非接触式智能卡模块ID-0/10/15的原理及应用

这里介绍一种非接触式智能卡模块的原理，性能。并给出了与MCS51单片机接口的详细程序。

　　1 概述

　　当前社会生活中使用的主要为接触式智能卡，工作时需与读写终端触点接触，存在易磨损、并行性差、响应时间长等特点;而非接触式智能卡由于具有无接触，可并行处理、与接触式相比可节约70%-90%的时间等优点正越来越广泛的运用于 医疗、交通，社会保险、税务等诸多领域。

　　这里提供的ID10/15非接触式智能卡模块具有远距离、低功耗、小体积等特点，它专为OEM 厂商设计。

　　2 ID10/15模块工作原理

　　ID10/15模块外接的电感应线圈产生125KHZ的电磁波，当ID-0/1-/15智能卡片在ID-0/10/15产生的磁场范围内时，智能卡片内的线圈接收电磁波的能量，智能卡片内的电路对其整流、稳压后作为卡片系统工作电压，并从接收到的振幅调制脉冲调制出信息并送到内部控制逻辑，并将内部数据经由天线送出，ID-0/10/15收到智能卡上的资料后再重新依输出格式编码输出。

　　3 ID-0/10/15模块特点

　　电源﹕5VDC。

　　数据输出接口:有二种数据输出格式

　　(1)Wiegand 26模式

　　(2)ASCⅡ模式

　　读卡距离﹕ 0/7~10cm/12~15cm @5V

　　工作频率﹕125KHz

　　读写能力﹕只读

　　视觉声音指示﹕指示灯和2.7KHz蜂鸣器驱动输出

　　体积﹕22*20*6mm/26*25*6mm/39*39*9mm

　　4 ID-0/10/15模块引脚定义

　　1. 电源地

　　2. 重置脚(Reset Bar)

　　3. 天线A

　　4. 天线B

　　5. 接地为ASCⅡ模式/接5V为韦根26模式

　　6. CMOS/One Output

　　7. TTL Data/Zero Output

　　8. Beeper/Led

　　9. +4.6V~+5.5V

　　ID-10的读卡距离为8厘米，ID-15的读卡距离为14厘米

　　5 应用实例

　　5.1 Wiegand 26 模式

　　在Wiegand 26 模式下，ID-0/10/15引脚接法如下﹕

　　PIN1﹕ 地

　　PIN2﹕Reset Bar

　　PIN3，4 ﹕Antenna

　　PIN5 ﹕接+5VDC

　　PIN6﹕DATA 1

　　PIN7: DATA0

　　PIN8: Beeper/Led

　　PIN9: +4.6V~+5.5V

　　在Wiegand 26 模式下，ID-0/10/15数据引脚输出波形如下﹕

　　data0

　　。。。

　　data1 950μs 50μs

　　。。。

　　50μs 950μs

　　DATA0 和 DATA1总共26个低电平脉冲，每一个脉冲代表一个BIT 数据，第1个BIT 为1-13 BIT 的偶校验位，第26 个BIT 为14-26 BIT 的奇校验位，BIT2-BIT25 共6 DIGITS(每4 BIT 为一个DIGITS)代表卡片号码的后六位数。

此模式下与MCS51单片机接口的程序如下﹕

　　ID-0_DATA0: EQU P1.7 ;P1.7 CONNECT TO DATA0

　　ID-0_DATA1: EQU P1.6 ;P1.6 CONNECT TO DATA1

　　ADDR_1: EQU 30H ;6 BYTES DATA SAVE IN INRAM 30-35H

　　EVEN_CHECK EQU 00H ;20H_BIT0 SAVE AS EVEN PARITY

　　ODD_CHECK EQU 01H ;20H_BIT1 SAVE AS ODD PARITY

　　EVEN_FLAG EQU 02H ;20H_BIT2

　　TIME_OUT_FLAG EQU 03H ;20H_BIT3

　　ORG 000BH

　　LJMP TIMER0_IN

　　ORG 30H

　　WIEGAND_START: TMOD,#01H ;

　　SETB EA

　　SETB EVEN_FLAG ;SET EVEN CHECK FLAG

　　CLR TIME_OUT_FLAG

　　MOV R2,#6 ;TOTAL 6 BYTES DATA

　　MOV R3,#4 ;4 BITS PER BYTE

　　MOV R0,#ADDR_1 ;START ADDRESS OF DATA

　　WIEGAND1: JNB ID-0_DATA0,WIEGAND2 ;DATA0 IS LOW THEN START TO OUTPUT DATA

　　JB ID-0_DATA1,WIEGAND1 ;DATA0 AND DATA1 IS HIGH THEN WAIT DATA

　　JB TIME_OUT_FLAG,ERR

　　MOV TH0,#0F8H ;2000US INTERRUPT

　　MOV TL0,#30H

　　CLR TIME_OUT_FLAG

　　SETB TR0 ;TIMER0 START

　　LCALL DELAY25US

　　MOV C,ID-0-DATA0

　　LCALL DELAY175US

　　JNB ID-0-DATA1,ERR

　　LJMP WIEGAND3

　　WIEGAND2: NOP

　　JB TIME_OUT_FLAG,ERR

　　MOV TH0,#0F8H ;2000US INTERRUPT

　　MOV TL0,#30H ;

