專利名稱：一種用于圖書館管理系統(tǒng)的射頻識別讀卡器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及讀卡器，特別涉及一種用于圖書館管理系統(tǒng)的射頻識別讀卡器。
背景技術：
眾所周知，電腦、數(shù)碼產品、家電等各種不同的產品之間需要一種通用的儲存介質來進行數(shù)據(jù)交換，提起讀卡器，很多人都立即會想到這種產品是配合數(shù)碼相機而產生的，不過目前讀卡器已經不再局限于數(shù)碼相機使用了，而是擴展到了更多的領域，如門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等，而這一切，都要歸功于物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)，是一種通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。圖書館管理系統(tǒng)正是一個物聯(lián)網(wǎng)，但是當前的圖書館管理系統(tǒng)普遍存在功能簡單，操作復雜、不方便的缺點。大多數(shù)的圖書館管理系統(tǒng)都不能夠進行遠程無線操作，這一定程度上影響了用戶的體驗，也使得操作效率沒辦法提高。
發(fā)明內容為了克服現(xiàn)有技術的缺點和不足，本實用新型提供了一種用于圖書館管理系統(tǒng)的射頻識別讀卡器。本實用新型的目的通過下述方案實現(xiàn)一種用于圖書館管理系統(tǒng)的射頻識別讀卡器包括主控模塊，射頻讀寫模塊和天線模塊。所述主控模塊包括主控單片機以及與主控單片機相連的并行控制接口、串行通信即可、晶振電路、電源電路和擴展接口。射頻讀寫模塊包括與并行控制接口相連的射頻讀寫芯片以及與射頻讀寫芯片相連的高頻濾波電路。天線模塊包括與高頻濾波電路相連的匹配電路以及與匹配電路相連的天線線圈。所述主控單片機通過并行控制接口，藉由數(shù)據(jù)線、地址線和控制線等線路與射頻讀寫芯片連接，控制射頻讀寫芯片的正常工作，由此來實現(xiàn)與RFID卡的通信。所述主控單片機采用了單片機STC89C52，包括8k字節(jié)Flash存儲器，256字節(jié)RAM存儲器，32位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口片內晶振及時鐘電路。所述射頻讀寫芯片負責接收主控單片機的控制信息并完成與RFID卡的通信操作。所述射頻讀寫芯片采用MFRC500，內部有64個寄存器，并使用獨立的讀、寫信號線并行接口以及數(shù)據(jù)/地址線復用的方式與單片機STC89C52連接。本實用新型具有如下的優(yōu)點和效果(I)讀卡器的識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境，同時也可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便；[0013](2)可以智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理圖書館管理系統(tǒng)，通過天線部分可以進行遠程無線操作，提高了了用戶的體驗以及操作效率；本實用新型適用于大型圖書館管理系統(tǒng)或者公司的供應鏈生產管理系統(tǒng)中。

圖I是本實用新型一實施例的硬件系統(tǒng)組成框圖。圖2是圖I的單片機STC89C52和射頻讀寫芯片MFRC500的連接電路圖。圖3是圖I的高頻濾波電路與匹配電路的電路圖。
具體實施方式
