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(浙江工业大学 信息工程学院，浙江 杭州 310023)

RFID(Radio frequency identification)读卡器是指能读取电子标签数据的自动识别设备，常见于门禁、消费机、停车场、公交和租赁系统[1]等场合，具有读写方便、识别速度快、使用寿命长以及安全性高等优点.RFID读卡器的设计难点在于天线的设计及其阻抗匹配.在合适的天线尺寸基础上，增大或减小尺寸不会提高读卡距离，而匹配阻抗不佳将会导致无法读取卡片数据或降低读卡距离.因此，选择一款业界出货量大的射频读卡芯片，给出确定电路元件值和匹配天线阻抗的方法，对门禁等非接触式读卡系统的设计具有指导意义.

设计了一种符合ISO14443A标准的RFID读卡器，采用恩智浦(NXP)公司的MFRC522射频读写芯片.研究读卡器射频信号滤波、PCB(Printed circuit board)天线设计和天线阻抗匹配的方法，设计的读卡器读卡距离最高可达60 mm，高于芯片资料给出的50 mm.

1 读卡器电路设计

读卡器电路包括微控制器电路、射频电路和PCB天线三部分，图1为读卡器的硬件结构框图.微控制器STM8S003F3和MFRC522之间的通信接口为SPI方式.PCB天线和电子标签内的线圈以非接触的方式耦合，实现能量和数据的传输.

图1 读卡器硬件结构框图

微控制器采用意法半导体(ST)公司的STM8S003F3单片机，最高工作频率16 MHz，拥有先进的STM8内核、哈佛结构存储器和三级流水线功能，内置8 kB的Flash、1 kB的RAM和128字节的EEPROM[2].MFRC522是一款高集成度的非接触式射频读写卡芯片，工作频率为13.56 MHz，支持ISO14443A标准，提供SPI、UART和I2C三种主机接口方式，读写模式下的最大读卡距离为50mm[3].测试的电子标签类型为Mifare One S50射频卡片[4].