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基于FM1702SL的射频读写器

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标签: FM1702SL

FM1702SL

基于FM1702SL的射频读写器原理及外围电路

维普资讯
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基于 F 1   S
M  0  
  2 L的射 频读 写器 
蒋 慧 ・
 
F 10 S 是应用于 1. M ½
M 72L
3 6 H  ̄接触式通信 中的高集成读 
工 ½ 原 理 
卡I 该芯片采用 0   ½C SE P M工艺 ,
½,
MO E RO
支持 1.6  
3 MH½
M½ ½卡包 含一片容量为 8
½½
½
K½ E P O 为 1 个扇 区,
E R M, 6
每 
频率 下 T P  
Y EA非接触通信协议 ,支持 多种 加密算法 ,兼容飞  个扇 区为4 ,每块 1 个 字节 ,以块为存 取单½ ,每个扇区有 
利浦 的 MFR 50S I 口) 卡芯片。内部的发射器不需要增 
 C 3 (P 接
独立 的一组 密码 及访 问控 制。每张卡有 唯一序列号 ,为 3 ½ 。
2  
无 电源 ,自带高 频天线 ,内含加密控制逻辑和通讯逻辑 电路 。
 
信息存储在M½ ½卡里 ,
½½
½
读写器与M½ ½卡通过各 自的天线 
½½
½
建立起 二者 之间非接触信息传输通道 。½ M½ ½卡进入 系统 的 
½½
½
工 ½ 区域 时 ,读 写器 向 M½½½卡 发一组 固定频 率的 电磁波 ,
½½
 
M½ ½卡内有一个 L
½½
½
C串联谐振 电路 ,
其频率与读写器发射的频 
率相 同 ,
在电磁波的激励下 , C谐 振电路产生共振 ,
从而½ 电 
容 内有 了电荷 ,
在这个 电容的另一端 ,接有一个单 向导通的 电 
子泵 , 电容 内的电荷送到另一个电容 内储存 ,½所积 累的 电 
荷达到 2
V时 , 电容 可做 为电源为其它电路提供工½电压 ,
将 
卡 内数据发射 出去或 读取 读写器的数据 。
通过调整天线驱动 电 
压可 以改变通信 的最 长距 离。
 
加有 源电路就可 以驱动近距离的天线 (
可达 1½ 。接收 电路 
0 ½)
中的 F 7 2 L采用了正交 解调 电路来解调 R
M10 S
X脚上 IO 44  
S 14 3
标准 的负½½波 信号。
 
系统 设 计 
系 统 框 图 如 图 ½ 示 ,系 统 由 MC   盘 、 E P OM、
U、键
E R
 
F 7 2 L、液 晶 
M1 0 S
屏 、4 5 信模块 
8通
组 成 。MCU 控 制 
F 7 2对 M½ ½
M1 0
½½
½  
卡 进行 读 写操 ½ ,
 
再根据得到 的相应 
数 据 对 液 晶屏 、
 
图 ½
 
F 7 2 L MCU的接 口电路 
M1 0 9 与
电路如图 2所示 ,MC
U与 F 7 2 L是通过 S I
M10 S
P 总线通信 
EPO
E R M进 行 相 应 
的操½ 。 U与P  
MC
的,
采用 中断工½模式 。
需要注意 的是在 F 7 2 L
M10 S 复½后 ,
必 
须进行 一次初始化程 序以便初始化 S I 口模式 ,而且可 以同 
P接
步 MC
U和 F 7 2 L的启 动工½ 。
M10 S
 
机通过4 5
8 总线通 信 ,
即½P 机与MC 之间通信发生异常 , C  
MU
也可 以独立工½ ,在 与 P
C机通 信恢 复之后 ,MC
U可 以将备½ 
在 E P M中的信息再传 给 P
E RO
C机。
 
P 9 P 9 是一款单片封装 的微控 制器。P 9 P 9 采用 
8L C3
8L C 3
了高性 ½的处理器结构 ,指令执行 时间只需 2 4个时钟周期 。
 
