基于MFRC500的射频识别读写器设计

本科毕业论文（20 届）非接触式智能卡读卡器的设计所在学院___________________________ 专业班级_________ 自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要本文介绍了以AT89S52单片机作为微控制器，以射频技术为核心，基于PHILIPS公司MF-RC500模块的非接触式IC射频卡读写器，阐述了该系统的组成、工作原理以及相应的软硬件设计。

本文阐述了非接触式IC射频卡技术的基本原理，并对其读卡器在工程上的设计和开发作了研究。

论文描述了IC射频卡系统的发展和现状，通过对射频识别技术原理的研究，揭示了射频IC卡系统的工作原理。

介绍了Type A型常用的卡片MFI IC S50和对应读卡器的设计方法和电路（使用专用射频读卡集成芯片RC500）,并详细阐述了系统各个模块的组成和原理，给出了天线的设计规范。

然后根据课题要求详细介绍了自主设计的一款Type A型读卡器的核心部件一射频模块的实现方案和具体电路。

最后介绍了系统设计的软件部分，重点介绍了RC500的主要特性、基本指令集以及与Mifarel非接触IC射频卡数据通信的一些重要模块的编程思路和编程方法，给出了两个编程实例。

实际测试证明该读写器完成了基本功能，运行稳定。

关键词：微控制器；非接触式射频卡；读写器；MF-RC500；射频识别AbstractAbstractWith micro-computer AT89S52 as controller, the radio frequency technology as core, this paper describes the system's compositionx work principle and design of hardware and software of contactless IC card read-write device base on MF-RC500 of PHILIPS Company .This paper introduces the basic principle of the contactless IC card technology and the application of IC card reader. First the paper describes the development and the status quo of the IC cards system. Then the work principle of the radio frequency IC card system is discovered through studying the principium of the radio frequency technology. Whereafter, the paper introduces the card MFI IC S50 what is usually used in the cards of Type A, the design method and the circuit of the card reader device (the device use the radio frequence chip reader module RC500), and in detail analyzes the principle of every module, simply Points to the design rules of the antenna circuit. Then, the paper in detail introduces the implement project about circuit and program of the kernel components of a Type A IC cards reader, the RF module, what is completely made by do-it-yourself. In the end, the paper introduces the software of the system, and the main property and basic intruction set of a contactless IC card reader RC500 based on Philips5MIFARE1 are introduced. And some ideals and methods of programme about the basilic module with data communication between the cards and RC500 are presented. Finally the two examples of programme are given. The Read-Write Device is stabilized through test.Keywords: MCU; Contactless IC Card; Read-Write Device; MF-RC500; RadioFrequency Identification目录摘要 (I)Abstract (11)第一章绪论 (i)1.1课题研究的背景和意义 (1)1.2目前国内外研究现状 (2)1.3本课题设计的主要工作和任务 (3)第二章读卡器系统方案设计与实现 (5)2. 1 IC射频卡介绍 (5)2.2读卡器基本原理 (5)2.3总体方案论证 (6)2. 3. 1各模块方案选择与论证 (6)2. 3.2总体方案确定 (8)第三章系统硬件设计与实现 (9)3.1电源模块 (9)3.2人机接口模块 (9)3.3系统时钟模块 (10)3.4存储模块 (11)3. 5 MF-RC500 读写模块 (12)3. 5. 1 MF-RC500 介绍 (12)3. 5. 2 天线模块的设计 (14)3.6通信模块 (19)第四章系统软件设计与实现 (21)4.1软件设计环境 (21)4.2主程序的设计 (21)4.3读/写卡程序设计 (22)4. 3. 1 MF-RC500 指令说明 (22)4. 3.2读/写卡程序流程图 (24)4.4读卡器外围基本电路程序的设计 (25)4. 4. 1显示程序设计 (25)4. 4. 2 键盘程序设计 (27)4. 4. 3 EEPROM程序的编写 (29)4.5通信部分程序设计 (31)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录A 总电路图 (35)附录B 读/写卡源程序 (36)第一章绪论1」课题研究的背景和意义IC卡是一种射频卡，又称“集成电路卡”、智能卡，英文名称“Integrated Circuit Card”或“Smart card”,其集成电路为标准串行EEPROM.。

