一种校园验证系统的无线射频识别读写器技术方案

本发明专利技术公开了一种校园验证系统的无线射频识别读写器，该无线射频识别该读写器由单片机、外部数据存储器模块、键盘模块、中文液晶显示模块、射频模块、实时时钟模块、电源管理模块以及串口通信模块等部分组成，本发明专利技术提供的无线射频识别读写器应用了自动识别技术、微型计算机软硬件技术、射频技术以及信息安全技术，可实现对校园各种信息的采集功能。该读写器系统具有便携式、体积小、价格低廉、智能化以及低功耗等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线射频识别技术，尤其涉及一种校园验证系统的无线射频识别读写器。
技术介绍
无线射频识别技术RFID（Radio Frequency Identification）是一种非接触的自动识别技术，可以实现自动识别和远程实时监控管理。通信距离可以从几厘米到几十米远，其主要优点是环境适应性强，可全天候无接触地完成自动识别、跟踪和管理，且可穿透非金属进行识别，抗干扰能力强。因此，RFID 技术已在世界各地得到广泛应用。而我国在这方面刚刚起步，大多数设备仍采用引进的技术和成果，因此研究该技术将其应用于包括农业在内的各个领域成为当今国民经济的需要。RFID 是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电磁耦合或电磁传播）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。由于近年来校园（特别是中小学校园）安全事故频发，政府、社会和校方都急切要求加强校园出入管理。但是，目前90%以上的中小学，特别是中西部地区学校都还停留在人工管理、手写登记的不规范管理上，特别容易造成校园安全管理的疏漏。正是基于此背景情况，研发了该系统，用极易操作，实现每位学生的身份准确、快速识别，用相对低成本的方式来解决学校的安全问题。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的在于，提供一种校园验证系统的无线射频识别读写器，该读写器系统具有便携式、体积小、价格低廉、智能化以及低功耗等优点，可实现对校园各种信息的采集功能。为了实现上述任务，本专利技术采用如下的技术解决方案： 一种校园验证系统的无线射频识别读写器，其特征在于，该无线射频读写器可将主机的读写命令传送到电子标签，再把从主机发往电子标签的数据加密，也能将电子标签返回的数据解密后送到主机；所述无线射频识读写器由单片机、射频模块、显示模块、存储器模块、实时时钟模块、键盘模块、串口通信模块、电源管理模块、低电压检测模块以及看门狗模块组成：所述的单片机选用C8051F020型单片机作为系统主控单元，完成对各个模块的协调控制；所述的射频模块采用MFRC530型射频芯片，完成对电子标签当中数据的读写，所述的单片机选择EMIF高端接口，采用地址和数据总线复用的方式与射频芯片通信，所述的电子标签选用MifareS50电子标签；所述的显示模块采用SO12864型中文液晶显示交互内容，与按键共同实现人机交互界面；所述的存储模块选用AMD 公司并行FLASH AM29LV040B用于保存系统硬件汉字库，存储模块选用新一代存储器FLASH AT45DB081B 来保存采集到的数据以及系统的其他一些信息；所述的时钟模块选用PCF8563型多功能时钟/日历芯片系统提供实时时钟；所述的按键模块采用一款I/O 扩展芯片PCF8574 来扩展单片机的I/O端口，进而使用矩阵式接口方式来设计键盘，完成系统操作命令的输入工作；所述的串口通信模块使用RS232串口通信方式实现单片机与上位机的通信，该模块选用MAXIM 公司的MAX3221 芯片实现单片机CMOS 电平和上位机RS232 接口电平的转换，该模块选用SN65LBC184 作为RS485 收发器实现远距离的通信；所述的看门狗模块：增强系统的抗干扰性，系统遇强干扰崩溃后，可自行恢复。 在该无线射频识别读写器中，所述射频模块中MFRC530读写芯片的匹配电路包括EMC低通滤波器、接收电路、天线匹配电路和天线，所述EMC低通滤波器对输出信号进行适当的滤波，抑止高阶谐波，优化到读写器天线的电能传输；所述的接收电路负责接收MifareS50卡发送的数据，MifareS50电子标签使用半双工通讯方式实现读写器到MifareS50卡发送数据，MifareS50卡到读写器的数据传送使用负载调制原理。在该无线射频识别读写器中，所述的电源管理模块由LTC4055、TPS7333 和MAX756芯片组成，可以为单片机、MFRC530和其他芯片提供三类型电源，所述LTC4055芯片负责给系统锂电池充电，所述TPS7333芯片为整个系统提供3.3V 工作电压，所述MAX756 芯片将系统电压升至5V 以满足需要MF RC530模拟工作电压的需要。本专利技术的有益效果是：本专利技术主控模块采用高性能、低功耗的C8051F020 单片机，该单片机使用了一些标准8051 单片机所没有的技术，在配置和编程方面要比标准8051 复杂一些。例如：SMBus 总线、SPI 总线、端口交叉开关技术、FLASH 在系统编程、FLASH 安全以及混合电源系统等。这些特点都为简化系统设计，降低系统功耗，提高系统整体性能奠定了良好的基础。系统另一关键模块采用Phlips 公司的工作在13.56MHz 的射频芯片MFRC530 来完成对电子标签的读写工作，其3.3V 数字工作电压可以降低系统功耗。通过模块化编程，完成了读写器系统软件的设计包括外部数据存储器模块、中文液晶显示模块、UART0 串口通信模块、电池电压测量模块、SPI 扩展FLASH 模块以及射频模块MF RC530 等等。利用射频信号和空间耦合（电磁耦合或电磁传播）传输特性，实现对被识别物体的自动识别，本专利技术最终实现每位学生的身份准确、快速识别，用相对低成本的方式来解决学校的安全问题。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的解释说明。图1是RFID系统原理框图；图2是读写器系统基本功能框图；图3是MF RC530 硬件电路图；图4是EMC 低通滤波电路和接收电路；图5是天线的匹配电路；图6是AT45DB081B 硬件电路图；图7是FM18L08 硬件电路图；图8是系统稳压电路；图9是LTC4055 充电器硬件电路；图10是系统主程序流程图；图11是读写器和卡片的通信流程。具体实施方式 图1是RFID系统原理框图，RFID 是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电磁耦合或电磁传播）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID 系统因应用不同其组成会有所不同，但基本都由电子标签、读写器和计算机数据库管理系统三大部分组成，：读写器将要发送的信息，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入读写器天线范围的电子标签接收此脉冲信号后，卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过卡内天线再发送给读写器，读写器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至中央信息系统进行有关数据处理；若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，擦写EEPROM 中的内容进行改写；若经过判断其对应的密码和权限不符，则返回出错信息。图2是读写器系统基本功能框图，，系统可分为单片机控制模块、射频模块、中文液晶显示模块、实时时钟模块、按键模块、串口通信模块、看门狗模块以及电源管理模块等，中央处理单元单片机：系统的核心控制部分，主要完成对各个模块的协调控制。图3是MF RC530 硬件电路图，MF RC530是本系统的核心组成部分，它支持与不同的微处理器直接接口，支持的并口信号有两种：一种是独立的地址和数据总线；另一种是复用的地址和数据总线。在每次上电或硬复位后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校园验证系统的无线射频识别读写器，其特征在于，该无线射频读写器可将主机的读写命令传送到电子标签，再把从主机发往电子标签的数据加密，也能将电子标签返回的数据解密后送到主机；所述无线射频识读写器由单片机、射频模块、显示模块、存储器模块、实时时钟模块、键盘模块、串口通信模块、电源管理模块、低电压检测模块以及看门狗模块组成：所述的单片机选用C8051F020型单片机作为系统主控单元，完成对各个模块的协调控制；所述的射频模块采用MFRC530型射频芯片，完成对电子标签当中数据的读写，所述的单片机选择EMIF高端接口，采用地址和数据总线复用的方式与射频芯片通信，所述的电子标签选用MifareS50电子标签；所述的显示模块采用SO12864型中文液晶显示交互内容，与按键共同实现人机交互界面；所述的存储模块选用AMD 公司并行FLASH AM29LV040B用于保存系统硬件汉字库，存储模块选用新一代存储器FLASH AT45DB081B 来保存采集到的数据以及系统的其他一些信息；所述的时钟模块选用PCF8563型多功能时钟/日历芯片系统提供实时时钟；所述的按键模块采用一款I/O 扩展芯片PCF8574 来扩展单片机的I/O端口，进而使用矩阵式接口方式来设计键盘，完成系统操作命令的输入工作；所述的串口通信模块使用RS232串口通信方式实现单片机与上位机的通信，该模块选用MAXIM 公司的MAX3221 芯片实现单片机CMOS 电平和上位机RS232 接口电平的转换，该模块选用SN65LBC184 作为RS485 收发器实现远距离的通信；所述的看门狗模块：增强系统的抗干扰性，系统遇强干扰崩溃后，可自行恢复。...