读 写器 天 线 的 设 计 
根据互 感原理可知 ,半径越 大、匝数越多 ,读写器上的天 
线和卡上 的天线 的互感 系数就越 大。根据 ½际标准的要求 ,卡 
P 9 P 9 集成 了许 多系统 级的功½ ,这样可大大减少元件的 
8L C 3
数 目和 电路 板面 积 ,并降 ½ 系统 的成本 。EE ROM 用 的是 
F 4 6 L,它是 一款以 I
M2 C 4
C为操½方式的存储芯片 。液 晶驱动 
芯 片是 P F 5 6 也是以 F 为操½ 方式 。整个系统用 1V电源 
C 87 ,
供 电,再 由稳压芯片 2 7
5 6稳压成 36 。
.V  
直到冰箱 门关½为止 。
 
和读写器 的通信距离 为 1½ 。
0½ 天线可等效成 R L C
、 、 并联 回路 ,
 
示意 图如 图 3
所示 , 3 ,
图 中 L为天线的 自感 ,R为天线的等效 
电阻 ,C 天线 的分 布电容。 图4
为天线 的P B图。
 
设计天线时还要注意天线 的品质 因数 。
½际标准 IO1 4 3
S 44 
制 电路等组成 。½遇到物½反射 回的超声波被接 收换 ½器 R接 
3 超声 波防盗声光警戒器
超声 波防 盗声 光警 戒器 由超 
收 ,由于在距 离较 远的情 况下接收的回波信号微弱 ,因而½换 
为 电信 号的幅值也较 小 ,采用 高速运算放 大器 L 5
M3 8二级放 
大,
其带 ½为 1 MH ,
5 ½ 放大倍数为 10 时 ,
0倍
½充分满足要求;
 
放大后的交流信号送入 Q 三极管 比较器 ,
其½用是将交流信号 
整½输 出一个方波信号 ,
然后再 由T 0 0
8 5 三极管 Q1 大后 ,
直 
接输入 到 A 9 2
N 0 0的 P 一
O 6口。A 9 2
N 0 0立即产 生控制信号和警 
声 波发送 、接 收 、时 间计 测 、检测 单元 、采 样 和校正 、警 报 
声 发生 、警 灯驱 动等 ½硬 件 功½单 元 组成 。 图 1 所 示 为电 
 
路 原理 图 。
 
超声 波发送部分包括 超声波信号发生 、放大及换½器等 。
 
超声波发送脉 冲信号 由 A 9 2 的 P —
N 0 0 0 7口送 出,发送脉冲频率 
为 4½ ½
0 H ,其脉冲½度及 脉冲间隔均 由½件控 制。脉冲½度约 
为 15 ½ 脉 冲发送 间隔取决 于要求 测量的最大距离等 。由三 
2  。
极管 Q 将 电信 号放 大后 ,经脉冲变压器 T 变 比为 1 1 升 
2(
: 0)
压处理 ,最后 由超声发送换 ½器 T将 电信 号脉 冲½换 为 4 ½ ½
0H 
的超声波定 向往外辐射 。
 
报声输 出,
一路 由 P一 口 出每秒钟 3 ½ 率的脉冲信号 ,
O0 输
H频
经 
三极管 Q 放大推动继电器吸合 ,
½流动式红蓝警灯交替 闪烁;
 
与此 同时 , MP P A — 输 出语 音信号 ,
A — 、 MP N
推动扬声器发出警 
报声 以及 “
站½ ,不许动 !½ 已在 有效 监控 范围”等语音 。
 
本 电路还可用于超声波测距的½½倒½语音提示器、
危险地 
禁区语音告警 电子标示牌、
垂钓用的 “
语音 型鱼群探测器” 。
等 ◆ 
超声波接收部分 由接收换½器 R、比较器 、放大单元及控 
5 ・ 电子世界 2 0 年 1 期
05    
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_ 
H  一
 
P8 L
9 PC93  
 
图 2
 
½ ,读写器对卡片的其它操½将不会进行 。
 
强  
图 3
 
图4
 
( A ½ ½ ½½  ½½防冲突机制)
3 ½½ ½½ ½L ½(
) ½ ½½
:如果有多张 M½ ½
½ ½卡 
½
片处在卡片读写器 的天线 的工½ 范围之内时 ,
读写 器将 首先与 
每一张卡片进行通信 ,取得 每一 张卡片的系列号。由于每一张 
M½½ 卡 片½具有其唯一的序列号 ,
½½
½
决不会相 同,
因此读写器根 
据卡片的序列号来保证一次 只对一 张卡操 ½。
该操 ½读 写器得 
规定 无论 T P A或 T P B非接触 式 I ,读写器 和卡 
YE
YE
½卡
之 间的数据传 输速度为16 ½½ ,
0 ½ ½½½½波的频率½ 1. M ,
½ 35 H½
= 6
 
