基于rfid的考勤系統(tǒng)

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1、.隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，智能卡(IC卡)已經(jīng)在我們的生活中隨處可見。射頻識別卡(簡稱射頻卡、RFID卡)誕生于20世紀90年代初，正逐漸取代傳統(tǒng)的接觸式IC卡，成為智能卡領(lǐng)域的新潮流。RFID卡由于成功地結(jié)合射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)，解決了無源(卡內(nèi)無電池)和免接觸的難題，因此，具有磁卡和接觸式IC卡不可比擬的優(yōu)點。RFID卡由IC芯片、感應天線組成，完全密封在一個標準PVC卡片中，無外露部分(見圖1)。在學生考勤系統(tǒng)的設(shè)計中，利用無線射頻識別技術(shù)(RFID)，可實現(xiàn)對學生進行考勤、記錄等功能。?1?學生考

2、勤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理??通過點名、磁卡和接觸式IC卡等方式對學生的到課情況進行考勤、記錄管理，既耗時又相互干擾；而非接觸式RFID學生考勤系統(tǒng)實現(xiàn)了利用無線射頻識別技術(shù)對學生考勤管理，既方便、快捷，又省時。學生考勤系統(tǒng)由應答器和閱讀器組成，其中應答器由標簽(即卡片)構(gòu)成，閱讀器(讀卡器)由射頻卡基站芯片U2270B及其支撐電路、主控芯片MCU及其支撐電路和外圍接口電路(鍵盤、液晶、時鐘和串口模塊)構(gòu)成(見圖2)。?...???學生考勤系統(tǒng)的工作原理為：平時，MCU工作于低功耗狀態(tài)，標簽因為沒有能量而處于休眠狀

3、態(tài)。當按下鍵盤上的IRQ按鈕時，MCU被換醒，同時激活U2270B開始工作，U2270B的兩個天線端子通過線圈將能量傳輸給外界。當有標簽靠近線圈時，標簽獲得能量開始工作，并將其內(nèi)部?存儲的信息發(fā)送到U2270B的輸入端，U2270B經(jīng)過轉(zhuǎn)換后再將信息送至輸出端口發(fā)送給MCU，MCU接收到信息后將其轉(zhuǎn)換成可識別的數(shù)據(jù)，再將其送至液晶顯示。本文著重介紹考勤系統(tǒng)中的射頻卡基站芯片U2270B及其支撐電路的設(shè)計。?2?射頻卡基站芯片U2270B及支撐電路的設(shè)計?????U2270B芯片是ATMEL公司生產(chǎn)的基站芯片，

4、是一個對IC卡進行讀寫操作的非接觸式工作基站，內(nèi)部由振蕩器、天線驅(qū)動器、電源供給電路、頻率調(diào)節(jié)電路、低通濾波電路、高通濾波電路、輸出控制電路等部分組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3。?...2．1?射頻卡基站芯片U2270B的射頻頻率?????U2270B基站的射頻頻率要求在100kHz一150kHz范圍內(nèi)，在頻率為125kHz情況下標準的數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到5000波特率，它可以采用曼徹斯特和雙相調(diào)制兩種方式?；镜墓ぷ麟娫纯梢允瞧囯娖炕蚱渌?V?標準電源。U2270B具有可微調(diào)功能，與其它微控制器有很好的兼容接口

5、，在低功耗模式下低能量消耗，并可以為IC卡提供電源輸出。??U2270B的射頻頻率是通過調(diào)整U2270B內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的RF引腳所接電阻的大小，可以將內(nèi)部振蕩頻率固定在特定的頻率上(典型125kHZ)，然后通過天線驅(qū)動器的放大作用，在天線附近形成特定頻率的射頻場，當應答器進入該射頻場內(nèi)時，由于電磁感應的作用，在標簽內(nèi)的天線端會產(chǎn)生感應電勢，該感應電勢也是標簽的能量來源。將數(shù)據(jù)寫入應答器是采用場間隙方式，即由數(shù)據(jù)的“0”和“1”控制振蕩器的啟振和停振，并由天線產(chǎn)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

6、“1”...，這樣完成將基站發(fā)射的數(shù)據(jù)寫入標簽的過程，對場的控制可通過控制芯片的第6腳(CFE端)來實現(xiàn)。l_5?J由應答器返回的數(shù)據(jù)流可采用對應答器天線的負載調(diào)制方式來實現(xiàn)。應答器的負載調(diào)制會在基站天線上產(chǎn)生微弱的調(diào)幅，這樣，通過二極管對基站天線電壓的解調(diào)即可回收標簽調(diào)制的數(shù)據(jù)流。U2270B應用參考電路見圖4。?2．2?射頻卡基站芯片U2270B的支撐電路??2．2．1?電源模塊?????U2270B的Vs(電源)為內(nèi)部電路提供電源，VEXT為天線和外部電路提供電壓。對于U2270B基站電源有三種設(shè)計模式

7、：第一種是單電壓供電，即DVS、VEXT、VS、Ⅶ?A1vr使用一個5V電源；第二種是雙電壓供電，即VS使用5V?電壓，DVS、VEXT、VBATT使用7V～8V?電壓；第三種是電池電壓供電，VEXT和VS由內(nèi)部電池供給，DVS和VBATT使用7V～16V外部電壓，對于這種供電方式，U2270B的低功耗模式是可供選擇的。在學生考勤系統(tǒng)設(shè)計中采用的是第二種電源供給方案。?2．2．2?頻率設(shè)置?????頻率指的是U2270B...輸出的天線驅(qū)動頻率，而天線端子線圈的發(fā)射頻率最終是由線圈回路的電阻、電容來決定的，這

8、個頻率越接近發(fā)射頻率，，則發(fā)射功率越強。U2270B的天線驅(qū)動頻率可自己設(shè)定，本設(shè)計設(shè)定的頻率是由流人RF端的電流值所決定的，而Vs是內(nèi)部電源供給，所以可以通過改變Vs端和RF端之間的電阻值來進行設(shè)定。具體的計算公式如下：?經(jīng)過計算，設(shè)定的電阻值分別為Rs=68Ω，R9?=43Ω，實現(xiàn)了射頻頻率為125kHz的目的。??2．2．3?天線模塊?????U2270B關(guān)于天線部分只涉及到一個電容，一個電阻