基于MF—RC500射频卡读写系统设计

郭国法　淡丹　张开生

摘要：针对射频卡的读写系统，采用STC89S52为主控芯片，研究了MF-RC500的射频卡读写系统设计方法，通过RS232为数据传输接口连接上位机以及键盘来构建一种适用于各个应用场合的非接触式IC卡读写系统，程序中利用单片机的低功耗模式达到系统节能降耗的目的。实验表明，基于MF-RC500射频卡读写系统设计运行稳定，切实可行。

关键词：微控制器；读写器；射频卡； MF-RC500

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）35-0117-03

Abstract：TO radio frequency （RF） card read-write system，the main control chip of STC89S52 is adopted and the design method of RF card read-write system based on MF-RC500 is researched. Through RS232 interface for data transmission to connect PC and keyboard ，a kind of non-contact IC card read-write system adapting to the various applications is built ，using low power mode of microcontroller to achieve the purpose of system energy saving. Experiments show that the RF card reader based on MF-RC500 system running well， is feasible.

Key words： MCU； reader； RF card； MF-RC500

射频卡将无线射频识别技术与IC卡技术结合起来，有效解决了卡中无源与免接触这一难题。由于射频卡具有防监听，防解密，易于识别，穿透能力强等特点已被广泛应用各个领域[1]。本文在原有射频卡读写系统上进行二次开发，扩展其功能及应用领域，采用AT89S52为主控芯片，MF-RC500为读写芯片，通过RS232为数据传输接口连接上位机以及键盘来构建一种适用于各个应用场合的非接触式IC卡读写系统，程序中利用单片机的低功耗模式实现了系统的功耗优化。

1 系统硬件组成

系统硬件部分主要由微控制器AT89S52、MF-RC500射频模块、RS-232电平转换模块、数据存储器、天线、实时时钟模块、数码管显示模块、按键、蜂鸣器、电源以及PC机组成，系统的硬件结构框图如图1所示[2]。微控制器MCU控制射频芯片MF-RC500驱动天线对识别范围内的应答器（PICC）进行读写操作，数据返回后由微控制器将数据写入数据存储器模块（EEPROM），然后经RS-232数据通信模块将数据上传到PC端进行分析、存储。

MCU采用AT89S52是因为开发简单，运行稳定，有较多的 I＼O口可供选择，由于不需要扩展程序存储器，可以简化电路，减小读卡器的尺寸。数据存储器采用的芯片是AT93C46，该芯片带有3线串行接口，其容量为1KB或4KB，可重复写100万次，数据可保存100年以上。数据通信方式采用的是RS-232电平转换方式，内置芯片为MAX232。显示模块主要用数码管显示，使用数码管显示操作简单易于控制且价格低廉也能满足要求。实时时钟模块采用的芯片为DS12C887，该芯片自带锂电池，外部掉电时其内部时间信息还能保持10年之久。对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时

两种模式。键盘采用五行四列矩阵键盘行列扫描的形式，它包括了设密、核密、存款，清库、发卡、清卡、加款、减款、确认等操作，也包括了0～9十个数字按键。

2 系统接口电路设计

图2为微控制器与射频芯片接口电路，MF-RC500支持不同的 微控制器接口，本系统采用AT89S52单片机作为微控制器[3]。NCS为片选信号禁止引脚，D0到D7为双向数据总线，A0到A7为地址线，NWR为写禁止信号引脚，NRD为读禁止信号引脚，ALE为地址锁存使能引脚，IRQ为输出中断请求，以上各个引脚均带施密特触发器。使用NCS信号选择芯片，要使用独立的地址和数据总线与微控制器相连，必须将ALE角连接到DVDD。若使用复用地址和数据总线与微控制器接口，必须将射频芯片ALE引脚连接到为控制器ALE信号。

图3为射频芯片与天线接口电路[4]，其中TX1、TX2为天线驱动器引脚，VMID为参考电压引脚，RX为天线输入信号引脚，上述引脚分别于MF-RC500射频芯片对应引脚相连。射频芯片通过TX1、TX2发出13.56MHZ的能量载波，由寄存器的设置对并口上待发送的数据进行调制得到发送信号，天线拾取到信号经天线匹配电路发送到RX引脚，MF-RC500的内部接收器对信号进行检测和解调，并根据寄存器的设定进行处理，最后将数据发送到并行接口，并由微控制器进行分析处理。

3 软件设计

3.1主控程序设计

设计思想：为适应更多的应用系统，本系统的设计在原有读写系统基础上进行二次开发，不仅可以进行键盘操作，同时也可通过上位机进行控制操作，系统利用低功耗模式优化了系统功耗，使其适用场合更为广泛。系统程序设计流程图如图5所示，包括了低功耗程序设计、卡片合法性验证程序设计、按键中断程序设计、上位机控制程序设计、数据存储程序设计以及卡片读写操作程序设计。当卡片进入读写器可识别的范围内，系统从低功耗模式中唤醒，卡片不合法时，蜂鸣器进行报警提示，液晶显示错误信息，同时进行射频卡处理程序，卡片合法后液晶显示卡片信息，读写器开始对卡片进行卡片选择、防冲突、密码认证、读卡、停卡等操作，数据处理完毕后将数据存储在EEPROM中；当有按键中断介入时进行按键处理子程序，当有上位机中断命令时进行上位机命令处理程序。

4 小结

针对射频卡的读写系统，研究了MF-RC500射频卡读写系统设计方法。硬件上，给出了系统硬件的设计方法及接口电路的实现；软件上，完成了主控程序操作流程及设计思想。实验证明，本系统设计稳定，切实可行，能对可识别范围类的多个卡准确无误的读写，稍加修改可应用于多个系统中，如自动售水系统、考勤系统、公交车收费系统等。

参考文献：

[1] 王晓华，周晓光. 射频识别技术及其应用[J]. 现代电子技术，2005（11）： 30-32.

[2]罗亮辉，胡福乔. 射频卡智能水表的研制[J]. 自动化仪表，2005（2）：35-36+39.

[3] 王洪涛.非接触式Mifare1卡预付费智能水表设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2009（1）：63-65.

[4] 李和平，黎福海. 基于MF RC500的Mifare射频卡读写器设计[J]. 电测与仪表，2007（9）：61-64.

[5] 安东省，崔焱. AT89S52单片机与PC机串行通信设计[J]. 山西电子技术，2009（4）：46.