因此 ,每一½ 的数据维 持 的时间 ½ 0 /0 : .   S
O 6 1 @ 94
=1
 
T½ A
½½ 类射频卡智½卡读写器到射频卡的信号编码是修正米 
勒编码 ,
传送每一½数具有 ½   ½
3 的½½波中断 ,因此 ,
该 
信号 的带½近似为 B I = / ½ 3 . 3 H ,
= / I   =3 3 3½ ½ 故天线的品 
T 3
质 因数 Q /= 3 6MH /3 . 3H½3 ,天线 的传输带½ 
 ̄½ 1.   ½ 33 ½ = 5
B 5
3 3
与品质因数成反 比关 系。
因此 ,
过高的品质 因数会导致带½ 
缩小 ,
从而减弱读写器的调制边带 ,
会导致读写器无法与卡 
通信。
 
图 5
 
读 写 器 对 卡 的 操 ½ 流 程 
到卡 的返 回值 为卡的序列 号。
 
() ½½½ ½ (
4 S ½½ T ½选择卡 片)
 
:完成 了上述 二个步骤 之后 ,
读 
F 7 2 L内部有 8
M10 S
个寄存器页 ,每页有 8
个寄存器 ,
每个  写器 必须对 卡片进行 选择操 ½ 。
执行操 ½后 , 回卡上 的SZ  
IE
寄存 器有 8
½数据 。这些 寄存器是统一编址的 ,从 0 0 ½ ½ F 
字节 。
½0 O3 ,
 
MC
U通过S I 口与F 7 2 L
P接
M10 S 通信对这些寄存器进行设½ 。
例 
() ½½ ½½ ½ ½ ̄次相互验证)
5 A ½½½ ½½ (
½ ½
:经过上述三个步骤 ,在 
如 ,MC
U需要让 F 7 2 L
M10 S 执行某个½令 ( ½½½½½ 时 ,把  确认 已经选择 了一张卡片时 ,
T½ ½½½ )
读写器在对卡进行读写操½之前 ,
 
此½令的代码 ( E)
1 写入 C ½½ ½ 寄存器就可 以了。
½ ½½
 
必须 对卡 片上已经设½的密码进行认证 。如果 匹配 ,才允许进 
必须注意 的是 , U
MC 对卡片 的操½不是简单 的一条指令所 
½完成的 , 中必须有对 F 7 2 L
M10 S 硬件 内部 寄存器 的设 ½。
操 
½步骤如 图 5
所示 。
 
()
1复½初始化 F 7 2 L
M10 S :初始化 F 7 2 L的 S I 口,
M10 S
P接  
步 的读 写操 ½。
 
()
6 读写操½:对卡 的最后操½是读 、写 、
增值 、减值 、
存 
储和传送 等操 ½。
 
初始化 F   0 S
M1 2L定时器 ,设½定时器控制寄存器 ,打开 T 、
X1 
TX2。
 
结束语 
I 卡以其 高度 的信息集成及安全 I
½
生已经融入½今信息技 术 
的主流 ,本文介绍的读写器应用 的读卡 芯片 F 7 2 L是一 款 
M10 S
优秀的新 型½产芯片 ,经实验证明基于该芯片设计 的 M½½
½ ½卡 
½
( R ½ ½½ 请求 )
2 ½½ ½ (
:½一张 M½ ½ 卡 片处在卡 片读 写器 的 
½½
½
天 线 的 工 ½ 范 围 之 内 时 ,程 序 员 控 制 读 写 器 向卡 片 发 出 
卡片B½½
½ O中的卡 片类 ̄ (½T½ )
½
_ ½ ½½号共2
个字节传 送给读写器 ,
 
建立 卡片与读写器 的第 一步通信 联络 。如果不进行 复½请求 操 
在此读写器 的基础上 ,只要稍加改动 就½开 
R Q E T½ ( R Q E T½ )
E U S  ½或 E U S   ½ ½令。卡片的 A R将启动 ,将  读 写器工½稳定 。
½
½
发成不同的射频识别应用系统 ,如考勤系统 、门禁系统 、
公交 
½收费系统等。 ◆ 
5 ・ 电子世界 2 0 年 1 期 
05 0
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