4 系统设计
4．1 系统硬件设计
根据RFID原理和MF RC500的特性，可设计基于AT89S51和MF RC500的REID阅读器系统，其结构框图如图3所示。
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系统主要由AT89S51、MF RC500、时钟电路、看门狗、MAX232和矩阵键盘等组成。系统的工作方式是先由。MCU控制MF RC500驱动天线对Mifare卡也就是对应答器(PICC)进行读写操作，然后与PC通信，把数据传给上位机。主控电路采用AT89S51，因为AT89S51的开发简单、快捷．运行稳定。采用ATMEL的AT24C256型．12C总线EEPROM存储系统的数据。为了防止系统“死机”.使用MAX813作为看门狗来实现系统上电复位、按键的热重启及电压检测等。与上位机的通信采用RS一232方式，整个系统由9V电源供电．再由稳压模块7805稳压成5V的电源。
MF RC500和单片机AT89S51都是采用标准TTL电平，不需电平转换。单片机AT89S51与PC串口电平不匹配．使用MAX232型电平转换器进行电平转换。系统硬件设计中的关键接口部分连接如下：
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sp; MF RC500的ADO—AD7(脚13一脚20)为带施密特触发器的双向数据和地址复用总线，接单片机AT89C51的ADO—AD7(脚39一脚32)。
MF RC500的NWPdRNW(脚10)为带施密特触发器的写禁止／只读信号，接单片机的写信号WR(脚16)。
MF RC500的NRD／NDS(脚11)为带施密特触发器的读禁止，数据选通禁止信号，接单片机的读信号RD(脚17)。
MF RC500的NCS(脚19)为带施密特触发器的片选禁止信号．接单片机的I／O口线P2．7(脚28)。
MF RC500的ALE(脚21)为带施密特触发器的地址锁存使能信号,接单片机的地址锁存信号(脚30)。
MF RC500的IRQ(脚2)为带施密特触发器的中断请求信号，接单片机的中断0(脚12)。
4．2 系统天线设计
MF RC500的非接触式天线接口使用表1所列的4个引脚。
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为了驱动天线。MF RC500通过TXl和TX2提供13．56 MHz的能量载波。根据寄存器的设定对发送数据进行调制来得到发送的信号。S50卡采用RF场的负载调制进行响应。天线拾取的信号经过天线匹配电路送到RX脚。MF RC500的内部接收器对信号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处理．然后数据发送到并行接口．由微控制器进行读取。MF RC500对驱动部分使用单独电源供电。
一般的天线设计要达到如下要求：1)使天线线圈的电流最大，用于产生最大的磁通量；2)功率匹配．以最大程度地利用产生磁通量的可用能量；3)足够的带宽．以便无失真地传送用数据调制的载波信号。天线是有一定负载阻抗的谐振回路．阅读器又具有一定的源阻抗。为了获得最佳性能，必须通过无源的匹配回路将线圈阻抗转换为源阻抗。然后，通过同轴线缆即可无损失且无辐射地将功率从读写器末级传送到匹配电路。
为了节约成本和减小系统体积．本系统采用PCB板天线设计。品质因数Q是一个很重要的参数．用于电感耦合式射频识别系统的天线，其特征值就是它的谐振频率和品质因数。较高的品质因数值会增加天线线圈中的电流强度，由此改善对RFID卡的功率传送。与之相反，天线的传输带宽刚好与品质因数值成反比例变化，选择的品质因数过高会导致带宽缩小。从而明显地减弱卡片接收到的调制边。品质因数可以通过电感线圈电抗与电阻的比值计算出来，公式如(1)：
Q=(coaxLm)/RANT (1)
式中ωa=2πfRo
天线部分电路和EMC的原理如图如4所示。
4．3 系统工作流程
除了复位以外．对MF RC500的绝大多数控制是通过读写MF RC500的寄存器来实现的。MFRC500共有64个寄存器，分为8个寄存器页，每页8个．每个寄存器都是8位。单片机将这些寄存器作为片外RAM进行操作。最常用的是FIFODATA(数据堆栈)、COMMAND(命令)、FIFOLENGTH(堆栈长度)和PRIMARYSTATUS(标记)等。要实现某个操作．只需将该操作对应的代码写入对应地址即可。例如MF RC500休眠模式对应的控制寄存器名为Contr01, 地址为09H的bit4且为1有效，那么让MFRC500进入休眠模式的指令为mov RO，#OgH；mov@RO，#Oxxxx lxxxb。