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低功耗无磁水表中射频卡读写器的设计
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（完整内容请下载后查看）第22 卷 第1 期
2009 年3 月
宁 波 大 学 学 报（理 工 版 ）
Vol.22 No.1
Mar. 2009
JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY ( NSEE )
文章编号:1001-5132（2009）01-0017-06
低功耗无磁水表中射频卡读写器的设计
祝向辉1, 王让定1*, 姚 灵2, 孙广清1, 陈昌根1
（1.宁波大学 信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211; 2.宁波水表股份有限公司, 浙江 宁波 315000）
摘要: 为了加强数据的安全性且方便用户进行刷卡操作, 选择在无磁水表中加入射频读卡器. 读
卡器的硬件上采用 MSP430 单片机与射频读写芯片 RC522 相结合的方式, 具有较低的功耗; 软
件上根据Mifare 1 S50 射频卡及多扇区多密码的特点, 采用一次一密的动态加密方式, 较好地保
护了卡内数据的安全性, 同时对于用户恶意补卡现象也做了相应防备措施.
关键词: RC522; MSP430 单片机; Mifare 1 S50 卡; 射频读卡器
中图分类号: TP391
文献标识码: A
随着我国金卡工程的实施和发展, 智能卡的
应用已逐步融入人们的生活, 水表中智能卡的应
用也是趋势发展的必然结果. 射频卡以其良好的
可靠性、方便的操作及其本身非接触等特点, 成为
卡式水表中智能IC 卡的首选.
部分Flash 空间用以记录使用过的M1 卡的序列号,
以防止人为的恶意换卡.
1 系统硬件设计
RC522 是philips 公司继MF RC500、RC531 及
RC632 等一系列典型产品后推出的一款针对智能
仪表领域的低电压、低功耗、低成本的完全符合
ISO1443A 协议的非接触读卡芯片, 采用统一的3.3
V 供电电压, 且具有灵活高速串行接口(I2C、SPI、
UART). 但它的操作难度主要在于如何通过单片
机来设置其内部寄存器, 以及传送特有格式的指
令来向射频卡发送、接收有效数据, 从而达到读、
写卡的目的.
1.1 系统总体设计
设计采用 TI 公司 MSP430FW427 单片机为主
控芯片, 它与外围扩展的无磁传感器、电源管理、
存储模块、LCD 显示、保护装置、电磁阀门驱动、
读写卡器共 7 个模块共同构成了整个水表系统的
主体, 其系统框图如图1 所示.
本设计硬件上采用 MSP430 单片机与 RC522
结合, 供电电压完全一致, 读卡器与 Mifare 1 S50
卡(以下简称M1 卡)间以典型值106 Kbps 的速率通
信, 软件上采用动态的加密方式, 并在单片机中留
图1 系统框图
图1 中的无磁传感器采用2 个LC 振荡器, 用
于检测叶轮转动速度和转动方向; 电源管理模块
收稿日期: 2008-04-03.
宁波大学学报（理工版）网址: http://3xb.nbu.edu.cn
基金项目: 浙江省科技厅计划项目（2007C21G2070004）; 宁波市科技局工业攻关项目（2006B100067）.
第一作者: 祝向辉（1987－）, 男, 江西鹰潭人, 在读硕士研究生, 主要研究方向: 射频通信及嵌入式应用. E-mail:
*通讯作者: 王让定（1962－）, 男, 甘肃天水人, 博士/教授, 主要研究方向: 数字水印及语音识别. E-mail:
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