MFRC500射频卡识别电路的设计
1.电路结构设计：
2.射频信号处理：
MFRC500芯片的射频信号处理是电路设计的重点，它包括射频信号接收、解调和发送等功能。

射频接收电路使用低噪声放大器增益来增强射频
信号，并使用混频器和带限放大器进行信号解调。

射频发送电路使用调制
器和功率放大器将数据信号通过射频载波发送到射频天线。

3.射频天线设计：
4.系统电源管理：
MFRC500射频卡识别电路需要稳定的供电来保证其正常运行。

电源管
理电路应包括稳压电路和电池管理电路。

稳压电路负责将输入电源稳定为MFRC500芯片所需的工作电压。

电池管理电路用于对电池进行充电和保护，以确保电池的长寿命和安全性。

MFRC500射频卡识别电路的设计需要根据具体应用场景确定电路结构、射频信号处理、射频天线设计和系统电源管理等方面的参数。

在设计过程中，还需要进行电路仿真和优化，确保电路性能的稳定和可靠。

最终设计
完成后，还需要进行电路的实际制作和测试，以验证设计的正确性和可行性。

通过合理的设计和优化，可以实现优异的射频卡识别性能。

基于MF-RC500射频卡读写系统设计郭国法;淡丹;张开生【期刊名称】《电脑知识与技术》【年(卷),期】2015(000)035【摘要】针对射频卡的读写系统，采用STC89S52为主控芯片，研究了MF-RC500的射频卡读写系统设计方法，通过RS232为数据传输接口连接上位机以及键盘来构建一种适用于各个应用场合的非接触式IC卡读写系统，程序中利用单片机的低功耗模式达到系统节能降耗的目的。

实验表明，基于MF-RC500射频卡读写系统设计运行稳定，切实可行。

%TO radio frequency (RF) card read-write system,the main control chip of STC89S52 is adopted and the design method of RF card read-write system based on MF-RC500 is researched. Through RS232 interface for data transmission to connect PC and keyboard ,a kind of non-contact IC card read-write system adapting to the various applications is built ,using low power mode of microcontroller to achieve the purpose of system energy saving. Experiments show that the RF card reader based on MF-RC500 system running well, is feasible.【总页数】3页(P117-119)【作者】郭国法;淡丹;张开生【作者单位】陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安710021;陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安710021;陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.基于MF-RC500的通用射频卡读写模块的设计 [J], 唐承佩;倪江群2.基于MF-RC500模组的Mifare射频卡识别系统的开发 [J], 包国峰3.基于MF-RC500的射频卡读写系统设计 [J], 崔光照;袁赞;刘沙;伍银波4.基于MF-RC500和Mifare射频卡识别模块的设计 [J], 牛斗;常国权;李丹;曲广强5.基于MF-RC500和Mifare射频卡识别模块的设计 [J], 牛斗;常国权;李丹;曲广强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高频读写器 317 13.4.2 基于MF RC500芯片的读写器(1) 基于MF RC500和AT89S51的读写器系统根据RFID 原理和MF RC500的特性，可设计基于MF RC500芯片和AT 89S51单片机的RFID 读写器系统，结构框图如图13-16所示。

图13-16 基于MF RC500和AT89S51的读写器构成框图• 系统硬件设计系统主要由MF RC500、AT89S51、晶体振荡器、看门狗、MAX232和矩阵键盘等组成。

