基于ATMega32L的手持式RFID读卡器设计

摘　要：以低功耗控制芯片ATMega32L为控制核心，设计了手持式RFID读卡器，介绍了各主要功能模块的设计。实践证明，该读卡器运行稳定。

关键词：ATMega32L；RFID读卡器；功能模块
　　本文专门设计了RFID读卡器的手持单元，手持单元主要由LCD显示、键盘输入和射频读卡组成。
引言
　　读卡器以低功耗控制芯片ATMega32L作为微处理器及其外围芯片组成，是本系统功能实现的核心，其设计主要分为LCD显示电路，键盘输入电路，射频读卡电路，时钟芯片电路和低功耗电源电路设计。
1  显示和键盘单元电路
　　显示模块采用点阵式LCD液晶显示，使用户自定义输入变得非常方便。LCD自带字符库，不必利用控制芯片创建字符库，利用LCD的字符库进行编程，可以实现各信息的显示，既节约了资源，又省去了大量编程任务[1]。键盘用于实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是简单的人机界面。 本系统采用矩阵式键盘，当读写器不联计算机独立工作时，完成读卡、写卡、加值、减值等控制。
2  时钟芯片电路的设计
　　时钟器件选择DALLAS公司生产的DS1302串行时钟作为系统时间基准。可通过串口设定的相应通讯协议校准。该器件具有高性能、低功耗的特点，内置一个实时时钟/日历和31个字节静态RAM。
3 读卡电路的设计
　　本系统采用的非接触式IC卡中的Mifare1 S50卡，是一种可擦写卡，该卡防伪保密性好、工作可靠、具有强大的防冲突功能。
　　对Mifare 1卡进行读写操作的模块选用PHILIPS公司生产的MF RC500， MF RC500是应用于13.56 MHz非接触式通信中高集成读卡器IC系列中的一员。该读卡IC利用先进的调制和解调概念，完全集成了13.56 MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。MF RC500能够支持ISO14443A所有的层，其内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线(可达100 mm)；MFRC500的接收器部分提供有一个坚固而有效的解调和解码电路，可用于ISO14443兼容的应答器信号；数字部分则用于处理ISO14443A帧和错误检测(奇偶&CRC)。此外，它还支持快速CRYPTO1加密算法，以用于验证Mifare系列产品。其方便的并行接口可直接连接到任何8位微处理器上，这样就给读卡器/终端的设计提供了极大的灵活性[2]。
    系统的工作方式是先由MCU控制MF RC500驱动天线对Mifare 1卡(也就是应答器PICC)进行读写操作。然后，根据所得的数据对其它接口器件进行响应操作。最后，与PC机之间进行通信，并把数据传给上位机。
    系统MCU选用ATMega32L主要是因为ATMega32L开发简单，运行稳定。由于此系统的通讯距离要求不是太远，故采用RS-232通讯模块与PC机进行通讯。MF RC500与ATMega32L的接口电路如图1所示。
图1  MF RC500与ATMega32L的接口电路
4 总结
　　该读卡器以ATMega32L单片机作为处理核心，采用的读卡方式为以MF RC500作为读卡芯片的非接触式IC卡的读卡方式，通过外围的充电系统进行源动力能源补充，由电源提供的电压脉冲和15键的I/O通用数字端口来控制时钟芯片，从而起到对单片机的具体操作。通过I/O端的控制电压实现射频卡的扫描及信息读取，输入信息SPI的Flash存储，且同时支持了LCD液晶显示。
参考文献：
[1] 李维是，曹京伟，王学恩编著.EPSON单片系列液晶显示器及其应用[M]. 北京：航空航天大学出版社.
[2] 龚阿世，惠晓威. 基于MF RC500的Mifare1卡读写器的设计与实现[J].科技信息(科学教研)，2008，(16):75-76.