原標題：基于射頻識別讀寫器芯片實現(xiàn)非接觸式IC識別器的設(shè)計

基于P89LPC932微控制器+射頻識別讀寫器芯片MF RC632+實時時鐘芯片PCF8563+AT45DB021實現(xiàn)非接觸式IC識別器的設(shè)計方案

引言

非接觸式IC識別器作為現(xiàn)代自動識別技術(shù)的重要組成部分，廣泛應用于門禁系統(tǒng)、公共交通、供應鏈管理等多個領(lǐng)域。本文詳細介紹了一種基于P89LPC932微控制器、射頻識別讀寫器芯片MF RC632、實時時鐘芯片PCF8563及AT45DB021存儲器的非接觸式IC識別器的設(shè)計方案。該方案充分利用了各芯片的功能特點，實現(xiàn)了高效、穩(wěn)定、安全的非接觸式IC卡識別與數(shù)據(jù)處理。

一、系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)采用P89LPC932作為核心控制單元，結(jié)合MF RC632射頻識別讀寫器芯片、PCF8563實時時鐘芯片及AT45DB021存儲器，構(gòu)建了一個高性能的非接觸式IC識別器。系統(tǒng)具有讀寫速度快、識別準確率高、防監(jiān)聽、防解密能力強等優(yōu)點，適用于多種自動識別場景。

二、主控芯片型號及作用

2.1 P89LPC932微控制器

型號說明：
P89LPC932是飛利浦公司生產(chǎn)的一款高性能、低功耗的單片封裝微控制器，屬于高速51系列產(chǎn)品。該芯片集成了豐富的系統(tǒng)級功能，適合要求高集成度、低成本的場合。

在設(shè)計中的作用：

1. 核心控制：作為整個系統(tǒng)的控制核心，P89LPC932負責協(xié)調(diào)各模塊的工作，執(zhí)行指令集，處理數(shù)據(jù)交互。

2. 指令執(zhí)行：其高性能的處理器結(jié)構(gòu)使得指令執(zhí)行時間僅需2～4個時鐘周期，遠快于標準80C51器件，提高了系統(tǒng)的整體運行效率。

3. 電源管理：通過軟件控制，P89LPC932能夠有效地管理各模塊的供電，降低系統(tǒng)功耗，提高電源使用效率。

4. I/O資源管理：利用P89LPC932豐富的I/O資源，可以方便地連接各種外設(shè)，如射頻識別模塊、實時時鐘模塊、存儲模塊等。

2.2 MF RC632射頻識別讀寫器芯片

型號說明：
MF RC632是飛利浦公司推出的高集成度非接觸通訊讀卡IC，適用于工作頻率為13.56MHz的非接觸式智能卡和標簽，支持ISO1443和ISO15693等多種非接觸式標準。

在設(shè)計中的作用：

1. 射頻識別：MF RC632通過改變射頻信號的振幅，實現(xiàn)對RFID智能卡、標識和標簽的識別與讀寫。其特別的調(diào)制解調(diào)概念，使系統(tǒng)能夠靈活應對不同應用場景。

2. 數(shù)據(jù)交互：該芯片提供的并行接口可直接連接到P89LPC932等8位微處理器，實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸。同時，SPI總線接口也為I/O資源有限的設(shè)計提供了有效解決方案。

3. 兼容性：MF RC632的設(shè)計與飛利浦現(xiàn)有的讀取IC管腳到管腳兼容，便于系統(tǒng)集成與升級。

2.3 PCF8563實時時鐘芯片

型號說明：
PCF8563是一款低功耗、可編程的CMOS實時時鐘/日歷芯片，具有時鐘輸出、中斷輸出和低電壓檢測功能。所有地址和數(shù)據(jù)均通過串行I2C總線傳輸，最高速率可達400kbps。

在設(shè)計中的作用：

1. 時間基準：為系統(tǒng)提供準確的時間基準，確保數(shù)據(jù)記錄與處理的時效性。

2. 時間管理：通過編程，PCF8563可實現(xiàn)定時喚醒、定時中斷等功能，提高系統(tǒng)的自動化水平。

3. 低功耗：低功耗設(shè)計使得PCF8563在電池供電的應用場景中表現(xiàn)出色，延長了系統(tǒng)的使用壽命。

2.4 AT45DB021存儲器

型號說明：
AT45DB021是一款高性能的Flash存儲器，具有大容量、高速度、低功耗等特點。它廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)中，用于存儲系統(tǒng)設(shè)置、用戶數(shù)據(jù)等。

在設(shè)計中的作用：

1. 數(shù)據(jù)存儲：作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲單元，AT45DB021負責存儲系統(tǒng)設(shè)置、用戶數(shù)據(jù)、歷史記錄等信息。

2. 數(shù)據(jù)保護：Flash存儲器的特性使得數(shù)據(jù)在斷電后不會丟失，保證了數(shù)據(jù)的持久性和安全性。

3. 快速訪問：高速度的數(shù)據(jù)訪問能力使得系統(tǒng)能夠迅速響應數(shù)據(jù)處理需求，提高用戶體驗。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)主要由P89LPC932微控制器、MF RC632射頻識別讀寫器芯片、PCF8563實時時鐘芯片、AT45DB021存儲器以及必要的電源管理、接口電路等部分組成。各芯片通過適當?shù)慕涌陔娐愤B接到P89LPC932微控制器，形成一個完整的硬件系統(tǒng)。

