射频卡技术在数字式预付费电表系统中的应用.docx

射频卡技术在数字式预付费电表系统中的应用 射频卡技术在数字式预付费电表系统中的应用 ApplicationofRFCardTechnologyinDigitalPrepaidElectricMeterSystem 南京大学电子科学与工程系翟中英罗繁张兴敢 摘要:本文介绍了一种基于射频卡的数字式预付费电表系统,给岀数字式电表的硬 件和软件结构. 关键词:射频卡;电表;U2270B;AD7755 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， 2004年5月11日收到修改稿?翟中英:硕士生,研究方向为微机自动控制和雷达信 号处理. 50?眷号崖品 t 幕 2004.7 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. 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,blockO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； block 1?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blockl~block6的数据. 在这样的工作模式配置下，位时钟周期 3232X 10? 丽=256. 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. 主控模块一 AT89S52单片机是一种低功耗，高性 能的CMOS8位单片机,其指令和管脚封装与MCS.51 系列兼容,同时片内具有Watchdog功能，防止程序由 于某种干扰而死机时，系统可以可靠复位，保证系统的 正常运行. 7TEMIC系列射频卡读写模块:其作用是完成同 TEMIC系列射频卡Z间的数据通信.该读写模块主要 由TEMIC系列射频卡的读写基站芯片U2270B为核心. 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Rfl 和Rf2的值就可以改变此频率，具体的计算公式如下： 14375 Rfl+Rf2=(fos A—kl—lz) — 5)kQ 当 fo= 125kHz 时,Rfl+Rf2=110kQ. 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)?1脚，经 过低通滤波器，放大器，施密特触发器后，在 OUTPUT(2)?【脚输出解调后的信号.低通滤波器的截 止频率由决定，一般是C/18.INPUT引脚的耦合电 容CIN以及HIPASS(16)?j【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foil32下分别为:680pF和100nF. CHP与下限截止频率的关系式如下： 厂:！ 2XXC — XRf Ri=2.5kQ.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. 9 串口通信模块:主要由MAX232CPE构成，用作 AT89S52的串行通信接口(SCI