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首页基于RFID技术的学生考勤系统设计
随着电子信息技术的发展,智能卡在生活中随处可见。而射频识别卡正逐渐取代传统的接触式IC卡,成为智能卡领域的新潮流。RFID卡由于成功结合了射频识别技术和IC卡技术,解决了无源和免接触的难题,因此,具有磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点。 RFID卡由IC芯片、感应天线组成,完全密封在一个标准PVC卡片中,无外露部分。学生考勤系统设计利用无线射频识别(RFID)技术,实现对学生进行考勤、记录等功能。
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基于基于RFID技术的学生考勤系统设计技术的学生考勤系统设计
随着电子信息技术的发展,智能卡在生活中随处可见。而射频识别卡正逐渐取代传统的接触式IC卡,成为智能
卡领域的新潮流。RFID卡由于成功结合了射频识别技术和IC卡技术,解决了无源和免接触的难题,因此,具有
磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点。 RFID卡由IC芯片、感应天线组成,完全密封在一个标准PVC卡片中,无外
露部分。学生考勤系统设计利用无线射频识别(RFID)技术,实现对学生进行考勤、记录等功能。
通过点名、磁卡和接触式IC卡等方式对学生的到课情况进行考勤、记录管理,既耗时又容易相互干扰;而非接触式RFID学生考
勤系统实现了利用无线射频识别技术对学生考勤管理,既方便快捷,又省时。学生考勤系统由应答器和阅读器组成,其中应答
器由标签(即卡片)构成,阅读器(读卡器)由射频卡基站器件 U2270B及其支撑电路、主控器件MCU及其支撑电路和外围接口电
路(键盘、液晶、时钟和串口模块)构成,如图1所示。
学生考勤系统的工作原理为:MCU工作于低功耗状态,标签因为没有能量而处于休眠状态。当按下键盘上的IRQ按钮
时,MCU被换醒,同时激活U2270B 开始工作,U2270B的两个天线端子通过线圈将能量传输给外界。当有标签靠近线圈时,
标签获得能量开始工作,并将其内部存储的信息发送到U2270B的输入端,U2270B经过转换后再将信息送至输出端口发送给
MCU,MCU接收到信息后将其转换成可识别的数据,再将其送至液晶显示。本文着重介绍考勤系统中的射频卡基站器件
U2270B及其支撑电路设计。
1 射频卡基站器件U2270B及其电路设计
U2270B是ATMEL公司生产的基站器件,是一个对IC卡进行读写操作的非接触式工作基站,内部由振荡器、天线驱动器、电源
供给电路、频率调节电路、低通滤波电路、高通滤波电路、输出控制电路等部分组成。
1.1 频卡基站器件U2270B的射频频率
U2270B基站的射频频率要求在100~150 kHz范围内,在频率为125 kHz情况下标准的数据传输速率可以达到5000波特率,它
可以采用曼彻斯特和双相调制两种方式。基站的工作电源可以是汽车电瓶或其他的5 V标准电源。U2270B具有可微调功能,
与其他微控制器有很好的兼容接口,在低功耗模式下低能量消耗,并可以为IC卡提供电源输出。U2270B器件内部结构如图2
所示。
U2270B的射频频率是通过调整U2270B内部结构中的RF引引脚所接电阻的大小,可以将内部振荡频率固定在特定的频率上(典
型为125 kHz),然后通过天线驱动器的放大作用,在天线附近形成特定频率的射频场,当应答器进入该射频场内时,由于电磁
感应的作用,在标签内的天线端会产生感应电势,该感应电势也是标签的能量来源。将数据写入应答器是采用场间隙方式,即
由数据的“0”和“l”控制振荡器的肩振和停振,并由天线产生带有窄间歇的射频场,不同的场宽度分别代表数据“0”和“l”,这样完
成将基站发射的数据写入标签的过程。
对场的控制通过控制器件的引脚6(CFE端)实现。应答器的负载调制会在基站天线上产生微弱的调幅,这样,通过二极管对基
站天线电压的解调即可回收标签调制的数据流。U2270B的外围电路如图3所示。
1.2 射频卡基站器件U2270B的支撑电路
1.2.1 电源模块
U2270B的VS(电源)为内部电路提供电源,VEXT为天线和外部电路提供电压。对于U2270B基站电源有3种设计模式:第1种是
单电压供电,即引脚DVS、VEXT、VS、VBall使用5 V电源;第2种是双电压供电,即引脚Vs使用5 V电压,而引脚DVS、
VEXT、VBall使用7~8 V电压;第3种是电池电压供电,引脚VEXT和Vs由内部电池供给,而引脚DVS和VBall使用7~16 V外部
电压,对于这种供电方式,U2270B的低功耗模式是可供选择的。该学生考勤系统设计采用第2种电源供给方案。
1.2.2 频率设置
该频率设置是U2270B输出的天线驱动频率,而天线端子线圈的发射频率最终是由线圈回路的电阻、电容决定的,这个频率越
接近发射频率,则发射功率越强。 U2270B的天线驱动频率可自行设置,该系统设计频率设置是由流入RF端的电流值决定
的,而Vs是由内部电源供给,所以可以通过改变Vs端和RF端之间的电阻值进行设定。
经过计算,设定的电阻值分别为R8=68 Ω,R9=43 Ω,这样射频频率为125 kHz。
1.2.3 天线模块
该系统设计的天线模块只涉及到电容,电阻和线圈,但是对于各个元器件的选值是比较精确的。从U2270B的Coil1和Coil2端
口出来经电容,电阻和线圈组成一个IC串联谐振选频回路,其作用就是从众多频率中选出有用信号,滤除或抑制无用信号。由
串联谐振电路的谐振角频率可知谐振频率:
当从Coil1、Coil2出来的脉冲满足该频率设置要求后,串联谐振电路就会启振,在回路两端产生一个较高的谐振电压
VL=QVs。其中,Vs为 U2270B的Coil1、Coil2端的输出电压,线圈两端的谐振电压VL一般可能介于200~350 V之间,所以线


















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