8位微控制器在RF读卡控制中的应用

摘要： 基于射频 ID reader 基站 IC，通过读取射频感应卡中的 ID 码并对其校验，根据校验结果正误来决定是否实现对各种控制过程的触发，本文给出了采用 8 位 微控制器 设计的 RF 读卡控制的应用方案。

    随着国内射频读卡控制市场的不断发展，非接触式射频读卡系统被应用于越来越多的领域，智能门禁系统、汽车智能防盗报警装置等都成为 RF读卡控制的重要应用领域，而摩托车引擎点火等传统控制领域也开始采用RF读卡控制系统。射频读卡控制的便捷和安全性实现了科技对传统控制领域的发展的促进，同时工业控制中的各种电磁干扰也对射频读卡微控制器提出了更加严格的抗干扰要求性能。为了迎合控制领域的这种需求，很多半导体厂商发展了众多新技术极大改善了单片机的多项性能指标，扩大了8位单片机的应用范围。 本文介绍了采用 8bit单片机的RF读卡控制系统的方案原理及实现。

    微控制器

    本方案中以 8位单片机 作为控制系统中的控制芯片，这里以微控制器 IC P89LPC932 为例，这是一款 8 位 FLASH 微控制器，采用六倍速 80C51 内核。 P89LPC932 提供内部 PWM 功能， I/O 口可承受 5V ，所有 PIN 脚均有 20mA 的 LED 驱动能力。 P89LPC932A1 片内有 512 字节 E 2 PROM ，字节可擦除，本方案中被用来存放器件序列码或系统设置参数。

    发射机应答基站芯片

    发射机应答基站芯片用于驱动发射应答系统的天线，将数据调制到天线信号上发送出去，检测并解调发射 感应器芯片 的响应。

    感应器（ transponder IC）

    感应器芯片是非接触式 R/W 辨识集成电路，连接到芯片上的单一天线线圈，被视为集成电路的电力驱动补给和双向信息的沟通接口。天线和芯片一起构成应答式卡片。在芯片内部有存储区，可以存储相应的卡片信息（如 ID 号等）。

    控制原理

    RF 基站模块上电后会通过 440uH 的线圈发射 134.2kHz 电磁波，当 RF 感应卡 进入这个电磁场中时，会自动将电磁能转化为电能并自行充电。当 RF 卡充电完毕后， P89LPC932 将控制基站模块解码、读取存于射频卡中的 ID 码，并将它与存于微控制器内部的 EEPROM 中的 ID 码比较，如果两者相同则微控制器会发出 PWM 信号控制点火过程，启动引擎，如果不一致，则发出相应的报警信号 ( 如指示灯闪动 ) 。

图 1

    方案介绍

    硬件设计部分

    在系统方案中，硬件部分包括以下部分：信号接收部分（包括接收天线，基站芯片），核心控制部分（控制芯片），状态指示部分（指示灯）。其中信号接收部分通过天线线圈和 ID 卡进行信号交互，解调、编解码及为卡充电，控制芯片则负责系统的各项功能的实现，指示灯进行各种状态的指示（如异常状态指示等）。以下从具体设计细节介绍。

图 2

    1．IO驱动

    由于本方案中所采用的基站芯片为 5V（VDD）供电，其逻辑输入 (控制信号管脚TXCT, 数据信号管脚SCIO)的最小输入高电平为: V HIGH =0.7*V DD =0.7*5V=3.5V ， 高于 P89LPC932的逻辑高电平3.3V。在这个方案中，从图3中可以看出，TXCT脚通过一个NPN管将逻辑高电平抬高，当P89LPC932的P0.0脚高电平时，三极管导通，TXCT脚为低电平。反之，P0.0输出低电平时三极管截止，TXCT脚为高电平（>3.5V），通过这种设计使微控制器输出的高电平信号能够被基站芯片识别。

图 2

    1．IO驱动

    由于本方案中所采用的基站芯片为 5V（VDD）供电，其逻辑输入 (控制信号管脚TXCT, 数据信号管脚SCIO)的最小输入高电平为: V HIGH =0.7*V DD =0.7*5V=3.5V ， 高于 P89LPC932的逻辑高电平3.3V。在这个方案中，从图3中可以看出，TXCT脚通过一个NPN管将逻辑高电平抬高，当P89LPC932的P0.0脚高电平时，三极管导通，TXCT脚为低电平。反之，P0.0输出低电平时三极管截止，TXCT脚为高电平（>3.5V），通过这种设计使微控制器输出的高电平信号能够被基站芯片识别。