基于RC522的RFID讀卡器電路設計實現

袁樂民

摘要：設計一種基于MF RC522的射頻讀卡器，工作頻率為13.56MHz。電路控制的核心部分采用STM32單片機實現，射頻信號發送與接收采用集成射頻讀寫芯片MF RC522完成，RS232串口實現了讀卡器與上位機的通信連接，測量了周圍無金屬物時的最大讀卡距離為60mm，高于MF RC522數據手冊中給定的最大典型操作距離50mm，達到設計要求。

關鍵詞：RFID 讀卡器 RC522 上位機 電路

中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0168-02

RFID（Radio Frequency Identification）即射頻識別技術，是一種無線通信技術，是物聯網關鍵技術之一，具有體積小、速度快、抗干擾能力強、安全性高等諸多優點[1]。目前RFID技術已涉及人們日常生活及工業生產等各個方面。

本文設計了一種RFID讀卡器，采用STM32單片機、MF RC522集成射頻讀寫芯片，通信頻率為13.56MHz，通過RS232串口實現了讀卡器與上位機的通信，達到了設計要求。

1 讀卡器硬件電路

讀卡器硬件電路主要包括微控制器電路、射頻電路和天線電路三部分，其中STM32微處理器與MF RC522之間的通信接口為SPI方式，PCB天線和電子標簽內的線圈以非接觸的方式耦合，實現能量和數據的傳輸。

1.1 射頻模塊MF RC522及天線電路

射頻模塊MF RC522是整個讀卡器的核心，它是射頻卡與單片機通信的橋梁。MF RC522是應用于13.56MHz非接觸式通信中高集成度讀寫卡系列芯片。是NXP 公司針對“三表”應用推出的一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡芯片，是智能儀表和便攜式手持設備研發的較好選擇。讀卡器的所有功能都將通過MF RC522來完成，如射頻信號的產生、調制、解調等。MF RC522與MIFARE1卡通過射頻場來完成連接與數據交換。IC卡和MF RC522之間的數據傳輸和能量傳遞的過程其實是兩個線圈之間的耦合，從讀卡器發射給卡的數據信息在調制前采用的是米勒編碼，而從卡到讀卡器的數據信息采用的是曼徹斯特編碼[10]。射頻模塊電路原理圖設計如圖1所示。

電路中MF RC522所使用電源為3.3V。MF RC522通過硬件（EA引腳接地）設置成串口模式（UART模式），通過SDA與IRQ和微處理器進行通信。27.12MHz晶體振蕩器提供時鐘頻率。通過TX1與TX2連接天線電路。

1.2 STM32F103C8T6微處理器電路

系統所使用的控制核心為STM32F103C8T6微處理器，其工作電源為直流+3.3V。在其電源端串接電感L1、并接電容C13、C14，用以濾除高頻噪聲，消除自激振蕩。STM32單片機采用8MHz頻率的時鐘。通過PA2、PA3端口連接到MAX232電路，完成與上位機的通信。PA9、PA10端口連接到RC522，實現單片機與RC522的通信。圖2為STM32單片機電路原理圖。

2 結語

設計了一種基于MF RC522的RFID讀卡器，包括微控制器電路、射頻電路和PCB天線.讀卡器可讀取射頻卡片的卡號和塊內存儲的數據，并通過串行口接收上位機命令或向上位機發送數據，讀卡器狀態和讀卡過程用LED和蜂鳴器指示。測量了周圍無金屬物時的最大讀 卡距離為60mm，高于MF RC522數據手冊中給定的最大典型操作距離50mm，達到設計要求.讀卡器的電路原理圖、天線的阻抗匹配方法以及天線的尺寸等參數對于非接觸式讀卡系統的設計實現具有重要的實踐指導意義。

參考文獻

[1]王毅.物聯網與城市建設[M].北京：電子工業出版社，2012：217.

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[3]劉玉潔，王秀梅.基于MFRC522的RFID讀卡器設計[J].杭州：浙江工業大學學報，2012.6：616.

[4]蔣皓石，張成，林嘉宇.無線射頻技術及其應用和發展趨勢[J].電子技術應用，2005年第5期.

[5]劉雙虎.單片機控制的射頻讀卡器的設計[D].成都：電子科技大學，2007.endprint