270B具有可微调功能，与其它微控制器有很好的兼容接口，在低功耗模式下低能量消耗，并可以为IC卡提供电源输出。?? U2270B的射频频率是通过调整U2270B内部结构中的RF引脚所接电阻的大小，可以将内部振荡频率固定在特定的频率上(典型125kHZ)，然后通过天线驱动器的放大作用，在天线附近形成特定频率的射频场，当应答器进入该射频场内时，由于电磁感应的作用，在标签内的天线端会产生感应电势，该感应电势也是标签的能量来源。将数据写入应答器是采用场间隙方式，即由数据的“0”和“1”控制振荡器的启振和停振，并由天线产生带有窄间歇的射频场，不同的场宽度分别代表数据“0”和“1”，这样完成将基站发射的数据写入标签的过程，对场的控制可通过控制芯片的第6脚(CFE端)来实现。l_5?J由应答器返回的数据流可采用对应答器天线的负载调制方式来实现。应答器的负载调制会在基站天线上产生微弱的调幅，这样，通过二极管对基站天线电压的解调即可回收标签调制的数据流。U2270B应用参考电路见图4。? 2．2?射频卡基站芯片U2270B的支撑电路?? 2．2．1?电源模块?? ??? U2270B的Vs(电源)为内部电路提供电源，VEXT为天线和外部电路提供电压。对于U2270B基站电源有三种设计模式：第一种是单电压供电，即DVS、VEXT、VS、Ⅶ?A1vr使用一个5V电源；第二种是双电压供电，即VS使用5V?电压，DVS、VEXT、VBATT使用7V～8V?电压；第三种是电池电压供电，VEXT和VS由内部电池供给，DVS和VBATT使用7V～16V外部电压，对于这种供电方式，U2270B的低功耗模式是可供选择的。在学生考勤系统设计中采用的是第二种电源供给方案。? 2．2．2?频率设置?? ??? 频率指的是U2270B输出的天线驱动频率，而天线端子线圈的发射频率最终是由线圈回路的电阻、电容来决定的，这个频率越接近发射频率，，则发射功率越强。U2270B的天线驱动频率可自己设定，本设计设定的频率是由流人RF端的电流值所决定的，而Vs是内部电源供给，所以可以通过改变Vs端和RF端之间的电阻值来进行设定。具体的计算公式如下：? 经过计算，设定的电阻值分别为Rs=68Ω，R9?=43Ω，实现了射频频率为125kHz的目的。?? 2．2．3?天线模块?? ??? U22