8位微控制器在RF讀卡控制中的應用

摘要： 基于射頻 ID reader 基站 IC，通過讀取射頻感應卡中的 ID 碼并對其校驗，根據(jù)校驗結果正誤來決定是否實現(xiàn)對各種控制過程的觸發(fā)，本文給出了采用 8 位 微控制器 設計的 RF 讀卡控制的應用方案。

    Abstract: The article describes how to use the 8-bit microcontroller as the controlling unit in a controlling system based on the RF ID reader. With the cooperation with transponder base station IC, the microcontroller can verify the ID code sent by the RF transponder and decide whether to trigger the controlling process or not.

    隨著國內射頻讀卡控制市場的不斷發(fā)展，非接觸式射頻讀卡系統(tǒng)被應用于越來越多的領域，智能門禁系統(tǒng)、汽車智能防盜報警裝置等都成為 RF讀卡控制的重要應用領域，而摩托車引擎點火等傳統(tǒng)控制領域也開始采用RF讀卡控制系統(tǒng)。射頻讀卡控制的便捷和安全性實現(xiàn)了科技對傳統(tǒng)控制領域的發(fā)展的促進，同時工業(yè)控制中的各種電磁干擾也對射頻讀卡微控制器提出了更加嚴格的抗干擾要求性能。為了迎合控制領域的這種需求，很多半導體廠商發(fā)展了眾多新技術極大改善了單片機的多項性能指標，擴大了8位單片機的應用范圍。 本文介紹了采用 8bit單片機的RF讀卡控制系統(tǒng)的方案原理及實現(xiàn)。

    微控制器

    本方案中以 8位單片機 作為控制系統(tǒng)中的控制芯片，這里以微控制器 IC P89LPC932 為例，這是一款 8 位 FLASH 微控制器，采用六倍速 80C51 內核。 P89LPC932 提供內部 PWM 功能， I/O 口可承受 5V ，所有 PIN 腳均有 20mA 的 LED 驅動能力。 P89LPC932A1 片內有 512 字節(jié) E 2 PROM ，字節(jié)可擦除，本方案中被用來存放器件序列碼或系統(tǒng)設置參數(shù)。

    發(fā)射機應答基站芯片

    發(fā)射機應答基站芯片用于驅動發(fā)射應答系統(tǒng)的天線，將數(shù)據(jù)調制到天線信號上發(fā)送出去，檢測并解調發(fā)射 感應器芯片 的響應。

    感應器（ transponder IC）

    感應器芯片是非接觸式 R/W 辨識集成電路，連接到芯片上的單一天線線圈，被視為集成電路的電力驅動補給和雙向信息的溝通接口。天線和芯片一起構成應答式卡片。在芯片內部有存儲區(qū)，可以存儲相應的卡片信息（如 ID 號等）。

    控制原理

    RF 基站模塊上電后會通過 440uH 的線圈發(fā)射 134.2kHz 電磁波，當 RF 感應卡 進入這個電磁場中時，會自動將電磁能轉化為電能并自行充電。當 RF 卡充電完畢后， P89LPC932 將控制基站模塊解碼、讀取存于射頻卡中的 ID 碼，并將它與存于微控制器內部的 EEPROM 中的 ID 碼比較，如果兩者相同則微控制器會發(fā)出 PWM 信號控制點火過程，啟動引擎，如果不一致，則發(fā)出相應的報警信號 ( 如指示燈閃動 ) 。

圖 1

    方案介紹

    硬件設計部分

    在系統(tǒng)方案中，硬件部分包括以下部分：信號接收部分（包括接收天線，基站芯片），核心控制部分（控制芯片），狀態(tài)指示部分（指示燈）。其中信號接收部分通過天線線圈和 ID 卡進行信號交互，解調、編解碼及為卡充電，控制芯片則負責系統(tǒng)的各項功能的實現(xiàn)，指示燈進行各種狀態(tài)的指示（如異常狀態(tài)指示等）。以下從具體設計細節(jié)介紹。

圖 2

    1．IO驅動

    由于本方案中所采用的基站芯片為 5V（VDD）供電，其邏輯輸入 (控制信號管腳TXCT, 數(shù)據(jù)信號管腳SCIO)的最小輸入高電平為: V HIGH =0.7*V DD =0.7*5V=3.5V ， 高于 P89LPC932的邏輯高電平3.3V。在這個方案中，從圖3中可以看出，TXCT腳通過一個NPN管將邏輯高電平抬高，當P89LPC932的P0.0腳高電平時，三極管導通，TXCT腳為低電平。反之，P0.0輸出低電平時三極管截止，TXCT腳為高電平（>3.5V），通過這種設計使微控制器輸出的高電平信號能夠被基站芯片識別。

圖 2

    1．IO驅動

    由于本方案中所采用的基站芯片為 5V（VDD）供電，其邏輯輸入 (控制信號管腳TXCT, 數(shù)據(jù)信號管腳SCIO)的最小輸入高電平為: V HIGH =0.7*V DD =0.7*5V=3.5V ， 高于 P89LPC932的邏輯高電平3.3V。在這個方案中，從圖3中可以看出，TXCT腳通過一個NPN管將邏輯高電平抬高，當P89LPC932的P0.0腳高電平時，三極管導通，TXCT腳為低電平。反之，P0.0輸出低電平時三極管截止，TXCT腳為高電平（>3.5V），通過這種設計使微控制器輸出的高電平信號能夠被基站芯片識別。