基于单片机AT89C51的非接触式IC读写器的设计
本文设计采用AT89C51单片机、MFRC500以及外围电路实现读写器的基本组成。读写器与Mifare1卡由射频场来建立无线链接并进行数据交换。系统总体结构如图2-1 所示。
图2-1 系统总体总图
系统的工作方式主要是由AT89C51对MFRC500进行控制与通信，MFRC500驱动外围电路对Mifare1卡进行读写操作。具体说来，MCU(微控制器，即AT89C51)通过串行口接收PC机的指令，完成对卡的操作和整个读写器的管理；MFRC500负责信号的编码、解码，信号的调制、解调；外围电路建立读写器同射频卡之间的联系，此部分的设计直接影响到射频功率的大小以及系统的抗干扰能力；Mifare1卡是系统的应用终端，接收读写器的指令并返回指令执行结果。
三、系统工作原理
系统数据存储在无源Mifare卡，也就是PICC中。从图3-1可以看出，PCD的主要任务是传输能量给PICC，并建立与之的通信。PICC是由一个电子数据作载体，通常由单个微型芯片以及用作天线的大面积线圈等组成；而PCD产生高频的强电磁场，这种磁场穿过线圈横截面和线圈周围的空间。因为MFRC500提供的频率为13.56MHz ，所以其波长比PCD的天线和PICC之间的距离大好多倍， 可以把PICC 到天线之间的电磁场当作简单的交变磁场来对待。PCD天线线圈发射磁场的一小部分磁力线穿过PICC的天线线圈，接着PICC的天线线圈和电容器C构成振荡回路， 调频到PCD的发射频率。回路的谐振使PICC线圈的电压达到最大值， 将其整流后作为数据载体( 微型芯片) 的电源。PICC启动之后，可与PCD之间进行数据通信。
图3-1 系统工作原理
如上所述可以看出，PCD的性能与天线的参数有着直接的关系。在对天线的性能进行优化之后，PCD的读卡距离可以达到10cm。
四、系统组成
从图4-1可以看出，系统主要由MCU 、时钟芯片、MFRC500、液晶屏、看门狗以及485通信模块组成。系统的工作方式主要是，先由MCU控制MFRC500驱动天线对Mifare卡，也就是应答器(PICC)，进行读写操作。然后，根据所得的数据对其它接口器件，如液晶屏、EEPROM 、时钟芯片等，进行响应操作。最后，与PC机之间进行通信， 把数据传给上位机。
图4-1 系统组成框图
五、系统硬件设计
系统硬件主要包括微型单片机AT89C51、MFRC500、时钟电路、匹配电路及接口等外围电路。下面给出各部分的详细说明及相关设计。
单片机部分
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。