基于RFID技術(shù)和MLX90121芯片實(shí)現(xiàn)電子巡更系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本文基于RFID技術(shù)設(shè)計(jì)的巡更管理系統(tǒng)中，巡更點(diǎn)讀卡器所使用的MLX90121芯片是一款能兼容多種協(xié)議標(biāo)簽的收發(fā)器，并通過(guò)接口（按鍵或計(jì)算機(jī)）進(jìn)行協(xié)議模式的切換。遵循ISO／IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)，工作頻率為13.56MHz，此工作頻率全球認(rèn)可。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)管理方案

電子巡更系統(tǒng)中的每條路線上有數(shù)量不等的巡更點(diǎn)，巡更點(diǎn)處設(shè)有讀寫(xiě)器，巡更人員巡邏至該處，通過(guò)刷卡、按鍵等手段，將該處巡更信號(hào)或報(bào)警信號(hào)發(fā)送到中央控制平臺(tái)。中央服務(wù)器利用數(shù)據(jù)庫(kù)將巡更人員到達(dá)各巡更點(diǎn)時(shí)間、動(dòng)作等信息記錄到系統(tǒng)中，送至巡更管理終端機(jī)。巡更管理終端機(jī)定期生成巡檢記錄和考核結(jié)果。通過(guò)查閱巡更記錄就可以對(duì)巡更質(zhì)量進(jìn)行考核。中央平臺(tái)同時(shí)可使用對(duì)講系統(tǒng)及時(shí)與巡更人員溝通。

系統(tǒng)構(gòu)成

如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、射頻收發(fā)電路、MCU、顯示和報(bào)警控制電路、RS-485、中央平臺(tái)（服務(wù)器）以及巡更管理終端機(jī)等組成。電子標(biāo)簽采用TI公司的Tag-it HF-I應(yīng)答器，存儲(chǔ)巡更人員唯一ID編號(hào)。射頻收發(fā)電路是以MLX90121多協(xié)議收發(fā)芯片為核心，遵循ISO／IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)，模擬電路部分實(shí)現(xiàn)收發(fā)調(diào)制／解調(diào)，數(shù)字電路部分實(shí)現(xiàn)信息編／解碼，+5V供電；MCU控制該系統(tǒng)運(yùn)行，控制射頻電路收發(fā)，實(shí)現(xiàn)顯示和突發(fā)事件報(bào)警等外圍電路控制，并通過(guò)RS-485接口電路連接總線，實(shí)現(xiàn)與中央平臺(tái)服務(wù)器通信。

系統(tǒng)工作原理：電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器大線感應(yīng)區(qū)，在收到讀寫(xiě)器指令后被激活，同時(shí)發(fā)送內(nèi)部存儲(chǔ)有巡更人員ID編號(hào)的信息。讀寫(xiě)器解碼后，根據(jù)既定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，送至中央平臺(tái)。中央平臺(tái)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，同時(shí)將相應(yīng)的控制命令返回讀寫(xiě)器。

硬件組成

多協(xié)議讀寫(xiě)器構(gòu)成

高頻段RFID系統(tǒng)工作原理是電磁場(chǎng)耦合，最大識(shí)別距離13cm。

如圖2所示，多協(xié)議讀寫(xiě)器的硬件構(gòu)成：單片機(jī)ATmega16、MLX90121、讀寫(xiě)器接口電路。天線的設(shè)計(jì)本文不作討論。

電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽即巡更人員出勤巡更 時(shí)所持射頻識(shí)別信息卡，內(nèi)存有唯一ID編號(hào)和巡更人員工號(hào)等信息。當(dāng)進(jìn)入讀寫(xiě)器識(shí)別范圍時(shí)，卡上信息被讀出。本系統(tǒng)電子標(biāo)簽采用TI公司的Tag-it，具體型號(hào)為RI-103-112A，該電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)區(qū)為2048位，UID為64位；采用正方形螺旋PCB天線。

軟件設(shè)計(jì)

