西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院 位永輝．劉篤仁引言

    近幾年來，ic卡中非接觸式射頻卡的高度安全保密性和使用簡單等特點(diǎn)，使之在各領(lǐng)域的應(yīng)用中異軍突起，成為當(dāng)今ic智能卡中的流行寵物，應(yīng)用前景十分廣闊。與傳統(tǒng)的接觸式ic卡、磁卡相比，利用射頻識(shí)別技術(shù)(radio frequncy i-dentification)開發(fā)的非接觸式ic識(shí)別器，無論在系統(tǒng)壽命、防監(jiān)聽、防解密等性能上都具有很大的優(yōu)勢。為此，本文給出了利用at 89c52、mfrc500、mifare卡來構(gòu)建非接觸式ic讀寫器，并在該讀寫器基礎(chǔ)上開發(fā)適用各方面自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。

    1 mf rc500的主要特性

    mf rc500是應(yīng)用于13.56 mhz非接觸式通信中高集成讀卡器ic系列中的一員。該讀卡ic利用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了13.56 mhz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。mf rc500能夠支持iso14443a所有的層。其內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動(dòng)近操作距離的天線(可達(dá)100 mm)；mfrc500的接收器部分提供有一個(gè)堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路，可用于iso14443兼容的應(yīng)答器信號(hào)；數(shù)字部分則用于處理iso14443a幀和錯(cuò)誤檢測(奇偶&crc)。此外，它還支持快速crypto1加密算法，以用于驗(yàn)證mifare系列產(chǎn)品。其方便的并行接口可直接連接到任何8位微處理器上，這樣就給讀卡器／終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。

    mf rc500的主要特點(diǎn)如下：

    ◇帶有高集成度模擬電路以用于卡應(yīng)答的解調(diào)和解碼；

    ◇緩沖輸出驅(qū)動(dòng)器可使用最少數(shù)目的外部元件以連接到天線；

    ◇近距離操作(可達(dá)100 mm)；

    ◇有用于連接13.56 mhz石英晶體的快速內(nèi)部振蕩器緩沖區(qū)；

    ◇帶低功耗的硬件復(fù)位功能；

    ◇并行微處理器接口帶有內(nèi)部地址鎖存和irq線；

    ◇有易用的發(fā)送和接收fifo緩沖區(qū)；

    ◇支持mifare-p.htm" target="_blank" title="mifare貨源和pdf資料">mifare clasic；

    ◇支持mirfare有源天線；

    ◇適合高安全性的終端。

    mf rc500采用so32封裝的管腳配置如圖1所示。

    2 ic卡系統(tǒng)組成

    圖2所示是基于mf rc500的非接觸式ic卡讀寫器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)主要由mcu、mfrc500、看門狗以及232通信模塊組成。系統(tǒng)的工作方式是先由mcu控制mf rc500驅(qū)動(dòng)天線對(duì)mifare卡(也就是應(yīng)答器picc)進(jìn)行讀寫操作。然后，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)對(duì)其它接口器件進(jìn)行響應(yīng)操作。最后，與pc機(jī)之間進(jìn)行通信，并把數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)。

    系統(tǒng)mcu選用at 89c52主要是因?yàn)閍t 89c52開發(fā)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定。為了防止系統(tǒng)“死機(jī)”，系統(tǒng)中使用x5045作為看門狗。由于此系統(tǒng)的通訊距離要求不是太遠(yuǎn)，故采用rs-232通訊模塊與pc機(jī)進(jìn)行通訊。

    3 天線的設(shè)計(jì)

    由于mf rc500的頻率是13.56 mhz，屬于短波段，因此可以采用小環(huán)天線。小環(huán)天線有方形、圓形、橢圓形、三角形等，本系統(tǒng)采用方形設(shè)計(jì)。其天線示意圖如圖3所示。

    該天線的最大幾何尺寸同工作波長之間沒有一個(gè)嚴(yán)格的界限。對(duì)于13.6 mhz的系統(tǒng)來說，天線的最大尺寸在50 cm左右。

    在天線設(shè)計(jì)中，品質(zhì)因數(shù)q是一個(gè)非常重要的參數(shù)。對(duì)于電感耦合式射頻識(shí)別系統(tǒng)的pcd天