摘要：规划了一种根据2.4G无线射频传输技能的移动式远间隔考勤读卡器，一起给出该读卡器的原理框图，而且具体论说了用于传输数据的2. 4G射频芯片nrf24101+，读卡芯片RC522与处理器STC89C52RC的外围电路，以及整个读卡器的软件构架。该体系经过13.56 MHz(RC 522)模块读取IC卡的ID号，当车辆经过考勤门口时不需求下车而是运用2.4G无线射频电路将所读到的数据传送到接纳端，承受端经过串口将数据发送至上位机端。即可完结远间隔考勤。因为2.4G无线射频技能具有网络布线少且灵敏，功用安稳，传输间隔远，传输速度快等长处，所以十分合适运用于校园不泊车考勤体系。
RFID(Radio Frequency Identification)技能，无需触摸只需经过无线射频信号即可主动辨认并取得特定方针的数据，整个进程并不需求人工的干涉，是一种主动辨认技能。在射频范畴，把电磁波按频率划分为6大部分。RFID首要作业在3个频段上;低频(30～300 kHz首要用在短间隔低本钱的运用中，如门禁操控，校园卡等)，高频(3～30 MHz用于需求传输很多数据的体系)和超高频(300 MHz～3 GHz用于需求较长的读写间隔和高度写速度的场合，如高速公路收费体系中)。近年来，跟着RFID技能的敏捷发展，一起因为其具有标签体积小、寿命长、移动辨认、可作业于各种恶劣环境等长处，RFID技能广泛运用于公共安全、生产办理、物流办理、交通办理等多个范畴。
本文所规划的移动式远间隔读卡器选用2.4GHz+13.56 MHz的双频段形式，一方面运用13.56 MHz射频技能读取职工IC卡的ID号，这种做法便于兼容职工原有的IC卡，然后在下降本钱的一起减少了额定带着一张卡带来的繁琐。别的一方面因为2.4GHz射频技能具有传输间隔远(可到达10～20m);选用专用数据通道搅扰少并搭载有跳频技能和数据加密然后传输信号安稳;归于免费频段无需当局答应即可运用等长处，然后能够能够使整个体系完结方针功用。
1 读卡器的体系组成
整个考勤体系由读卡器，接纳器，上位机3部分组成。读卡器首要担任读取IC卡中的信息，并经过2.4 G无线通讯将数据发送到接纳端。接纳端收到读卡器发送来的信息后，经过串口将数据传送给上位机，卡片信息的终究处理由上位机完结。本文首要完结读卡器的规划。移动式RFID读卡器归于便携式设备，由电池供电，因而低功耗，高功用价格比的准则贯穿于整个规划之中。读卡器的组成框图如图1所示。
STC89C52RC与RC522，NRF24L01+之间都运用SPI方法通讯，具体接口电路将在下面一节中具体介绍。人机互动经过键盘和1602液晶得以完结，然后使读卡器具有愈加好的用户体会度。上位机经过串口取得MCU的数据。
2 移动式RFID读卡器的硬件规划
2.1 主控芯片STC89C52RC的硬件电路规划
STC89C52是STC公司研制的一种根据51内核微操控器，其特色是速度快、功耗低、抗搅扰能力强，单指令代码彻底兼容传统8051单片机，且ISP(在体系可编程)/IAP(在运用可编程)，免去了运用专用编程器，仿真器带来的不必要的费事，可经过串口(RXD/P3.0，TXD/ P3.1)直接下载用户程序，速度十分快仅需求几秒钟，这些特色十分有利于产品的开发，一起缩小了产品的体积，大幅度缩减了产品的本钱，十分有利产品敏捷占有商场。其外围电路结构规划如图2所示。
2.2 数据传送芯片nRF24L01+的外围硬件电路
规划进程中发现在有些规划中运用的是Zigbee技能进行数据传输，可是经过剖析发现，Zigbee尽管传输间隔愈加远，能够到达本规划的要求，可是，在满意本文所规划体系方针的情况下无需那么远的传输间隔一方面价格贵出了好几倍添加本钱，一起因为传输间隔远反而或许呈现多个多点之间的信号搅扰问题。因而归纳考虑运用2.4 GHz射频技能。2.4 G技能是一种低功耗，低本钱，低复杂度，高速率的近间隔无线通讯技能，在规划中选用的是NORDIC公司研制的nRF24L01+芯片。该款芯片归于2.4 GHz无线射频频段收发芯片，可是作业频率在2.4～2.4835GHz之间可调，能够一起接纳6路不同通道数据。通讯速度最高可调至2 Mbps，芯片内部固化有CRC与地址校验校验协议，并支撑主动应对功用，在承认收到数据，能够主动回应应对方，然后提高了通讯的安全可靠性，在ShockBurstTMC形式下低速单片机也能够与其通讯，这些功用都能够用MCU经芯片供给的SPI接口装备相应的寄存器得以完结。其外围电路如图3所示。