系统先由MCU 控制MF RC500，驱动天线对MIFARE 卡（也即电子标签）进行读写操作；然后与PC 通信，把数据传给上位机。

主控电路采用AT89S51，AT89S51的开发简单、快捷，运行稳定。

采用ATMEL 的AT24C256型、具有I 2C 总线的EEPROM 存储系统的数据。

为了防止系统“死机”，使用MAX813作为看门狗来实现系统上电复位、按键热重启和电压检测等。

与上位机的通信采用RS232方式的MAX232，整个系统由9V 电源供电，再由稳压模块稳压成5V 的电源。

• 系统天线设计为了驱动天线，MF RC500通过TX1和TX2提供13.56MHz 的载波。

根据寄存器的设定，MF RC500对发送数据进行调制来得到发送的信号。

天线接收的信号经过天线匹配电路送到MF RC500的RX 脚。

MF RC500的内部接收器对信号进行检测和解调，并根据寄存器的设定进行处理，然后将数据发送到并行接口，由微控制器进行读取。

一般天线的设计要达到天线线圈的电流最大、功率匹配和足够的带宽，以最大程度地利用产生磁通的可用能量，并无失真地传送用数据调制的载波信号。

天线是有一定负载阻抗的谐振回路，读写器又具有一定的源阻抗，为了获得最佳性能，必须通过无源的匹配回路将线圈阻抗转换为源阻抗，这样通过同轴线缆即可无损失地将功率从读写器传送出去。

• 系统工作流程对MF RC500的控制通常是通过读写MF RC500的寄存器实现的。

摘要本文介绍了以AT89C52单片机作为微控制器，以射频技术为核心，基于PHILIPS公司MF-RC500模块的IC卡读写器，阐述了该系统的组成、工作原理以及相应的软硬件设计。

本文阐述了IC卡技术的基本原理，并对其读卡器在工程上的设计和开发作了研究。

论文描述了IC卡系统的发展和现状，通过对射频识别技术原理的研究，揭示了射频IC 卡系统的工作原理。

介绍了Type A 型常用的卡片MF1 IC S50和对应读卡器的设计方法和电路 (使用专用射频读卡集成芯片RC500)，并详细阐述了系统各个模块的组成和原理，给出了天线的设计规范，然后根据课题要求详细介绍了自主设计的一款Type A 型读卡器的核心部件—射频模块的实现方案和具体电路。

最后介绍了系统设计的软件部分，重点介绍了RC500的主要特性以及与Mifare1非接触IC卡数据通信的一些重要模块，最后介绍了系统设计的软件部分和相关PCB电路图，并实际测试证明该读写器完成了基本功能，运行稳定。

关键词：AT89C52；MF-RC500；IC读写器；S50AbstractWith micro-computer AT89C52 as controller, the radio frequency technology as core, this paper describes the system’s composition、work principle and design of hardware and software of contactless IC card read-write device base on MF-RC500 of PHILIPS Company .This paper introduces the basic principle of the contactless IC card technology and the application of IC card reader. First the paper describes the development and the status quo of the IC cards system. Then the work principle of the radio frequency IC card system is discovered through studying the principium of the radio frequency technology. Whereafter, the paper introduces the card MF1 IC S50 what is usually used in the cards of Type A, the design method and the circuit of the card reader device (the device use the radio frequence chip reader module RC500), and in detail analyzes the principle of every module, simply Points to the design rules of the antenna circuit. Then, the paper in detail introduces the implement project about circuit and program of the kemel components of a Type A IC cards reader, the RF module, what is completely made by do-it-yourself.In the end, the paper introduces the software of the system, and the main property and basic intruction set of a contactless IC card reader RC500 based on Philips’MIFARE1 are introduced. And some ideals and methods of programme about the basilic module with data communication between the cards and RC500 are presented. Finally, introduced the system design part of the software and the PCB circuit diagram, and the actual test results show that the reader to complete the basic functions, stable operation .The Read-Write Device is stabilized through test.Keywords:AT89C52；MF-RC500；IC Read-Write Device；S50目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 射频技术发展及对未来的展望 (1)1.1.1物流管理 (1)1.1.2 商品防伪 (2)1.1.3 门禁 (2)1.1.4 军事领域 (3)1.2 射频设别技术的优点 (3)1.3 课题研究任务及工作安排 (4)2 RFID系统的相关理论 (5)2.1 MIFARE射频卡概述及现状 (5)2.1.1 接触式与非接触式IC卡之比较 (5)2.1.2 非接触卡的优点 (5)2.1.3 MIFARE非接触式IC卡的标准 (6)2.1.4 非接触射频卡的应用前景 (7)2.2 射频卡的结构 (7)2.2.1 MIFARE卡工作原理 (7)2.2.2 MIFARE卡的组成及存储结构 (8)2.2.3 MIFARE特性 (11)3 MFRC500芯片 (12)3.1 RC500芯片的简介 (12)3.2 MFRC500内部结构 (12)3.3 MFRC500引脚说明 (16)3.4 芯片主要特性及应用 (17)3.5 读写器的基本原理简介 (18)4 读写器硬件设计与制作 (19)4.1 读写器总体构思 (19)4.2 MCU主控模块 (19)4.2.1 单片机简介 (19)4.2.2 单片机的分类 (21)4.2.3 单片机的工作过程 (22)4.2.4 单片机的硬件特性 (22)4.2.5 STC89C52RC单片机的介绍 (22)4.3 射频接口模块 (26)4.4 天线设计部分 (27)4.4.1 高频滤波电路 (27)4.4.2 天线及匹配电路 (28)4.4.3 接收电路 (29)4.5 电源与存储模块 (30)4.5.1 电源电路 (30)4.5.2 存储电路 (30)4.6 时钟与RS-232接口模块 (31)4.6.1 时钟电路 (31)4.6.2 RS-232接口电路 (32)4.7 人机交互界面模块 (33)5 读写器软件系统设计 (35)总结 (48)致谢 (49)参考文献 (50)附录 (51)1 绪论无线射频识别（RFID, Radio Frequency Identification）技术通常是以微小的无线收发器为标签（Tag）来标志某个物体，这个物体在RFID技术中常称为对象（Object）。

