本文介紹一款便攜式巡更機(jī)（射頻讀寫器）的設(shè)計。該讀寫器主要由MCU、射頻IC卡讀寫模塊、天線及USB通信接口等部分組成。為了方便對巡更情況的實時記錄，系統(tǒng)采用了具有時間基準(zhǔn)功能的時鐘芯片。

隨著近年來智能小區(qū)、智能大廈的迅猛發(fā)展，巡更系統(tǒng)將有著廣泛的應(yīng)用前景。手持式讀寫器的主要開發(fā)指標(biāo)包括微型化、低功耗、便攜式及方便的數(shù)據(jù)傳輸接口。

讀寫器總體設(shè)計方案

便攜式IC卡讀寫器主要由電池供電。由于讀寫器不斷發(fā)射無線電波，功耗較大，所以必須從每一個細(xì)節(jié)來考慮如何降低功耗，從而盡可能地延長電池的使用時間。硬件上采用低功耗設(shè)計，如低功耗器件、低壓、模塊化供電等；軟件上采用規(guī)模化設(shè)計，盡量減少處理器的工作時間，使其處于低功耗運(yùn)行模式。

讀寫器的設(shè)計要達(dá)到以下要求：具有自檢功能，開機(jī)時能首先自檢設(shè)備有無故障；能夠準(zhǔn)確、快捷地讀取非接觸式IC卡內(nèi)的信息；具有聲光報警電路；電池直接供電，可由3節(jié)AA鎳氫電池供電，開機(jī)靜態(tài)電流不大于10mA，工作電流不大于40mA；具有USB通信接口；體積小，成本低，性能穩(wěn)定可靠。

系統(tǒng)功能概述

根據(jù)不同場合對巡更系統(tǒng)的要求，需要及時了解巡更人員巡邏的情況，以確保小區(qū)、商場、鐵路沿線等場合的安全。
因此，本系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：在確定的巡更線路上安裝一系列代表不同點的射頻卡，到達(dá)各點時巡更人員用手持式巡更機(jī)靠近巡道檢測點，把代表該點的卡號和時間同時記錄下來；巡更完成后巡更機(jī)把采集到的信息通過USB接口芯片存儲到U盤中或直接傳給計算機(jī)軟件處理。

系統(tǒng)硬件設(shè)計

讀寫模塊是射頻IC卡與外界通信的媒介，讀寫模塊連接著的天線與IC卡線圈產(chǎn)生共振，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，完成讀寫模塊與卡之間的通信。本設(shè)計使用的 FM1702N支持13.56MHz頻率下TYPE A 非接觸通信協(xié)議，它是與非接觸式IC卡實現(xiàn)無線通信的核心模塊，也是關(guān)鍵接口芯片。它根據(jù)寄存器的設(shè)計對發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制得到發(fā)送的信號，通過由TX1、TX2引腳驅(qū)動的天線以電磁波的形式發(fā)出去，IC卡采用RF場的負(fù)載調(diào)制進(jìn)行響應(yīng)。天線拾取IC卡的響應(yīng)信號經(jīng)過天線匹配電路送到RX引腳，F(xiàn)M1702N內(nèi)部接收緩沖器對信號進(jìn)行檢測和解調(diào)并根據(jù)寄存器的設(shè)定進(jìn)行處理。處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接口由MCU讀取。

天線設(shè)計

為了與非接觸式IC卡進(jìn)行通信，讀寫器必須有能發(fā)射和接受射頻信號的天線。可以針對不同的應(yīng)用設(shè)計不同大小和形狀的天線。天線設(shè)計具體步驟為：設(shè)定讀寫器工作環(huán)境，優(yōu)化讀寫器與應(yīng)答器之間的耦合系數(shù)，確定天線線圈和電容。

非接觸式IC卡天線利用電感耦合產(chǎn)生磁通，磁通用來向應(yīng)答器提供電源，并且在兩者間傳輸數(shù)據(jù)。因此對讀寫器天線的構(gòu)造有以下幾個基本要求：使天線線圈的電流最大，用于產(chǎn)生最大的磁通量Φ；功率匹配，以最大程度地利用產(chǎn)生磁通量的可用能量；足夠的帶寬以無失真地傳送數(shù)據(jù)調(diào)制的載波信號。