3.2 接口電路設(shè)計

• MF RC632接口電路：MF RC632通過并行接口或SPI接口與P89LPC932連接。在本設(shè)計中，為了簡化電路設(shè)計和提高數(shù)據(jù)傳輸效率，選擇并行接口方式。需要設(shè)計適當?shù)碾娖睫D(zhuǎn)換和緩沖電路，以確保信號的完整性和穩(wěn)定性。

• PCF8563接口電路：PCF8563通過I2C總線與P89LPC932通信。I2C總線接口電路簡單，只需連接SCL（時鐘線）、SDA（數(shù)據(jù)線）以及電源和地線即可。在電路設(shè)計時，需注意I2C總線的上拉電阻和總線電容的選取，以確保通信的穩(wěn)定性和可靠性。

• AT45DB021接口電路：AT45DB021同樣通過SPI接口與P89LPC932連接。SPI接口電路包括MISO（主設(shè)備輸入/從設(shè)備輸出）、MOSI（主設(shè)備輸出/從設(shè)備輸入）、SCK（時鐘信號）以及CS（片選信號）等信號線。需要設(shè)計合適的電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動電路，以匹配P89LPC932的SPI接口要求。

3.3 電源管理

系統(tǒng)采用適當?shù)碾娫垂芾矸桨福源_保各芯片在穩(wěn)定的工作電壓下運行。P89LPC932、MF RC632、PCF8563和AT45DB021等芯片的工作電壓范圍可能有所不同，因此需要設(shè)計適當?shù)碾妷恨D(zhuǎn)換和穩(wěn)壓電路。同時，考慮到系統(tǒng)的低功耗要求，可以設(shè)計電源休眠和喚醒機制，以在不需要時關(guān)閉部分電路的供電，從而降低系統(tǒng)功耗。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 軟件架構(gòu)

系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計思想，將系統(tǒng)劃分為多個功能模塊，包括射頻識別模塊、實時時鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及主控制模塊等。每個模塊負責完成特定的功能，并通過接口函數(shù)與主控制模塊進行交互。

4.2 射頻識別模塊

射頻識別模塊負責控制MF RC632芯片進行RFID卡的讀寫操作。該模塊需要實現(xiàn)RFID卡的檢測、認證、數(shù)據(jù)讀寫等功能。在軟件設(shè)計時，需要編寫相應的驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)處理算法，以確保RFID卡的正確識別和數(shù)據(jù)的準確讀寫。

4.3 實時時鐘模塊

實時時鐘模塊負責管理PCF8563芯片的時間信息。該模塊需要實現(xiàn)時間的讀取、設(shè)置、校準以及定時中斷等功能。在軟件設(shè)計時，需要編寫相應的I2C通信程序和時間管理算法，以確保系統(tǒng)時間的準確性和實時性。

4.4 數(shù)據(jù)存儲模塊

數(shù)據(jù)存儲模塊負責控制AT45DB021芯片進行數(shù)據(jù)的存儲和讀取操作。該模塊需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入、讀取、刪除以及數(shù)據(jù)完整性校驗等功能。在軟件設(shè)計時，需要編寫相應的SPI通信程序和文件管理系統(tǒng)算法，以確保數(shù)據(jù)的可靠存儲和高效訪問。

4.5 主控制模塊

主控制模塊是整個軟件系統(tǒng)的核心，負責協(xié)調(diào)各功能模塊的工作。該模塊需要實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化、任務調(diào)度、異常處理以及用戶交互等功能。在軟件設(shè)計時，需要編寫清晰的控制流程和邏輯判斷語句，以確保系統(tǒng)能夠按照預定的方式運行并響應用戶的操作。

五、系統(tǒng)測試與優(yōu)化

在系統(tǒng)開發(fā)完成后，需要進行全面的測試以驗證系統(tǒng)的功能和性能是否滿足設(shè)計要求。測試內(nèi)容包括射頻識別準確性、實時時鐘精度、數(shù)據(jù)存儲可靠性以及系統(tǒng)整體穩(wěn)定性等方面。根據(jù)測試結(jié)果，對系統(tǒng)進行必要的優(yōu)化和調(diào)整，以提高系統(tǒng)的性能和可靠性。

六、結(jié)論

本文詳細介紹了一種基于P89LPC932微控制器、MF RC632射頻識別讀寫器芯片、PCF8563實時時鐘芯片和AT45DB021存儲器的非接觸式IC識別器的設(shè)計方案。該方案充分利用了各芯片的功能特點，實現(xiàn)了高效、穩(wěn)定、安全的非接觸式IC卡識別與數(shù)據(jù)處理。通過合理的硬件設(shè)計和軟件編程，系統(tǒng)能夠滿足多種自動識別場景的需求，并具備較高的實用價值和推廣前景。