·下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。如圖I本實用新型的硬件系統(tǒng)組成框圖所示，一種用于圖書館管理系統(tǒng)的射頻識別讀卡器主要包括主控模塊，射頻讀寫模塊和天線模塊。本實施例中，主控模塊包括主控單片機以及與主控單片機相連的并行控制接口、串行通信即可、晶振電路、電源電路和擴展接口。射頻讀寫模塊包括與并行控制接口相連的射頻讀寫芯片以及與射頻讀寫芯片相連的高頻濾波電路。天線模塊包括與高頻濾波電路相連的匹配電路以及與匹配電路相連的天線線圈I。主控單片機通過并行控制接口，藉由數(shù)據(jù)線、地址線和控制線等線路與射頻讀寫芯片連接，控制射頻讀寫芯片的正常工作，由此來實現(xiàn)與RFID卡的通信。另外主控單片機可通過串行通信接口與計算機(PC)進行通信，從而實現(xiàn)PC機與射頻卡的信息傳遞。本實施例中，主控單片機采用具有8K的程序存儲器并且具有可編程串行通道、兩個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源的STC89C52單片機。射頻讀寫芯片負責接收主控單片機的控制信息并完成與RFID卡的通信操作。為了正常工作，射頻讀寫芯片須選用合適的并行接口與主控單片機連接，而為了發(fā)送、接收穩(wěn)定的高頻信號，射頻讀寫芯片要通過高頻濾波電路與天線模塊連接。本實施例中，射頻讀寫芯片采用支持ISO/IEC 14443A協(xié)議的射頻讀寫芯片中性價比最高，市場應用最為廣泛，購買也最方便的MFRC500。天線模塊包括讀寫模塊實現(xiàn)射頻通信必不可少的線圈及匹配電路，射頻讀寫模塊要依靠天線產生的磁通量為RFID卡提供電源、在射頻讀寫模塊與RFID卡之間傳送信息。為使天線正常工作，天線線圈I要通過無源的匹配電路連接射頻讀寫芯片的天線引腳。所述單片機STC89C52對MFRC500的控制是通過數(shù)據(jù)線、地址線、控制線等并行控制接口的連接實現(xiàn)的，而另一方面，MFRC500可以使用獨立的讀、寫信號線或者普通的讀寫信號線這兩種不同的并行控制接口連接單片機STC89C52，采用不同的信號線所相應的總線時序也是不一樣的。如圖2本實用新型的單片機STC89C52與射頻讀寫芯片MFRC500連接電路圖所示，在電路中，射頻讀寫芯片MFRC500使用的是獨立的讀、寫信號線與單片機STC89C52連接的，在地址線的方式選擇上，射頻讀寫芯片MFRC500使用了數(shù)據(jù)/地址線復用的方式，單片機STC89C52的數(shù)據(jù)/地址線P00-P07與MFRC500的數(shù)據(jù)/地址線D0-D7——對應連接。另夕卜，單片機STC89C52采用中斷方式，通過INTO引腳引入MFRC500中斷源，利用MFRC500所提供的中斷信息進行中斷控制。射頻讀寫芯片MFRC500根據(jù)其寄存器的設定對發(fā)送數(shù)據(jù)進行調制得到發(fā)送的信號，通過由天線驅動引腳TXl和TX2驅動的天線以13.56MHz的電磁波形式發(fā)送出去。在其射頻范圍內的RFID卡采用RF場的負載調制進行響應。天線接收到卡片的響應信號經過天線匹配電路送到RC500的接收引腳RX，芯片內部的接收器對接收信號進行解調、譯碼，并根據(jù)寄存器的設定進行處理，最后將數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接口由微控制器讀取。如圖3所示，在高頻濾波電路中，為了減少信號線上的干擾，使用了 EMC高頻濾波電路。射頻讀寫芯片MFRC500的天線引腳TX1、TX2、RX以及參考電壓VMID先 經過高頻濾波電路，然后再與天線模塊的匹配電路連接。高頻濾波電路中，電感LI、L2和電容C7、C8、C9、ClO組成了射頻讀寫芯片MFRC500射頻發(fā)送信號的濾波電路。電阻Rl、R2和電容C5、C6組成了接收信號的濾波電路。為了達到良好的電磁兼容，在制作印刷電路板(PCB)時，這部分的電路必須緊靠射頻讀寫芯片MFRC500的天線引腳RX、TX1、TX2。而在其匹配電路中，為了給RFID卡提供足夠的能量，天線與卡片間必須實現(xiàn)緊耦合，耦合系數(shù)最少為O. 3(耦合系數(shù)為O時，即由于距離太遠或磁屏蔽導致完全去耦；耦合系數(shù)為I即全稱合)。