鐘艷飛 梁斌 劉海明 王亮亮

【摘要】 針對(duì)持有RFID卡人員活動(dòng)情況信息實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)的需要，設(shè)計(jì)了一款基于WIFI接口的便攜式實(shí)時(shí)信息拍卡查詢系統(tǒng)。系統(tǒng)由單片機(jī)MSP430G2553核心處理器、13.56MHz高頻RFID讀卡模塊、USR-WIFI232模塊、手機(jī)APP應(yīng)用軟件構(gòu)成。其可方便讀取持卡人卡片中的相關(guān)信息，并暫時(shí)保存于系統(tǒng)自帶存儲(chǔ)器。當(dāng)接收到手機(jī)APP軟件發(fā)出的提取數(shù)據(jù)指令后，將之前存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)通過WIFI信道傳遞給手機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。并對(duì)該便攜式設(shè)備做了低功耗應(yīng)用設(shè)計(jì)，以增加手持設(shè)備的續(xù)航能力。

【關(guān)鍵字】 WIFI接口 RFID讀卡 MSP430G2553單片機(jī)

一、引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、無線通信技術(shù)與門禁、考勤、一卡通技術(shù)的融合。針對(duì)持有RFID卡人員活動(dòng)情況信息實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)的需要，設(shè)計(jì)了一款基于WIFI接口的便攜式實(shí)時(shí)信息拍卡查詢系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)基于WIFI通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出一款實(shí)時(shí)查詢和管理RFID卡片信息的便攜式設(shè)備。通過該系統(tǒng)我們可以實(shí)時(shí)認(rèn)證持卡人的身份和查詢卡內(nèi)信息的變動(dòng)情況，并對(duì)其的出勤情況進(jìn)行即時(shí)了解。系統(tǒng)配有WIFI通信接口，通過它可以將數(shù)據(jù)上傳至手機(jī)平臺(tái)上的APP軟件。其系統(tǒng)整體方案如圖1所示。

當(dāng)手機(jī)APP軟件通過WIFI信道和系統(tǒng)互聯(lián)處于在線模式下，RFID讀卡模塊讀取卡片內(nèi)序列號(hào)和相關(guān)信息后直接上傳至手機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)手機(jī)平臺(tái)處于離線模式下，由RFID讀卡模塊讀取卡片內(nèi)序列號(hào)和相關(guān)信息將存儲(chǔ)于本地EEPROM存儲(chǔ)器內(nèi)，待手機(jī)APP上線后再上傳給手機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.1主控芯片電路

主控芯片選用的是美國(guó)TI公司的MSP430G系單片機(jī)，它是一款16位的超低功耗混合型單片機(jī)，片內(nèi)外設(shè)比較豐富，系統(tǒng)工作穩(wěn)定。選用MSP430G2553單片機(jī)最小系統(tǒng)，只需要復(fù)位電路，晶振電路即可工作。本設(shè)計(jì)為手持便攜式設(shè)備，那么就需要考慮功耗問題，其相對(duì)于51、PIC等單片機(jī)，雖然成本有所提升，但是工作的穩(wěn)定性以及低功耗性更加有優(yōu)勢(shì)。

2.2 RFID讀卡頭電路

如圖2所示為MFRC522構(gòu)成的讀寫器，其外圍電路簡(jiǎn)單，只需要對(duì)天線進(jìn)行處理，就可以與IC卡進(jìn)行諧振通信，可通過I2C或是SPI接口，由主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。

2.3 WIFI模塊介紹

本系統(tǒng)采用的WIFI接口模塊，此模塊內(nèi)置天線，也預(yù)留了2.4G外天線接口，體積較小，信號(hào)強(qiáng)傳輸范圍廣，可以達(dá)到目標(biāo)要求。該芯片支持802.11b/g/n無線標(biāo)準(zhǔn)，超低功耗，支持WPS聯(lián)網(wǎng)配置，UART/PWM/GPIO數(shù)據(jù)通信，可以同時(shí)與5路TCP Client連接，也能實(shí)現(xiàn)Smart Link智能聯(lián)網(wǎng)功能，即可直聯(lián)手機(jī)APP。

2.4電源管理電路

本設(shè)計(jì)為手持設(shè)備，對(duì)電量的消耗要有效控制。采取BQ24032為管理主芯片，采用圖3所示的主電路，通過主控芯片MSP430進(jìn)行控制。該電路具備充電定時(shí)設(shè)定功能、睡眠模式和備用模式、自動(dòng)充電電源選擇功能和電池溫度的監(jiān)視調(diào)整功能。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)的軟件工作流程如圖4所示。系統(tǒng)通過初始化，檢測(cè)有效范圍內(nèi)的IC卡，讀取其序列號(hào)和相關(guān)數(shù)據(jù)，并將信息存儲(chǔ)起來。當(dāng)結(jié)束使用，有兩種方式讀取數(shù)據(jù)：（1）系統(tǒng)可以通過wifi與無線終端 組成局域網(wǎng)，無線終端可以同APP等應(yīng)用軟件，讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)同步到數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與共享。（2）通過手持設(shè)備wifi，將設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接，并將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中，之后使用者可以通過訪問數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)，以及從數(shù)據(jù)庫(kù)下載數(shù)據(jù)備份。

四、總結(jié)

本設(shè)計(jì)方便攜帶，共享性強(qiáng)，可與手機(jī)、計(jì)算機(jī)等無線終端設(shè)備進(jìn)行通信。實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地統(tǒng)計(jì)RFID卡內(nèi)相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，配合手機(jī)APP軟件可完成信息的存儲(chǔ)、查詢，滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王殊等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論及應(yīng)用[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007

[2]于海斌等.智能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[M]. 北京.科學(xué)出版社，2006

[3]游戰(zhàn)清，李蘇劍. 無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）理論與應(yīng)用[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2004：9-11

[4]周曉光.射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[5]Texas Instruments. MSP430G2X53 [EB/OL]. [2012].http：//www.ti.com/lit/ds/slas735g/ slas735g.pdf