通信協(xié)議

PC采用多收發(fā)器網(wǎng)絡(luò)的RS-485總線方式。

圖3中，MLX9012l將從標(biāo)簽中讀到的信息取出后生成輸入信號(hào)（input signal），經(jīng)過(guò)大數(shù)判決（MV，majority voting）電路啟動(dòng)，在時(shí)鐘（CK）上升沿開(kāi)始由DOUT 口向MCU發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送時(shí)采取低位先送。在每個(gè)數(shù)據(jù)同步信號(hào)（DSYNC）下降沿取出數(shù)據(jù)。在最后一個(gè)DSYNC信號(hào)上升沿，CK信號(hào)拉低結(jié)束數(shù)據(jù)輸出。

軟件流程

如圖4所示，瀆寫(xiě)器按照Read_First（讀卡器發(fā)起）協(xié)議以低位先送方式將請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)給應(yīng)答器，當(dāng)應(yīng)答器進(jìn)入讀寫(xiě)器識(shí)別范圍時(shí)接收到數(shù)據(jù)，并按照應(yīng)答協(xié)議格式發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫(xiě)器，完成一次操作。系統(tǒng)軟件部分運(yùn)用Delphi5.0+Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Delphi結(jié)合了VC功能強(qiáng)大和VB簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)，基于面向?qū)ο蟮目蚣芙Y(jié)構(gòu)，編譯速度快、運(yùn)用靈活。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)選用界面直觀的Orcale數(shù)據(jù)庫(kù)，支持對(duì)數(shù)據(jù)量有一定要求的系統(tǒng)。

巡更人員的基本資料和執(zhí)勤記錄由orcale數(shù)據(jù)庫(kù)管理。整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用Delphi5.0來(lái)設(shè)計(jì)，主要包括可視化的圖形界面、靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)以及串口通信編程。在數(shù)據(jù)庫(kù)中需要對(duì)巡更人員基本資料表、巡更人員執(zhí)勤安排表和巡更人員工作記錄表進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)讀卡器讀到ID編號(hào)后，MCU通過(guò)RS-485串口與中央平臺(tái)服務(wù)器通信，然后ID編弓在數(shù)據(jù)庫(kù)中被查詢(xún)，若找到匹配的人員信息，則定時(shí)定點(diǎn)添加巡更人員的工作記錄，否則提示出錯(cuò)，并記錄日志。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)必須和讀寫(xiě)器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的通信，才能確保系統(tǒng)可靠的運(yùn)行。

系統(tǒng)的測(cè)試與分析

測(cè)試中只能用實(shí)驗(yàn)手段對(duì)實(shí)際狀況進(jìn)行相應(yīng)的模擬?？捎萌舾呻娮訕?biāo)簽多次、不同角度進(jìn)人讀寫(xiě)器識(shí)別范圍模擬不同巡更人員在不同地點(diǎn)刷卡的情況，按鍵報(bào)警等可用LED模擬。測(cè)試系統(tǒng)可基本完成預(yù)想功能。整個(gè)系統(tǒng)有待提高之處如下：首先，通過(guò)軟件編程可優(yōu)化巡更路線，最大程度減少人員開(kāi)支，提高管理效率；另外，通過(guò)系統(tǒng)擴(kuò)展，很容易實(shí)現(xiàn)門(mén)禁、考勤、POS機(jī)消費(fèi)、電梯管理、停車(chē)管理、餐飲管理等功能，真正實(shí)現(xiàn)智能“一卡通”。

結(jié)語(yǔ)

電子巡更管理系統(tǒng)基于RFID 技術(shù)，以射頻收發(fā)模塊MLX90121多協(xié)議RFID收發(fā)器芯片和高性能單片機(jī)為核心的沒(méi)計(jì)可用于公司、工廠、倉(cāng)庫(kù)、小區(qū)等區(qū)域的巡查工作，可實(shí)現(xiàn)巡更人員巡邏信息的記錄、巡更突發(fā)事件及結(jié)果統(tǒng)計(jì)、巡更人員巡邏情況統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。

責(zé)任編輯：gt