基于USB接口ID读卡器的设计

1 引言
USB接口ID读卡器是射频识别RFID(Radio Frequency Identification)在125 kHz的具体应用，适用于网吧管理、会员系统、考勤消费发卡器、身份识别前端等。一般的USB接口ID读卡器大多采用射频接收模块和嵌入式微控制器，但成本高，同时解码程序采用定时查询或监测信号边沿状态的方法进行解码，这些解码方法对天线载波频率以及定时准确度要求较高，当载波稍微偏离规定范围时将不能正确读卡。为降低产品的成本同时提高解码的速度、准确率、敏感度等，笔者创新采用内嵌USB接口的单片机和EM4095设计USB接口ID读卡器，同时介绍一种新的解码技术，使得载波频率偏移不影响解码，而且无需检测信号的边沿状态，能够更可靠、快速读卡。

2 系统总体框架及硬件电路设计
2．1 系统总体框架
USB接口的125 kHz ID读卡器主要包括基于SN8P2201单片机的主控模块、基于EM4095的射频模块、通信模块(USB)、外部时钟、光显示模块(LED)、声音提示模块(蜂鸣器)、电源模块、天线，如图l所示。

ID读卡器工作过程：USB接通后，红色LED灯亮，伴随蜂鸣器鸣叫，表明读卡器准备就绪。若1 min内无ID卡靠近读卡器，读卡器将自动进入睡眠状态，此时红色LED灯自动熄灭，绿色LED灯点亮。当有ID卡接近读卡器时，读卡器自动激活，绿色LED灯熄灭，红色LED灯点亮。读卡器成功读取ID卡号后，蜂鸣器呜叫，同时数据通过USB传输至PC机。只需打开．txt文件，就可轻松接收数据，无需任何上位机。
2．2 系统硬件电路设计
2．2．1 主控和通信模块电路
主控和通信模块电路如图2所示。SONIX单片机SN8P2201的P1．0、P1．1、P0．0引脚分别控制射频器件EM4095工作状态、接收解码的同步时钟、接收解调数据。

SN8P2201引脚5连接复位电路，电阻R6和电容C8组成基本RC复位电路。该复位电路在系统上电时能够为复位引脚提供一个缓慢上升的复位信号，该复位信号上升速度低于VDD的上电速度，从而为系统提供合理复位时序，当复位引脚检测到高电平时，系统复位结束，进入正常工作状态；对于电源异常情况，二极管正向导通使C1快速放电并与VDD保持一致，避免复位引脚持续高电平，系统无法正常复位；R7是必不可少的限流电阻。
而通信电路USB，SN8P2201的D+、D一引脚只接适当电容和电阻，就可与单片机内部数据进行USB通信，电路简单。需注意的是：VREG和GND之间连接1μF电容有助于3．3 V稳压器稳定输出，应尽可能靠近SN8P2201放置。