【技术特征摘要】
1.一种校园验证系统的无线射频识别读写器，其特征在于，该无线射频读写器可将主机的读写命令传送到电子标签，再把从主机发往电子标签的数据加密，也能将电子标签返回的数据解密后送到主机；所述无线射频识读写器由单片机、射频模块、显示模块、存储器模块、实时时钟模块、键盘模块、串口通信模块、电源管理模块、低电压检测模块以及看门狗模块组成：所述的单片机选用C8051F020型单片机作为系统主控单元，完成对各个模块的协调控制；所述的射频模块采用MFRC530型射频芯片，完成对电子标签当中数据的读写，所述的单片机选择EMIF高端接口，采用地址和数据总线复用的方式与射频芯片通信，所述的电子标签选用MifareS50电子标签；所述的显示模块采用SO12864型中文液晶显示交互内容，与按键共同实现人机交互界面；所述的存储模块选用AMD 公司并行FLASH AM29LV040B用于保存系统硬件汉字库，存储模块选用新一代存储器FLASH AT45DB081B 来保存采集到的数据以及系统的其他一些信息；所述的时钟模块选用PCF8563型多功能时钟/日历芯片系统提供实时时钟；所述的按键模块采用一款I/O 扩展芯片PCF8574 来扩展单片机的I/O端口，进而使用矩阵式接口方式来设计键盘，完成系统操作命令的输入工作；所述的串口通...

【专利技术属性】
技术研发人员：严波，
申请(专利权)人：成都中杰联控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51