射頻識(shí)別模塊SMC51489在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　摘要

　　射頻識(shí)別系統(tǒng)一般由三部分組成：電子標(biāo)簽(射頻卡)、讀取器和天線。正確快速的識(shí)別電子標(biāo)簽的標(biāo)簽號(hào)碼，是門禁系統(tǒng)發(fā)揮其功能的先決條件。以無(wú)源低頻射頻卡識(shí)別模塊SMC51489為例，介紹了對(duì)射頻卡信息讀取的原理和方法，并給出了相應(yīng)的軟件編程。實(shí)驗(yàn)證明誼模塊不僅具有較大的讀卡距離，而且工作可靠。

　　1 引言

　　射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency IdentifICation，RFID)作為一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于安全防護(hù)、商品生產(chǎn)銷售、管理與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。射頻識(shí)別系統(tǒng)一般由三部分組成：電子標(biāo)簽(射頻卡)、讀取器和天線。其中電子標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線進(jìn)行通信;讀取器用來(lái)讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標(biāo)簽信息。正確快速地識(shí)別電子標(biāo)簽的標(biāo)簽號(hào)碼，是門禁系統(tǒng)發(fā)揮其功能的先決條件。

　　2 射頻識(shí)別的工作原理

　　射頻識(shí)別技術(shù)的工作原理是當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀取器的磁場(chǎng)區(qū)域后，接收讀取器發(fā)出的信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)，讀取器讀取信息并譯碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理，但在實(shí)際應(yīng)用中需要其他的軟硬件支持。

　　3 SMC51789的數(shù)據(jù)輸出格式

　　SMC51489為射頻卡識(shí)別的專用模塊，該模塊可以讀取無(wú)源低頻(125 kHz)卡內(nèi)的信息并以Wie-gand26和ASCII兩種格式輸出卡號(hào)，在門禁系統(tǒng)中可將其作為系統(tǒng)的輸入部分。

　　3.1 SMC51489的引腳說(shuō)明

　　SMC51489引腳排列如圖l所示，下面分別說(shuō)明引腳功能。

　　VCC：正電源(+5V)。

　　GND：接地。

　　RESET：復(fù)位引腳，低電平有效。

　　DATAO-DATAl：數(shù)據(jù)輸出端，未讀卡時(shí)均為高電平，DATA0上出現(xiàn)負(fù)脈沖時(shí)，輸出“O”;DATAl上出現(xiàn)負(fù)脈沖時(shí)，輸出“1”。

　　BEEP/LED：工作指示引腳，讀卡時(shí)此引腳電平拉低，可外接蜂鳴器或發(fā)光二極管來(lái)指示模塊是否要工作。

　　A/W：輸出方式選擇位，將此引腳置高電平，則輸出ASCII信號(hào)，否則以維根(Wiegand)26格式輸出。

　　ANT-IN，ANT-OUT：天線輸入和輸出端。

　　3.2 維根數(shù)據(jù)輸出

　　識(shí)別模塊可以Wiegand26和ASCII兩種格式輸出射頻卡卡號(hào)，可根據(jù)實(shí)際需要選擇其中的一種，本文以Wiegand26格式為例介紹數(shù)據(jù)輸出的時(shí)序。

　　3.2.1 維根數(shù)據(jù)輸出時(shí)序

　　維根數(shù)據(jù)通過(guò)模塊的兩個(gè)引腳輸出，分別是DATA0和DATAl，兩個(gè)引腳分別輸出“O”或“1”。輸出“O”時(shí)，DATA0引腳上出現(xiàn)負(fù)脈沖，輸出“l”時(shí)，DATAl引腳上出現(xiàn)負(fù)脈沖;輸出信號(hào)具體時(shí)序如圖2所示。

　　其中，負(fù)脈沖寬度Tp=50μs，周期Tw=1000μs。

　　3.2.2 維根26輸出格式

　　模塊輸出的維根數(shù)據(jù)共有26位，其格式如圖3所示。

　　E/O：偶/奇校驗(yàn)位，第一位“E”是24個(gè)數(shù)據(jù)位中前12位的偶檢驗(yàn)位，最后一位“0”則是后12位的奇檢驗(yàn)位。

　　C：卡片ID號(hào)。

　　以上數(shù)據(jù)從左至右順序發(fā)送。

　　4 SMC51489對(duì)射頻卡信息的讀取

　　4.1 硬件接口電路設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89C52作為接收數(shù)據(jù)的處理器，將接收到的射頻卡號(hào)通過(guò)顯示裝置顯示，以確定接收數(shù)據(jù)是否正確。圖4為基本硬件接口電路，圖中SMC51489的引腳1，2接一個(gè)電感為680μH的環(huán)形線圈作為接收天線，引腳3接地，這樣模塊輸出為維根數(shù)據(jù)。為了能夠直觀地了解SMC51489是否在讀卡，該電路中附加了一個(gè)發(fā)光二極管和蜂鳴器，當(dāng)DAlAO或DATAl有數(shù)據(jù)輸出時(shí)，引腳4就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，從而使三極管Ql導(dǎo)通，這樣在讀卡的同時(shí)就會(huì)有聲、光提示。

　　4.2 接口軟件設(shè)計(jì)

　　在軟件上接收SMC51489輸出維根數(shù)據(jù)的方法有兩種，一種是采用中斷法，另一種是查詢法。采用中斷法時(shí)需在硬件上將模塊的BEEP/LED引腳與單片機(jī)的中斷引腳相連，而采用查詢法則不需要這么做，這樣可為單片機(jī)節(jié)省一個(gè)資源。具體采用哪種方法則視整個(gè)電路需要而定。這里采用查詢法，接收程序如下。

　　(1)有關(guān)地址定義

　　(2)讀取維根數(shù)據(jù)流程圖

　　讀取維根數(shù)據(jù)的流程如圖5所示。在接收時(shí)無(wú)論引腳DATAO還是DATAl上出現(xiàn)負(fù)脈沖，都以DATA0上的電平作為實(shí)際輸出值，這是因?yàn)樵谳敵鰯?shù)據(jù)時(shí)不外乎兩種情況：一是輸出“O”，這時(shí)引腳DATA0上出現(xiàn)負(fù)脈沖，那么讀入DATA0的值正好也是“0”;第二種情況輸出“l”，這時(shí)DATAl上出現(xiàn)負(fù)脈沖，而此時(shí)DATA0上為高電平，那么讀入DA-TA0的值正好是“l”，與實(shí)際輸出值一致。

　　(3)讀取維根數(shù)據(jù)子程序

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　SMC51489識(shí)別模塊應(yīng)用于門禁系統(tǒng)中，經(jīng)驗(yàn)證其工作穩(wěn)定可靠，無(wú)讀錯(cuò)卡現(xiàn)象發(fā)生，讀卡距離大于15 cm。此外，SMC51489在工作時(shí)向外輸出的是TTL電平，因此其輸出引腳可以直接與單片機(jī)的I/O連接，使它成為門禁機(jī)的內(nèi)嵌射頻卡讀取器而不必再外接其他讀取設(shè)備，簡(jiǎn)化了門禁機(jī)總體結(jié)構(gòu)并可降低成本。