任務讀寫器硬件設計與制作

任務讀寫器硬件設計與制作第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日教學內(nèi)容◆2.1案例呈現(xiàn)與任務描述

◆2.2任務解讀與實施

◆2.3任務小結(jié)與作業(yè)第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日教學目標通過本任務的學習，希望能完成下述任務：（1）分析通用型13.56MHz標簽讀寫器的硬件需求，以確定硬件設計所需實現(xiàn)的功能；（2）制定讀寫器的設計方案，并完成元器件選型、電路原理圖及PCB圖的設計，以及硬件的裝配與調(diào)試。第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.1案例呈現(xiàn)與任務描述>2.1.1案例呈現(xiàn)圖4.14JT500系列RFID讀寫器第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日圖4.15JSMJD10雙頻讀寫器

第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.1案例呈現(xiàn)與任務描述>2.1.2任務描述閱讀上述案例，并深入查閱有關(guān)資料，思考解決如下問題：1.根據(jù)13.56MHzRFID系統(tǒng)識讀原理，分析13.56MHz標簽讀寫器在硬件上應由哪些部分組成？各自的功能是什么？2.諸如JSMJD10雙頻讀寫器的雙頻如何實現(xiàn)？請帶著上述問題，查閱有關(guān)資料，并借鑒任務1中的13.56MHzRFID實驗板，完成如下任務：1.分析通用型13.56MHz標簽讀寫器的硬件需求，以確定硬件設計所需實現(xiàn)的功能；2.制定讀寫器的設計方案，并完成元器件選型、電路原理圖及PCB圖的設計，以及硬件的裝配與調(diào)試。第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.2任務解讀與實現(xiàn)>

所需完成的主要任務13.56MHzRFID讀寫器硬件需求分析13.56MHzRFID讀寫器硬件原理圖設計13.56MHzRFID讀寫器硬件PCB設計13.56MHzRFID讀寫器硬件裝配與調(diào)試第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日工作頻率協(xié)議標準接口方式讀標簽距離狀態(tài)指示工作供電2.2.1硬件需求分析>

需求分析著眼點實物效果圖第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日商用的13.56MHz標簽讀寫器也有發(fā)卡器和讀卡器之分，前者用于寫入廠商數(shù)據(jù)、更改密碼、擦寫數(shù)據(jù)、恢復錯誤等，后者用于具體使用場合。本節(jié)以滿足13.56MHz標簽發(fā)卡操作為目標進行分析，結(jié)合兩個案例的分析，可制定如下硬件需求：1.工作頻率：13.56MHz。2.協(xié)議標準：支持國際標準ISO14443系列M1（S50）高頻標簽的讀寫操作。3.接口方式：讀寫器應能通過USB接口，以USB轉(zhuǎn)串口的形式，與PC等其它設備進行通訊，以便實現(xiàn)與應用軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。4.讀寫距離：≥2cm。5.狀態(tài)指示：聲、光指示。6.工作供電：支持USB取電，工作電壓為直流5V。第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日1.硬件組成分析2.2.2硬件設計與制作>

硬件方案設計圖4.16Mifare1標簽讀寫器的組成框圖第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.讀寫器外殼的選擇圖4.17讀寫器外殼及內(nèi)部結(jié)構(gòu)第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.2.2硬件設計與制作>Mifare1專用讀寫基站芯片選型圖4.18MFRC500實物及引腳排列Mifare讀寫接口電路的核心是讀寫基站芯片，目前常用的基站芯片有NXP的MFRC系列（如RC500、RC522、RC532、RC632）、國內(nèi)復旦微電子的FM系列（如FM1722、FM1725）等，本項目選用常用的NXP公司的MFRC500讀卡基站芯片，其實物及引腳排列如圖4.18所示。第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日MFRC500的邏輯結(jié)構(gòu)圖4.19MFRC500的邏輯結(jié)構(gòu)第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日1.STC89C52單片機最小系統(tǒng)電路設計單片機時鐘電路復位電路2.2.2硬件設計與制作>

硬件電路原理圖設計圖4.20單片機最小系統(tǒng)電路原理圖第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.讀卡器的接口電路設計圖4.21基于MFRC500的讀寫接口電路原理圖第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日3.天線匹配電路設計（1）讀寫器與標簽的通信過程圖4.22基于變壓器原理的能量傳遞和數(shù)據(jù)傳輸示意圖第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日（2）讀寫器天線匹配電路設計MFRC500可以選擇50Ω匹配的天線或者使用直接匹配的天線配置兩種不同的方法將天線連接到讀寫器IC，這兩種方法構(gòu)成的系統(tǒng)所需器件很相似，都需要3個部分：

接收電路：接收電子標簽發(fā)送的數(shù)據(jù)。

濾波和電阻轉(zhuǎn)換電路：抑制高次諧波并優(yōu)化到讀卡器天線的功率

傳輸（powertransmission）。

設計天線線圈的匹配電路和天線線圈使它們獲得最優(yōu)的性能。第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日圖4.22MFRC500天線匹配電路原理圖第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日4.聲光提示電路設計蜂鳴器如何選擇有源蜂鳴器無源蜂鳴器圖4.23聲光提示電路原理圖第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日5.USB轉(zhuǎn)串口通信接口電路及電源電路設計圖4.24USB轉(zhuǎn)串口通信接口電路及電源電路原理圖第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日整機電路原理圖第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.2.2硬件設計與制作>PCB設計圖4.2513.56MHzMifare1標簽讀寫器PCB圖第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日1.電路裝配原則及工序

遵循“先里后外，先小后大，先輕后重，先低后高”等基本原則，按下表所示工序逐一裝配各器件。2.2.2硬件設計與制作>硬件電路裝配與調(diào)試圖4.26讀寫器電路板及裝配效果圖第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日表4.1313.56MHz標簽讀寫器（手工）裝配工序第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.電路測試表4.14讀寫器電路測試項目及方法第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.3任務小結(jié)與作業(yè)>

任務小結(jié)在本任務中，通過兩個案例，我們熟悉了13.56MHzRFID讀寫器在功能和性能上的主要特點及需求；接下來通過對硬件需求的分析，明確了設計和制作讀寫器的方向。設計13.56MHz標簽讀寫器硬件的關(guān)鍵點是：1.合理選擇讀標簽的基站芯片，是簡化設計的基礎(chǔ)；2.天線匹配電路及天線設計盡量參考原廠設計，是設計成功的重要保障。3.要熟練使用原理圖及PCB圖設計工具，并熟悉電子產(chǎn)品的制造工藝，以便順利完成電路設計、制作、裝配、調(diào)試。完成本任務后，請大家深入總結(jié)，并完成下述作業(yè)：1.為所設計的讀寫器編寫硬件技術(shù)設計報告。2.參考MFRC500原廠技術(shù)手冊，對天線匹配電路及天線進行改進，以提高讀寫標簽的距離。第二十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日設計與制作報告參考目錄：13.56MHzRFID讀寫器硬件設計與制