因此天線線圈I采用直徑為Imm的導線,設計為三圈的65mmX54mm方形天線，此時，天線線圈產生的電感，有下列公式計算L=2XIXln ( 1/D ) XN其中L為天線電感；I為環(huán)形導體的長度(即一圈的周長)，單位為cm ；D為導體的寬度，即導線直徑，單位為mm;N為線圈的圈數(shù)。由上述公式可計算出天線線圈I的電感值約為luH。為了使天線線圈I接收的來自芯片天線引腳的射頻信號盡可能減少損失與輻射，采用了如圖3所示的天線匹配電路對其進行阻抗轉換。天線匹配電路的電容Cl、C2、C3、C4的參數(shù)由天線的電感值決定。由于每塊不同的天線電路板實際的天線線圈I電感值總是會稍有差異，因此在天線匹配電路上使用了一個可調電容CO，通過調整可調電容將每塊天線板的讀寫距離調整到最佳。上述實施例僅為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種用于圖書館管理系統(tǒng)的射頻識別讀卡器，其特征在于包括主控模塊，射頻讀與豐旲塊和天線|旲塊；所述射頻讀與|旲塊包括射頻讀與芯片和聞頻濾波電路；所述主控|旲塊的并行控制接口通過數(shù)據(jù)線、地址線和控制線與射頻讀寫芯片連接，所述射頻讀寫芯片通過高頻濾波電路與天線模塊相連，所述天線模塊包括與射頻讀寫模塊相連的、無源的匹配電路以及與匹配電路相連的天線線圈。
2.根據(jù)權利要求I所述的射頻識別讀卡器，其特征在于所述主控模塊包括STC89C52單片機。
3.根據(jù)權利要求I所述的射頻識別讀卡器，其特征在于所述射頻讀寫芯片采用支持ISO/IEC 14443A協(xié)議的射頻讀寫芯片MFRC500。
4.根據(jù)權利要求2所述的射頻識別讀卡器，其特征在于所述主控模塊還包括與STC89C52單片機連接的串行通信接口。
5.根據(jù)權利要求2所述的射頻識別讀卡器，其特征在于所述STC89C52單片機包括8k字節(jié)Flash存儲器，256字節(jié)RAM存儲器，32位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口片內晶振及時鐘電路。
6.根據(jù)權利要求3所述的射頻識別讀卡器，其特征在于所述射頻讀寫芯片MFRC500內部有64個寄存器，并使用獨立的讀、寫信號線并行接口以及數(shù)據(jù)/地址線復用的方式與單片機STC89C52連接。
7.根據(jù)權利要求3所述的射頻識別讀卡器，其特征在于所述高頻濾波電路為EMC高頻濾波電路。
8.根據(jù)權利要求3所述的射頻識別讀卡器，其特征在于所述天線的線圈采用直徑為Imm的導線，設計為三圈的65mmX54mm方形天線。
專利摘要本實用新型公開了一種用于圖書館管理系統(tǒng)的射頻識別讀卡器，包括主控模塊，射頻讀寫模塊和天線模塊，所述主控模塊包括主控單片機以及與主控單片機相連的并行控制接口、串行通信即可、晶振電路、電源電路和擴展接口。射頻讀寫模塊包括與并行控制接口相連的射頻讀寫芯片以及與射頻讀寫芯片相連的高頻濾波電路。天線模塊包括與高頻濾波電路相連的匹配電路以及與匹配電路相連的天線線圈。本實用新型適用于大型圖書館管理系統(tǒng)或者公司的供應鏈生產管理系統(tǒng)中。本實用新型可工作于各種惡劣環(huán)境，同時也可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便，可以智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理圖書館管理系統(tǒng)。
文檔編號G06K7/00GK202694365SQ201220400130
公開日2013年1月23日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權日2012年8月14日
發(fā)明者魏曉慧 申請人:惠州學院