基于MF RC500型射频读写器的设计摘要：在对射频识别系统的组成和原理进行分析的基础上，提出了基于Philips公司MF RC500和C8051F236型单片机实现的射频识别读写器的设计与实现方法。

首先对MF RC500的特性做了介绍，然后给出了RFID读写器的硬件和软件的设计。

关键词：射频识别；MFRC500；C8051F2360 引言射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

射频IC卡属于非接触式IC卡，它避免了普通IC卡与读写器之间的物理接触，减少了卡的磨损，识别工作无需人工干预，识别工作可工作于任何恶略环境。

射频IC卡和射频读写器构成了现在广泛应用的射频读写系统。

本文提出了一种基于MF RC500和C8051F236型单片机的射频读写器的设计方法。

该读写器能完成对Mifare1 卡的读、写及控制操作, 具有响应速度快、读卡距离远、通信稳定等优点。

1 系统的总体结构和工作原理整个系统由上位机、C8051F236单片机、MF RC500芯片和PCB 印制天线组成，该读写系统与Mifare1卡之间的数据交换是通过射频场完成的。

系统总体框图如图1。

上位机与MCU微控制器之间采用串口进行通信，通过发送M1卡读写命令，来对MCU控制器进行控制；C8051F236单片机和MF RC500芯片构成系统的射频读写器部分；PCB天线完成系统的高频电流和电磁波的转换作用。

其工作原理：射频频读写器向M1卡发送一组承载着读写命令的电磁波，M1卡内有一个LC串联协振电路，其频率与读写器发射的频率相同。

在电磁波的激励下，LC协振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为卡内其它电路提供工作电压。

M1卡根据读写命令，遵循ISO 1443A协议，接受和发送数据。

兰州工业学院毕业设计（论文）题目基于MF RC500的便携式RFID读写器设计系别电子信息工程系专业电子信息工程技术班级电信10-1班姓名***学号201010101145指导教师（职称）***（讲师）日期2013年3月摘要RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

