该系统以飞利浦RC522射频卡读卡器芯片为核心，并采用高速STC12LE5410AD MCU微控制器构成符合空中接口协议IEC / ISO 14443A的卡读卡器控制器。文介绍了RC522的结构和功能，以水控制机为研究对象，并给出了MCU控制单元，基站模块，显示模块的硬件设计，报警单元等的说明，说明了RC522与MCU之间的通信方法并读取了Mifare卡。写入过程中，以两种流动和水流模式控制水的充注。间实现了。接触式智能卡，也称为射频卡，是近年来开发的一种新技术，成功地将射频识别技术和智能卡技术相结合来解决无源问题。（卡中没有电源）和非接触式一个困难的问题是电子设备领域的突破[1]。前，几乎所有水表都使用微控制器来控制具有14443A协议的RC500芯片，以在Mifare卡上执行读写操作。是，该解决方案具有指令复杂，成本高和控制方法单一的缺点。项以STC12LE5410AD为中央控制器，使用MCU控制具有14443A协议的RC522芯片，并设计一种符合空中接口协议IEC / ISO 14443A的读卡器控制器。将有效的M1卡放在天线上时，RC522从卡的电子钱包中读取数据，然后通过SPI总线将其传输到MCU。MCU分析完数据后，它将在LCD屏幕上显示余额，并且小键盘会发送一个切换信号，以通过MCU控制电磁阀的激活和停用。键盘设置为打开状态时，电磁阀打开，水流过流量计。量计将水量转换成脉冲信号，然后将其发送到MCU进行计量。MCU根据定义的模式实时执行推算显示。解决方案可以简化指令，降低成本并具有多种通信方法，例如SPI模式，UART模式和IIC模式。Mifare卡上的读和写操作很容易，从而提高了性价比。件主要包括MCU电路模块，RC522基站模块，天线模块电路，通信接口模块，LCD显示模块，音频警报模块，模块电磁阀模块控制水开关。SPI通信用于控制RC522，并且在流量和时间模式下均执行充水功能。统框图如图1所示。控制器是带有SPC总线[2-5] STC12LE5410AD的8位微控制器。微控制器具有2.7 V至3.7 V的宽电压范围，低电压运行，低功耗，单周期运行和高速。成的EEPROM对主机很方便。令可以在断电后进行存储，一些重要且临时更改的数据可以存储在EEPROM中（例如每吨水的价格，可以使用卡来操作该扇区等），带有防阻塞功能的WATCHDOG可以确保系统的稳定性。行。MF-RC522是与射频IC卡进行无线通信的基本组件，也是用于读取和写入Mifare卡的读取器的关键接口芯片。
前用于13.56 MHz频带中的非接触式通信。使用27.12 MHz的外部晶体。部分为两个频率后，获得13.56 MHz频带。MF RC522是飞利浦在三米范围内推出的低功耗非接触式读写基站芯片。是在13.56 MHz的非接触式通信中使用的高度集成的读卡器系列之一。芯片采用先进的调制和解调技术，支持13.56 MHz频带内的所有无源非接触式通信方法和协议，并支持ISO14443A的所有层，速度为传输速率高达424 kbps [6]。RC522芯片的发送器部分可以直接控制工作距离为50 mm的天线，而无需添加外部有源电路，而接收器部分则为兼容ISO14443A的响应信号提供了强大而可靠的解调/解码电路[7]。
]。RC522芯片的基带部分包括ISO14443A帧处理，CRC控制和快速CRYPTO1加密算法，同时，该芯片提供的SPI，UART和IIC通信接口可以直接连接至多种微处理器，提供阅读器/终端设计极大的灵活性。RC522的电路图如图2所示。了控制天线，MF RC522通过TX1和TX2提供13.56 MHz的能量载波。据寄存器的设置调制发送的数据以获得发送的信号。卡响应RF字段的负载调制。线接收的信号通过天线适配电路发送到RX引脚[8]。部接收器MF RC522对信号进行检测和解调，并根据寄存器的参数对其进行处理。后将数据发送到通信接口，以供微控制器读取。于成本敏感性，恒温阀芯同时取决于应用程序，仅需要显示某些数字，因此系统设计使用低成本的数字LCD屏幕显示金额。字LCD屏幕功耗低，控制简单，内部存储器和锁，并且基本上不占用处理器资源。磁阀的标称电压通常为12 V DC，因此必须使用继电器来控制电磁阀的打开和关闭。磁阀的瞬时电流比较大，可能会引起对微控制器的干扰。常，接地线应与控制单元的接地线隔离。
电路使用H_GND节点将其自身与控制单元的GND隔离，并在电源输入处共享一个公共接地，从而减少了电磁阀对控制单元的干扰。于继电器和电磁阀均为电感装置，因此增加了反向二极管，使得在切断电源时，可以使电感沿相反方向放电，从而达到电路保护的目的。[9]，微控制器的中继节点提供了一个高电平，并且继电器通常是断开的以进行连接。时，电磁阀打开。水流通过流量计时，流量计会发出脉冲。量计发送的脉冲数与流过流量计的水量成正比。央单元使用TPL181光耦合器进行脉冲隔离[10]，提高了系统的抗干扰能力。于流量计的高输出脉冲电平为4.5 V，而单片机为3.3 V系统，因此光耦合器隔离装置还起到电平匹配的作用。
于系统警报不需要复杂的声音，因此为节省成本，该电路设计了由蜂鸣器组成的警报电路。蜂鸣声节点低时，蜂鸣器将鸣响，这可以通过控制蜂鸣声的长度和次数来控制。示卡的状态，例如密码错误，卡余额不足和管理卡提示。次使用时，必须使用管理卡或主机计算机来设置模式。认模式是计时器模式，可以根据特定需要将其设置为流量计模式或计时器模式。统操作过程如图3所示。Mifare卡进入天线区域时，卡上的数据在达到一定能量后由RC522基站芯片读取，并且通过SPI总线传输到微控制器。理完数据后，微控制器通过LCD在卡上显示余额并将数据传输到上位计算机（可离线使用），键盘控制水阀的打开和关闭。流量计中有水流过时，流量指示器闪烁，读卡器根据设定值减少卡上的相应数量，并更新余额显示。晶屏。卡内余额为2.5元（初始设定值）时，会产生少量报警声；当卡中的余额少于最小消费量时，系统将关闭水龙头，同时会在哔声卡上触发余额不足警报。管理卡在eeprom中成功写入配置控制字时，会发出蜂鸣声，表示写入成功。水阀打开时，取出卡，系统将自动关闭水阀。理卡可以在流量计模式下设置每升水的价格，也可以在计时模式下设置为每秒的水费。时，可以更换卡扇区以确保与其他卡设备的兼容性。文设计了基于Philips RC522芯片的读卡器控制器，读卡距离达到了50mm，通信速率为106 kbps。写控制器的设计一旦完成，便会在水控制机器中使用。际应用表明，该读写控制器具有响应速度快，操作简便，读卡距离长，通讯稳定可靠的显着特点。
了水控制机的应用外，本文设计的读写控制器还具有以下功能：1）该系统可以通过串行通信轻松集成到应用系统中，从而可以达到考勤，电子钱包等功能； 2）此模块供用户使用，提供简单的高级读/写指令，从而大大简化了RF卡上应用系统的操作； 3）整个读卡器使用低功率组件，可作为网络终端，电池作为备用电源，以确保可靠运行； 4）与以前的基站设备相比，具有明显的价格优势。
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