非接触式IC卡节水控制器的设计与实现

文章摘要： ·内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线(可达100mm)。 ·接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于ISO14443A兼容的应答信号。 ·数字部分处理ISO14443A帧和错误检测（奇偶&CRC）；此外，它还支持快速CRYPTO1加密算法用于验证MIFARE系列产品。 方便的并行接口可直接连接到任何8位微处理器，这样给读卡器/终端的设计提供了极大的灵活性。www.88dzw.com 3.2 读写器与IC卡通讯流程 读写器与IC卡通讯流程图如下图4所示。 图4读写器与IC卡通讯流程图

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       ·内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线(可达100mm)。
       ·接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于ISO14443A兼容的应答信号。
       ·数字部分处理ISO14443A帧和错误检测（奇偶&CRC）；此外，它还支持快速CRYPTO1加密算法用于验证MIFARE系列产品。 方便的并行接口可直接连接到任何8位微处理器，这样给读卡器/终端的设计提供了极大的灵活性。

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  3.2 读写器与IC卡通讯流程

        读写器与IC卡通讯流程图如下图4所示。

 

图4读写器与IC卡通讯流程图

        首先上电对MFRC500进行复位与初始化，当有IC卡靠近读写器的读写范围之内时，读写器向IC卡发出请求命令，此时IC卡的ATR(复位应答信息)将启动，并将IC卡中的2BIC卡类型传送给读写器，建立IC卡与读写器的第一步通信联络。如果读写器天线工作范围内有多张IC卡，防冲突模块将启动。读写器首先与每一张卡进行通讯，取得每一张卡的序列号，卡的序列号都是唯一的，根据IC卡的序列号来选定一张IC卡进行操作，未被选择的IC卡处于等待状态。序列号存储在IC卡的block0中，共5B，其中有1B为序列号的检验字节（CRC码）。完成了上述两个步骤以后，读写器还必须对IC卡进行选择，读写器将收到从被选中的IC卡传送出的容量字节（存储于block0）。当读写器收到这一字节后，就可以对IC卡进行密码认证操作。非接触式IC卡的密码认证分为三个步骤进行，称为三重认证，只有三重认证通过以后才可以对IC卡的这一分区进行读、写等操作。Mifare1型IC卡共有16个分区，每个分区都可分别设置各自的密码，互不干涉。如果改变分区还必须用该分区的密钥重新完成三重认证。

       4. 结论

       本文介绍了一种非接触式IC卡节水控制器的设计方案，进行了系统方案的整体设计，并且对射频读写模块进行了较详细的设计，给出了射频读写模块的硬件电路图，同时给出了系统的软件设计流程，以及对电子标签与读写器的通讯流程进行了说明。非接触式IC卡节水控制器作为构成校园一卡通、企业一卡通系统的一部分，越来越深入人们的生活，提供了人们对水资源的利用与管理的自动化服务，为人们的生活带来了便利。

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          射频接口模块的硬件电路设计图如下图2所示。

图2 射频接口模块硬件电路图

 2）单片机与MFRC500接口电路设计

      单片机与MFRC500的接 口采用 了独立 读/写选通 复用地 址总线 的接口模式，将MFRC500的并口(P0~P7)与单片机的P0口连接，片选信号NCS与P2.7相连，MFRC500的中断与单片机的INT1相连，复位脚 RSTPD与单片机的P1.2相连。另外该模式下MFRC500的A2、A1、A0分别与GND、VCC、VCC相连，保证 A2、A1、A0的输入电平分别为低、高、高。

       3）天线电路设计

       天线电路由4个部分组成，即EMC(电磁兼容性)低通滤波器、接收电路、天线匹配电路和天线。

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