基于RC522的RFID读卡器电路设计实现

袁乐民

摘要：设计一种基于MF RC522的射频读卡器，工作频率为13.56MHz。电路控制的核心部分采用STM32单片机实现，射频信号发送与接收采用集成射频读写芯片MF RC522完成，RS232串口实现了读卡器与上位机的通信连接，测量了周围无金属物时的最大读卡距离为60mm，高于MF RC522数据手册中给定的最大典型操作距离50mm，达到设计要求。

关键词：RFID 读卡器 RC522 上位机 电路

中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）12-0168-02

RFID（Radio Frequency Identification）即射频识别技术，是一种无线通信技术，是物联网关键技术之一，具有体积小、速度快、抗干扰能力强、安全性高等诸多优点[1]。目前RFID技术已涉及人们日常生活及工业生产等各个方面。

本文设计了一种RFID读卡器，采用STM32单片机、MF RC522集成射频读写芯片，通信频率为13.56MHz，通过RS232串口实现了读卡器与上位机的通信，达到了设计要求。

1 读卡器硬件电路

读卡器硬件电路主要包括微控制器电路、射频电路和天线电路三部分，其中STM32微处理器与MF RC522之间的通信接口为SPI方式，PCB天线和电子标签内的线圈以非接触的方式耦合，实现能量和数据的传输。

1.1 射频模块MF RC522及天线电路

射频模块MF RC522是整个读卡器的核心，它是射频卡与单片机通信的桥梁。MF RC522是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片。是NXP 公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是智能仪表和便携式手持设备研发的较好选择。读卡器的所有功能都将通过MF RC522来完成，如射频信号的产生、调制、解调等。MF RC522与MIFARE1卡通过射频场来完成连接与数据交换。IC卡和MF RC522之间的数据传输和能量传递的过程其实是两个线圈之间的耦合，从读卡器发射给卡的数据信息在调制前采用的是米勒编码，而从卡到读卡器的数据信息采用的是曼彻斯特编码[10]。射频模块电路原理图设计如图1所示。

电路中MF RC522所使用电源为3.3V。MF RC522通过硬件（EA引脚接地）设置成串口模式（UART模式），通过SDA与IRQ和微处理器进行通信。27.12MHz晶体振荡器提供时钟频率。通过TX1与TX2连接天线电路。

1.2 STM32F103C8T6微处理器电路

系统所使用的控制核心为STM32F103C8T6微处理器，其工作电源为直流+3.3V。在其电源端串接电感L1、并接电容C13、C14，用以滤除高频噪声，消除自激振荡。STM32单片机采用8MHz频率的时钟。通过PA2、PA3端口连接到MAX232电路，完成与上位机的通信。PA9、PA10端口连接到RC522，实现单片机与RC522的通信。图2为STM32单片机电路原理图。

2 结语

设计了一种基于MF RC522的RFID读卡器，包括微控制器电路、射频电路和PCB天线.读卡器可读取射频卡片的卡号和块内存储的数据，并通过串行口接收上位机命令或向上位机发送数据，读卡器状态和读卡过程用LED和蜂鸣器指示。测量了周围无金属物时的最大读 卡距离为60mm，高于MF RC522数据手册中给定的最大典型操作距离50mm，达到设计要求.读卡器的电路原理图、天线的阻抗匹配方法以及天线的尺寸等参数对于非接触式读卡系统的设计实现具有重要的实践指导意义。

参考文献

[1]王毅.物联网与城市建设[M].北京：电子工业出版社，2012：217.

[2]孙永飞.基于ARM的RFID读卡器设计[D]. 南京：南京理工大学，2007.

[3]刘玉洁，王秀梅.基于MFRC522的RFID读卡器设计[J].杭州：浙江工业大学学报，2012.6：616.

[4]蒋皓石，张成，林嘉宇.无线射频技术及其应用和发展趋势[J].电子技术应用，2005年第5期.

[5]刘双虎.单片机控制的射频读卡器的设计[D].成都：电子科技大学，2007.endprint