　　CLR TIME_OUT_FLAG

　　SETB TR0 ;TIMER0 START

　　LCALL DELAY25US ;DELAY 25 μS

　　MOV C,ID-0_DATA0 ;MOVE DATA IN C REGISTER

　　LCALL DELAY175US

　　JNB ID-0-DATA,ERR

　　WIEGAND3: JNB EVEN_FLAG,WIEGAND_DATA ;EVEN IS 0 THEN OUTPUT IS DATA

　　MOV EVEN_CHECK,C ;OUTPUT IS EVEN CHECK BIT

　　CLR EVEN_FLAG ;CLR EVEN CHECK BIT

　　LJMP WIEGAND1 ;RECEIVE DATA

　　WIEGAND_DATA: RLC A ;

　　DJNZ R3,WIEGAND1 ;BYTE IS NOT OVER

　　ANL A,#00001111B ;BYTE OVER

　　MOV @R0,A ;SAVE DATA TO INRAM

　　INC R0 ;INCREASE INRAM ADDRESS

　　MOV R3,#4 ;4 BITS PER BYTE

　　DJNZ R2,WIEGAND1 ; READ DATA AGAIN

　　ODD: JNB ID-0_DATA0,ODD_BIT ;WAIT ODD CHECK BIT

　　JB ID-0_DATA1,ODD ;

　　ODD_BIT: NOP ;

　　LCALL DELAY25US ;DELAY 25 μS

　　MOV C,ID-0_DATA0 ;ODD CHECK BIT

　　MOV ODD_CHECK,C ;SAVE ODD CHECK BIT

　　NOP

　　LJMP OTHER_PROGRAM ;READ CARD OVER

　　DELAY25US: MOV R4,#11 ;DELAY 25μS

　　DELAY25US_A: DJNZ R4,DELAY25US_A

　　NOP

　　RET

　　DELAY175US: MOV R4,#86 ;DELAY 175 μS

　　DELAY175US_A: DJNZ R4,DELAY175US_A

　　NOP

　　RET

　　TIMER0_IN: SETB TIME_OUT_FLAG

　　CLR TR0

　　RETI

　　ERR: NOP ;ERR EXECEL

　　. ;

　　. ;

　　. ;

　　LJMP WIEGAND_START ;READ DATA AGAIN

　　5.2 ASCⅡ模式

　　在ASCⅡ模式下，ID-0/10/15引脚接法如下﹕

　　PIN1﹕ 地 PIN2﹕Reset Bar PIN5 ﹕接地

　　PIN3,4 ﹕Antenna

　　PIN6: CMOS

　　PIN7: TTL Data

　　PIN8: Beeper/Led

　　PIN9: +4.6V~+5.5V

　　在ASCⅡ模式下，ID-0/10/15与MCS51单片机的连接如下图﹕

　　ID-0/10/15 PIN7 80C51 UART

　　80C51 I/O波形如下﹕

　　在c模式下，ID-0/10/15输出数据为9600波特率，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。

　　此模式下输出数据格式如下﹕

　　STX(02H) DATA CHSUM CR LF ETX(03H)

　　The checksum is the result of the ‘exclusive or ‘ of the 5 Binary Data bytes

　　(the 10 ASCⅡ data characters)

　　eg: DATA=0000001164(Hex)

　　CHECKSUM=75H

　　STX(02 HEX)是数据启示位，DATA是10位卡片号码，CR (0D HEX)是计算器回车符，LF(0A HEX)是计算器换行符，ETX(03 HEX)是数据停止位。

　　此模式下与MCS51单片机接口的程序如下﹕

　　ID-0/10/15_DATA: EQU P1.7 ;P1.7 CONNECT TO DATA

　　ADDR_1: EQU 30H ;6 BYTES DATA SAVE IN INRAM 30-35H

　　MAIN: MOV SP,#60H ;

　　MAIN_1: MOV R2,#14 ;TOTAL 14 BYTES

　　MOV R0,#ADDR_1 ;

　　LOOP_BYTE_READ:MOV R3,#8 ;8 BITS PER BYTES

　　WAIT_DATA1: JB ID-0_DATA,WAIT_DATA1 ;DATA IS HIGH THEN WAIT

　　WAIT_DATA2: JNB ID-0_DATA,WAIT_DATA2 ;

　　LCALL DELAY_BIT_2 ;DELAY 45μS

　　LOOP_BIT_READ: LCALL DELAY_BIT_1 ;DELAY 95 μS

　　CLR EA ;INTERRUPT DISABLE

　　MOV C,ID-0_DATA ;MOVE DATA IN C RESIGTER

　　RRC A ;

　　DJNZ R3,LOOP_BIT_READ ;8 BITS PER BYTE

　　CPL A ;

　　MOV @R0,A ;SAVE DATA IN NRAM

　　INC R0 ;INCREADE INRAM ADDRESS

　　LCALL DELAY_BIT_1 ;DELAY 95μS

　　DJNZ R2,LOOP_BYTE_READ ;14 BYTE IS NOT OVER THEN AGAIN

　　SETB EA ;INTERRUPT ENABLE

　　LJMP OTHER_PROGRAM ;READ CARD END

　　DELAY_BIT_1: MOV R4,#46 ;DELAY 95μS

　　DELAY_BIT_1_A: DJNZ R4,DELAY_BIT_1_A

　　NOP

　　RET

　　DELAY_BIT_2: MOV R4,#21 ;DELAY 45μS

　　DELAY_BIT_2_A: DJNZ R4,DELAY_BIT_2_A

　　NOP

　　RET