射頻刷卡技術

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1、射頻刷卡技術引言射頻識別(RadioFrequencyIdentification,RFID)是利用感應、電磁場或電磁波為傳輸手段，完成非接觸式雙向通信，獲取相關數(shù)裾的一種自動識別技術。射頻識別卡最大的優(yōu)點就在于非接觸，因此完成識別工作時無須人工干預，適于實現(xiàn)自動化且不易損壞，可識別高速運動物體并可同時識別多個射頻卡，操作快捷方便。0前，射頻識別技術己經(jīng)廣泛使用，準備接替目前許多人工完成的工作程序。RFID技術是一個嶄新的技術應用領域，它不僅涵蓋了射頻技術，還包含了射頻技術、密碼學、通信原理和半導體集成電路技術，是一個多學科綜合

2、的新興學科。因此，對RFID技術的認識和研究具有深遠的理論意義。隨著21世紀數(shù)字化時代的到來，基于遠程信息化網(wǎng)絡管理技術和移動商務的社會需求，RFID技術智能管理系統(tǒng)將在各個領域中發(fā)揮巨大的作用。RFID技術正在成為一個新的經(jīng)濟增長點，在全球范闈內蔓延開來，研宄開發(fā)RFID技術有著巨大的經(jīng)濟效益和社會意義。一個典型的RFID系統(tǒng)一般由RFID標簽、讀寫器以及計算機系統(tǒng)等部分組成。其中RFID標簽中一般保存有約定格式的編碼數(shù)據(jù)，用以惟一標識標簽所附著的物體。與傳統(tǒng)的識別力*式相比，RFID技術無需直接接觸、無需光學可視、無需人工干

3、預即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷。能夠廣泛應用于生產、物流、交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設備和資產管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應用領域，并且認為是條形碼標簽的未來代替品。RFID系統(tǒng)的工作原理框圖如圖1所示。讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號：當RFID標簽進入讀寫器工作場時，其天線產生感應電流，從而RFID標簽獲得能量被激活并向讀寫器發(fā)出自身編碼等信息；讀寫器接收到來自標簽的載波信號，對接收的信號進行解調和解碼后送至計算機主機進行處理；計算機系統(tǒng)根裾邏輯運算判斷該標簽的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)

4、出指令信號；RFID標簽的數(shù)據(jù)解調部分從接收到的射頻脈沖中解調出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。RFID針對常用的接觸式識別系統(tǒng)的缺點加以改良，采用射頻信號以無線方式傳送數(shù)據(jù)資料，因此識別卡不必與讀卡機接觸就能讀寫數(shù)據(jù)資料。1系統(tǒng)總體簡介木系統(tǒng)以AT89252單片機為控制核心，利用RFID讀寫基站U2270B對Temic公司的射頻卡（本系統(tǒng)使用EM4100卡）進行數(shù)據(jù)的讀寫。在通信方面使用USB高速通信接口，采用南京沁恒公司的USB主控芯片CH375。數(shù)據(jù)庫的存儲管理利用SD卡。系統(tǒng)總體框如圖2

5、所示。2RFID讀寫模塊U2270B的載波頻率為100?150kHz，其調制方式為曼徹斯特碼和雙相位碼。U2270B的電源供給可為5V的穩(wěn)壓電源或者是12V的汽車蓄電池。它可以為RF場提供能量，其中在短距離運用時，外圍驅動電路簡單。U2270B還具有信號微調能力，而且其讀寫距離可達7?10cm。U2270B還具有電壓輸出功能可以給微處理器或其他外圍電路供電。U2270B具有省電模式和STANDBY控制可選，所以設計基站電路時可以按照功能的不同要求，設計基站的外圍電路。具體電路圖如3所不。本系統(tǒng)采用9V電池供電，并通過STANDB

6、Y端進行省電模式的控制。同時通過橋式二極管來增強讀寫距離。通過調整RF引腳所接電阻的大小，可以將內部振蕩頻率固定在150kHz,然后通過天線驅動器的放大作用，在天線附近形成150kHz的射頻場，當射頻卡進入該射頻場內時，由于電磁感應的作用，在射頻卡的天線端會產生感應電勢，該感應電勢也是射頻卡?的能量來源數(shù)據(jù)寫入射頻卡采用場間隙方式，即由數(shù)據(jù)的“O”和“1”控制振蕩器的啟振和停振，并由天線產生帶有窄間歇的射頻場，不同的場寬度分別代表數(shù)據(jù)“0”和“1”，這樣完成將基站發(fā)射的數(shù)據(jù)寫入射頻卡的過程，對場的控制可通過控制芯片的第6腳（CF

7、E端）來實現(xiàn)。由射頻卡返回的數(shù)據(jù)流可采用對射頻卡天線的負載調制方式來實現(xiàn)。射頻卡的負載調制會在基站天線上產生微弱的調幅，這樣，通過二極管對基站天線電壓的解調即可回收射頻卡調制數(shù)據(jù)流。應當說明，與U2270B配套的射頻卡返回的數(shù)據(jù)流采用的是曼徹斯特編碼形式。由于U2270B不能完成曼徹斯特編碼的解調，因此解調工作必須由微處理器來完成，這也是U2270B的不足之處。3射頻卡模塊射頻卡選用的EM4100卡是由瑞士微電生產的一款用于只讀射頻卡信息傳輸?shù)募尚酒?。射頻卡由1C芯片、感應線圈組成，COIL1與COIL2為感應線圈接口。全波整

8、流電路、CSUP可以將線圈感應產生的能景保存供給芯片作為工作電源；時鐘選取電路將篩選頻率125kHz的載波作為時序發(fā)生電路的基準時鐘源；內存屮64位數(shù)裾依次串行輸出，通過編碼模塊輸出曼徹斯特碼；最后信號通過調制電路再由感應線圈發(fā)射出去。圖4為EM4001芯片內部