2.3 读卡芯片RC522的外围硬件电路
读卡芯片运用恩智浦公司研制的RC522，这款芯片现在在相应范畴得到广泛的运用。其特色是支撑ISO/IEC 14442TypeA接口和MIFARE协议，调制电路高度集成，天线的驱动只需求少数的外围器材，特有的掉电机制能够封闭天线，即封闭射频场，然后下降功耗。作者在相关论文上看到有规划者选用RC500作为读卡芯片。它们本归于同一个系列的产品，可是相关于RC 500，RC522具有如下优势。
1)两者和MCU的通讯方法不同，RC500仅支撑并口通讯，而RC522是UART，SPI，I2C 3种方法可装备，因而RC522运用规模更广，一起因为并口存在8位数据通道彼此搅扰，以及时序不一致等缺陷，因而串口的传输速度比较于并口更快，因而不管从安全安稳性与速度上来剖析RC5 22愈加具有优势。
2)RC522的作业电压是3.3 V，而RC500的作业电压是5 V的因而在功耗上RC500一起具有比较大的优势，作为移动设备功耗的巨细在规划中咱们严厉留意。
3)RC522相关于RC500在价格上具有显着的优势。
经过上面的剖析，及实践需求因而挑选RC522作为读卡芯片。RC522硬件电路图如图4所示。
2.4 RC522与主控芯片的通讯接口的规划
本文所规划的读卡器中，RC522与MCU之间选用SPI方法进行通讯，SPI选用主从形式作业最高传输速率到达10 Mbps。只需求四条信号线及RST复位端口，因为STC89C52RC内部不具有SPI寄存器，所以需求运用MCU进行模仿SPI时序，完结RC522寄存器数值的读写。四条信号线分别为(时钟线SCK，输入数据线MOSI，输出数据线及芯片选通线CSN)，在对芯片进行读写的时分需求先经过拉低CSN选通芯片选通芯片，在SCK低电平期间能够经过王MOSI引脚上写值，一旦将SCK拉高后行将MOSI口数据写入RC522，亦能够从从MISO管脚读出数据。因为SPI归于串口通讯所以每读写一个寄存器的值(一个字节)需求8个回合的MOSI管脚或MISO管脚的读写。
3 移动式RFID读卡器体系软件规划
移动远间隔读卡器程序流程如图5所示。软件总体上分为两部分，1)完结对RC522芯片进行初始化设置，读卡等功用。2)完结nRf24L01+发送数据等功用。对RC522处理的首要函数首要包含InitRC522(void)其功用是对RC522相应寄存器进行装备初始化、pcdRequest(unsigned charreq_ code，unsigned char*pTagType)寻觅天线规模内的卡片、或许存在多张卡片处于读卡的规模之内，所还需求有防磕碰处理函数pcdAnticoll(unsingned char*psnr)其原理是利用了RC522内部固化的防磕碰协议，经过这个函数能够取得很多IC卡仅有一个UID，从而能够运用挑选函数挑选该卡，便于进一步的卡片的读写操作。以得到多个%&&&&&%卡中确认的一个卡的ID号。
关于2.4 GHz发送数据模块处理的函数除了必要初始化设置外最首要的是发送函数nRF24L01_TxPacker(unsigned char*tx_buf)。该函数能够把之前读到的职工ID卡发送至用于接纳数据的2.4 GHz模块。这部分功用也是整个远间隔读卡器的中心部分。
4 定论
文中对根据2.4 G技能的RFID读卡器的硬件规划和软件规划做了具体的论说介绍并和其他相似规划进行了多方面比较。试验测验，其传输间隔能够到达方针要求而且功用安稳，并在校园考勤体系中得到了实践运用。因为2.4 G无线射频技能是无线通讯省去了布线的费事，传输速度快，功用安稳，因而信任其将具有越来广泛的运用远景。