射频识别(Radio Frequency Identification)。

以下简称RFID技术，是利用无线射频方式进行非接触双向通信并交换数据，以达到识别目的。

与传统的条码或磁条识别技术相比，RFID技术具有非接触、精度高、作用距离远、可动态识别多个数据及应用环境适应性较好等优点。

在工业自动化、仓储管理、门禁控制等众多领域得到广泛的应用与发展。

RFID技术在生产、物流、交通、运输、医疗、防伪等领域有着广泛的应用和巨大的发展前景。

在RFID系统中，射频读写器是识别标签后将采集信息送入后台信息处理系统的关键设备，对保证RFID系统的可靠工作具有重要作用。

本文基于MF RC500设计了RFID技术的Mifarel卡读写器。

该读写器能完成对Mifarel卡的读、写及控制操作。

具有响应速度快、读卡距离远、通信稳定等优点。

关键词：RFID；Mifarel；射频模块；MF RC500；便携AbstractRFID the radio frequency identification is a non-contact automatic identification technology, rf signal through its automatic target recognition and access to relevant data, identification is not required manual intervention, can work in all kinds of environments. RFID technology can identify high speed moving objects and can identify multiple tags at the same time, th e operation is convenient.RFID (Radio Frequency Identification). Hereinafter referred to as the RFID technology, is the use of wireless Radio Frequency way non-contact two-way communication and exchange data, in order to achieve the purpose of Identification with the traditional barcode or magnetic stripe recognition technology, RFID technology compared with non-contact, high accuracy, function of distance, dynamic recognition more data and application environment adaptability good etc. In the industrial automation, storage management, access control, etc widely application and development of RFID technology. In production, logistics, transportation, transportation, medical, security, etc in a wide range of applications and great prospects for development. In the RFID system, rf reader is Identification tag after collecting information into background information processing system of key equipment, to ensure reliable work RFID system plays an important role. Based on MF RC500 design the RFID technology Mifarel card reader. The reader can finish Mifarel card to read, write and control operation. Has fast response, card read distance, communication stability etc.Keywords: RFID; Mifarel; Rf module; MF RC500; portable目录第一章绪论 ..................................................................................................................................... - 1 -1.1 研究的目的及背景 ........................................................................................................ - 1 -1.2 RFID技术 .......................................................................................................................... - 1 -1.3 结构安排.......................................................................................................................... - 3 - 第二章RFID系统的相关理论 .................................................................................................. - 4 -2.1 RFID的基本原理及系统组成..................................................................................... - 4 -2.1.1 RFID系统的工作原理 ...................................................................................... - 4 -2.1.2 RFID系统组成 ................................................................................................... - 5 -2.2 MIFARE射频卡............................................................................................................. - 6 -2.3 MF RC500芯片.............................................................................................................. - 9 -2.3.1 MF RC500的特点 .............................................................................................. - 9 -2.3.2 MF RC500内部结构.......................................................................................... - 9 - 第三章MF RC500 RFID读写器硬件设计 ............................................................................ - 11 -3.1 MCU主控模块.............................................................................................................. - 11 -3.2 天线和射频接口模块.................................................................................................. - 12 -3.2.1 天线..................................................................................................................... - 12 -3.2.2 射频接口模块.................................................................................................... - 14 -3.3 便携式电源和USB接口............................................................................................ - 15 -3.3.1 电源..................................................................................................................... - 15 -3.3.2 USB接口............................................................................................................ - 16 -3.4 时钟、看门狗和存储模块 ......................................................................................... - 17 -3.4.1 时钟模块 ............................................................................................................ - 17 -3.4.2 看门狗电路........................................................................................................ - 18 -3.4.3 存储模块 ............................................................................................................ - 19 -3.5 人机界面........................................................................................................................ - 20 -3.5.1 液晶显示 ............................................................................................................ - 20 -3.5.2 键盘电路 ............................................................................................................ - 21 -3.5.3 报警电路 ............................................................................................................ - 22 - 第四章MF RC500 RFID读写器软件设计 ........................................................................... - 24 -4.1 主程序流程 ................................................................................................................... - 24 -4.2 MF RC500 RFID读写器 ............................................................................................ - 25 -4.2.1 MF RC500的基本操作 ................................................................................... - 25 -4.2.2 RFID卡 .............................................................................................................. - 26 -4.3 其它部分程序设计 ...................................................................................................... - 31 -4.3.1 液晶显示程序设计........................................................................................... - 32 -4.3.2 时钟程序设计.................................................................................................... - 35 -4.3.3 声光示警程序设计........................................................................................... - 36 - 结论................................................................................................................................................... - 37 - 致谢................................................................................................................................................... - 38 - 参考文献.......................................................................................................................................... - 39 -第一章绪论1.1 研究的目的及背景RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即无线射频识别，俗称电子标签。