射频识别模块SMC51489在门禁系统中的应用

1 引言
    射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)作为一种自动识别技术，被广泛应用于安全防护、商品生产销售、管理与数据统计以及交通运输等领域。射频识别系统一般由三部分组成：电子标签(射频卡)、读取器和天线。其中电子标签由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线进行通信；读取器用来读取(在读写卡中还可以写入)标签信息。正确快速地识别电子标签的标签号码，是门禁系统发挥其功能的先决条件。

2 射频识别的工作原理
    射频识别技术的工作原理是当电子标签进入读取器的磁场区域后，接收读取器发出的信号，凭借感应电流所获得的能量发送存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号，读取器读取信息并译码后，送至中央信息系统进行相关处理，但在实际应用中需要其他的软硬件支持。

3 SMC51789的数据输出格式
    SMC51489为射频卡识别的专用模块，该模块可以读取无源低频(125 kHz)卡内的信息并以Wie-gand26和ASCII两种格式输出卡号，在门禁系统中可将其作为系统的输入部分。
3.1 SMC51489的引脚说明
    SMC51489引脚排列如图l所示，下面分别说明引脚功能。

    VCC：正电源(+5V)。
    GND：接地。
    RESET：复位引脚，低电平有效。
    DATAO-DATAl：数据输出端，未读卡时均为高电平，DATA0上出现负脉冲时，输出“O”；DATAl上出现负脉冲时，输出“1”。
    BEEP/LED：工作指示引脚，读卡时此引脚电平拉低，可外接蜂鸣器或发光二极管来指示模块是否要工作。
    A/W：输出方式选择位，将此引脚置高电平，则输出ASCII信号，否则以维根(Wiegand)26格式输出。
    ANT-IN，ANT-OUT：天线输入和输出端。
3.2 维根数据输出
    识别模块可以Wiegand26和ASCII两种格式输出射频卡卡号，可根据实际需要选择其中的一种，本文以Wiegand26格式为例介绍数据输出的时序。
3.2.1 维根数据输出时序
    维根数据通过模块的两个引脚输出，分别是DATA0和DATAl，两个引脚分别输出“O”或“1”。输出“O”时，DATA0引脚上出现负脉冲，输出“l”时，DATAl引脚上出现负脉冲；输出信号具体时序如图2所示。

    其中，负脉冲宽度Tp=50μs，周期Tw=1000μs。
3.2.2 维根26输出格式
    模块输出的维根数据共有26位，其格式如图3所示。

    E/O：偶/奇校验位，第一位“E”是24个数据位中前12位的偶检验位，最后一位“0”则是后12位的奇检验位。
    C：卡片ID号。
    以上数据从左至右顺序发送。

4 SMC51489对射频卡信息的读取
4.1 硬件接口电路设计
    本设计采用单片机AT89C52作为接收数据的处理器，将接收到的射频卡号通过显示装置显示，以确定接收数据是否正确。图4为基本硬件接口电路，图中SMC51489的引脚1，2接一个电感为680μH的环形线圈作为接收天线，引脚3接地，这样模块输出为维根数据。为了能够直观地了解SMC51489是否在读卡，该电路中附加了一个发光二极管和蜂鸣器，当DAlAO或DATAl有数据输出时，引脚4就会产生一个负脉冲，从而使三极管Ql导通，这样在读卡的同时就会有声、光提示。

4.2 接口软件设计
    在软件上接收SMC51489输出维根数据的方法有两种，一种是采用中断法，另一种是查询法。采用中断法时需在硬件上将模块的BEEP/LED引脚与单片机的中断引脚相连，而采用查询法则不需要这么做，这样可为单片机节省一个资源。具体采用哪种方法则视整个电路需要而定。这里采用查询法，接收程序如下。
    (1)有关地址定义

   
    (2)读取维根数据流程图
    读取维根数据的流程如图5所示。在接收时无论引脚DATAO还是DATAl上出现负脉冲，都以DATA0上的电平作为实际输出值，这是因为在输出数据时不外乎两种情况：一是输出“O”，这时引脚DATA0上出现负脉冲，那么读入DATA0的值正好也是“0”；第二种情况输出“l”，这时DATAl上出现负脉冲，而此时DATA0上为高电平，那么读入DA-TA0的值正好是“l”，与实际输出值一致。

    (3)读取维根数据子程序

5 结束语
    SMC51489识别模块应用于门禁系统中，经验证其工作稳定可靠，无读错卡现象发生，读卡距离大于15 cm。此外，SMC51489在工作时向外输出的是TTL电平，因此其输出引脚可以直接与单片机的I/O连接，使它成为门禁机的内嵌射频卡读取器而不必再外接其他读取设备，简化了门禁机总体结构并可降低成本。