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引言
射频卡是一种非接触式智能IC卡,它是近几年发展起来的一项新技术,它是通过无线电波进行数据传输的,没有接触式IC卡的电气触点,因此,相对于传统的接触式IC卡具有可靠性高、寿命长等优点,而得到了广泛应用。
我们用ATMEL公司TEMIC系列125kHz射频卡的读写基站芯片U2270B设计预付费数字电度表。
系统组成
整个系统由电表管理系统、射频卡、射频卡预付费数字电表三部分组成。电表管理系统用于用电管理部门对用户发行电表射频卡、用户购电写卡、用户购电信息管理。系统由微机、电表管理软件、电表专用射频卡读、写设备等组成。它完成的功能有：电表射频卡的初始化,可以设置、清除、更改密码,将用户的预购电度数写入用户卡中,同时把用户新购的电度数写入数据库。电表射频卡数据库的维护包括查询、删除、转帐和打印等。
射频卡用于记录用户序列号、预购的电度数以及所配电度表的工作参数等信息。
预付费电表根据用户预购的电度数为用户供电,并准确记录用户的用电情况,在用户预购的电度数将要用完时发出报警信息,若用户在规定的用电范围内未重新购电,电表将自动切断用户电源,直到再一次用射频卡写入预购电度数,并被确认才恢复供电。
>图1 射频卡读、写电路图
>图2 电表框图
射频读写系统的硬件构成
TEMIC系列射频卡内有264bit的EEPROM,它分成8块(block)。8个block中,block0是控制块,用来控制卡的各种操作特性,如：同步信号、编码方式、波特率、数据流长度、加密和口令唤醒等功能的启用关闭等;block1~bloc6是用户块,用来存放用户数据和信息;block7是密码块,若加密功能不被启用也可以作为用户块使用。
本系统设置基站工作在125kHz的载波频率下,采用RF/32的传输波特率,Manchester编码,使用Sequence Terminator同步信号,循环发送block1~block6的数据。在这样的工作模式配置下,位时钟周期ms =256ms。
本系统选用AT89S52单片机作为主控模块,与TEMIC系列射频卡读写模块、串口通信模块和声光提示电路共同构成了一个TEMIC系列射频卡读写器系统。系统硬件电路如图1所示。
基站天线需要用户自己绕制。一般用铜制漆包线绕直径3cm、150圈即可,电感值为1.35mH。
载波频率fosc典型值为125kHz,也可以由用户自己设定。此频率是由流入RF(15)引脚的电流值决定的,所以通过调节RF(15)和VS(14)引脚之间的限流电阻Rf1和Rf2的值就可以改变此频率,具体的计算公式如下：
Rf1+Rf2=kΩ
当fosc=125kHz时,Rf1＋Rf2=110kΩ。
基站从射频卡读入的是经过125kHz载波调制后的信号,它通过CIN电容耦合输入到INPUT(4)引脚,经过低通滤波器、放大器、施密特触发器后,在OUTPUT(2)引脚输出解调后的信号。低通滤波器的截止频率由fosc决定,一般是fosc/18。INPUT引脚的耦合电容CIN以及HIPASS(16)引脚的去耦电容CHP的值决定了解调电路的高通特性,有利于更进一步虑除干扰信号。CIN和CHP的值依据射频卡的数据传输波特率的不同而不同,波特率为fosc/32下分别为：680pF和100nF。CHP与下限截止频率的关系式如下：
Ri=2.5kΩ。需要注意的是,OUTPUT引脚输出的信号只是经过了解调,并没有解码,解码任务要通过单片机编程完成。
预付费电表的硬件结构及软件
图2为数字式射频卡预付费电表的原理框图。
