本文介紹一款便攜式巡更機（射頻讀寫器）的設計。該讀寫器主要由MCU、射頻IC卡讀寫模塊、天線及USB通信接口等部分組成。為了方便對巡更情況的實時記錄，系統采用了具有時間基準功能的時鐘芯片。

隨著近年來智能小區、智能大廈的迅猛發展，巡更系統將有著廣泛的應用前景。手持式讀寫器的主要開發指標包括微型化、低功耗、便攜式及方便的數據傳輸接口。

讀寫器總體設計方案

便攜式IC卡讀寫器主要由電池供電。由于讀寫器不斷發射無線電波，功耗較大，所以必須從每一個細節來考慮如何降低功耗，從而盡可能地延長電池的使用時間。硬件上采用低功耗設計，如低功耗器件、低壓、模塊化供電等；軟件上采用規模化設計，盡量減少處理器的工作時間，使其處于低功耗運行模式。

讀寫器的設計要達到以下要求：具有自檢功能，開機時能首先自檢設備有無故障；能夠準確、快捷地讀取非接觸式IC卡內的信息；具有聲光報警電路；電池直接供電，可由3節AA鎳氫電池供電，開機靜態電流不大于10mA，工作電流不大于40mA；具有USB通信接口；體積小，成本低，性能穩定可靠。

系統功能概述

根據不同場合對巡更系統的要求，需要及時了解巡更人員巡邏的情況，以確保小區、商場、鐵路沿線等場合的安全。
因此，本系統應具有以下功能：在確定的巡更線路上安裝一系列代表不同點的射頻卡，到達各點時巡更人員用手持式巡更機靠近巡道檢測點，把代表該點的卡號和時間同時記錄下來；巡更完成后巡更機把采集到的信息通過USB接口芯片存儲到U盤中或直接傳給計算機軟件處理。

系統硬件設計

讀寫模塊是射頻IC卡與外界通信的媒介，讀寫模塊連接著的天線與IC卡線圈產生共振，進行數據傳遞，完成讀寫模塊與卡之間的通信。本設計使用的 FM1702N支持13.56MHz頻率下TYPE A 非接觸通信協議，它是與非接觸式IC卡實現無線通信的核心模塊，也是關鍵接口芯片。它根據寄存器的設計對發送緩沖區中的數據進行調制得到發送的信號，通過由TX1、TX2引腳驅動的天線以電磁波的形式發出去，IC卡采用RF場的負載調制進行響應。天線拾取IC卡的響應信號經過天線匹配電路送到RX引腳，FM1702N內部接收緩沖器對信號進行檢測和解調并根據寄存器的設定進行處理。處理后的數據發送到并行接口由MCU讀取。

天線設計

為了與非接觸式IC卡進行通信，讀寫器必須有能發射和接受射頻信號的天線。可以針對不同的應用設計不同大小和形狀的天線。天線設計具體步驟為：設定讀寫器工作環境，優化讀寫器與應答器之間的耦合系數，確定天線線圈和電容。

非接觸式IC卡天線利用電感耦合產生磁通，磁通用來向應答器提供電源，并且在兩者間傳輸數據。因此對讀寫器天線的構造有以下幾個基本要求：使天線線圈的電流最大，用于產生最大的磁通量Φ；功率匹配，以最大程度地利用產生磁通量的可用能量；足夠的帶寬以無失真地傳送數據調制的載波信號。