基于MLX90121多协议RFID 收发器的巡更管理系统设计

华东师范大学电子系 朱兵 奚慧婷 黎飞鸿 王蔚生
本文基于RFID技术设计的巡更管理系统中，巡更点读卡器所使用的MLX90121芯片是一款能兼容多种协议标签的收发器，并通过接口(按键或计算机)进行协议模式的切换。遵循ISO／IEC 15693标准，工作频率为13.56MHz，此工作频率全球认可。
系统设计
系统管理方案
电子巡更系统中的每条路线上有数量不等的巡更点，巡更点处设有读写器，巡更人员巡逻至该处，通过刷卡、按键等手段，将该处巡更信号或报警信号发送到中央控制平台。中央服务器利用数据库将巡更人员到达各巡更点时间、动作等信息记录到系统中，送至巡更管理终端机。巡更管理终端机定期生成巡检记录和考核结果。通过查阅巡更记录就可以对巡更质量进行考核。中央平台同时可使用对讲系统及时与巡更人员沟通。
系统构成
如图1所示，整个系统由电子标签、射频收发电路、MCU、显示和报警控制电路、RS-485、中央平台(服务器)以及巡更管理终端机等组成。电子标签采用TI公司的Tag-it HF-I应答器，存储巡更人员唯一ID编号。射频收发电路是以MLX90121多协议收发芯片为核心，遵循ISO／IEC 15693标准，模拟电路部分实现收发调制／解调，数字电路部分实现信息编／解码，+5V供电；MCU控制该系统运行，控制射频电路收发，实现显示和突发事件报警等外围电路控制，并通过RS-485接口电路连接总线，实现与中央平台服务器通信。
系统工作原理：电子标签进入读写器大线感应区，在收到读写器指令后被激活，同时发送内部存储有巡更人员ID编号的信息。读写器解码后，根据既定网络协议，送至中央平台。中央平台服务器上的数据库进行实时记录，同时将相应的控制命令返回读写器。

硬件组成
多协议读写器构成
高频段RFID系统工作原理是电磁场耦合，最大识别距离13cm。
如图2所示，多协议读写器的硬件构成：单片机ATmega16、MLX90121、读写器接口电路。天线的设计本文不作讨论。

电子标签
电子标签即巡更人员出勤巡更 时所持射频识别信息卡，内存有唯一ID编号和巡更人员工号等信息。当进入读写器识别范围时，卡上信息被读出。本系统电子标签采用TI公司的Tag-it，具体型号为RI-103-112A，该电子标签数据区为2048位，UID为64位；采用正方形螺旋PCB天线。
软件设计
通信协议
PC采用多收发器网络的RS-485总线方式。
图3中，MLX9012l将从标签中读到的信息取出后生成输入信号(input signal)，经过大数判决(MV，majority voting)电路启动，在时钟(CK)上升沿开始由DOUT 口向MCU发送数据，发送时采取低位先送。在每个数据同步信号(DSYNC)下降沿取出数据。在最后一个DSYNC信号上升沿，CK信号拉低结束数据输出。

软件流程
如图4所示，渎写器按照Read_First(读卡器发起)协议以低位先送方式将请求数据发给应答器，当应答器进入读写器识别范围时接收到数据，并按照应答协议格式发送数据给读写器，完成一次操作。系统软件部分运用Delphi5.0+Oracle数据库来实现。Delphi结合了VC功能强大和VB简单易学的特点，基于面向对象的框架结构，编译速度快、运用灵活。后台数