電子鉛封管理系統的設計及應用探討

摘 要 本文從當前電能表鉛封的實際工作情況以及存在的主要問題入手，提出具有一定科學性且方便有效的智能電子表封常見問題解決方案，通過詳細分析設計方案的整體走向以及設計方案所有環節的設計方式，論證方案的可行性與優越性，進而從根本上解決前些年比較常見的電能表問題，保證電子表的正常開啟，減少違規操作的發生幾率。

【關鍵詞】RFID技術 電子鉛封管理 管理系統研究 管理系統設計

電子表經常會因為各種原因出現私自拆卸、人為損壞以及非正常開啟等情況，這些情況嚴重的影響了電子表功能的發揮。前些年由于科學技術的制約，沒能有效的解決上述問題，導致違規操作的情況時有發生。本文將從RFID電子封簽管理系統的角度出發，研究其設計措施，并且在分析設計措施的過程中闡述如何將這一設計成果應用到實際工作中，解決違規操作的問題。

1 系統設計方案

通常所研究的鉛封系統，構成瑤族主要包含電子標簽、電子讀卡器和計算機系統。三大主要結構當中，電子標簽主要負責對各種信息進行記錄儲存，而讀卡器則主要向讀卡器發射出系統所需要的信號，同時也可以接收到標簽發射出的應答消息，最后將標簽發射出的消息傳送到計算機系統的主機上，供相關工作人員處理核對。在這一過程中，要檢查標簽是否被故意的開啟過，以保證數據的準確性與完整性。

1.1 工作原理

如果系統始終保持正常的工作狀態，那么電子標簽和讀卡器也都會始終保持信息反復發射與接收狀態。但是讀卡器發射之前必須要查詢相應的電子標簽號碼，只有當標簽的號碼滿足讀卡器設計要求時才能繼續正常歐諾個做。信息發送之后，便會進度到接收狀態。所有處于工作范圍內部的標簽都可以通過這一次發送來接收到這一號碼，系統內部中，所有號碼相同的標簽都會在同一時間做出反應，讀卡器接收到信號之后會對信號進行確認，這也代表著單體標簽查詢工作的結束。若在實際工作過程中，讀卡器沒能檢測到應答的信號，那么設備會自動的人為標簽已經離開了讀卡器的監控范圍，蜂鳴器會在第一時間發出警報，與此同時，標簽自身的號碼以及系統時間也會利用GPRS技術不斷的導入到負責監控的計算機中，通過該模式來完成數據從收集到傳輸的過程。

1.2 RFID標簽設計方案

電子標簽的主要組成部分包含數據載體以及各種微電子芯片等。電子標簽是其中比較重要的一個組成部分，主要工作原理是讓電子標簽和系統內部LC串聯諧振的電路，通過這一模式來不斷地接受讀卡器內部所發出的電磁波，同時在電磁波不斷的影響之下， LC會出現共振，使電容有一定的內荷。與此同時，在電容另一端口，也存在單項的導通電子泵，會將電容當中的內荷輸送到其余電容的內儲存中。RFID的讀寫裝置可以控制射頻模塊的向標，讓向標發射讀取信號，而且可以通過向標來接受應答信號，對標簽對象的標識信息進行解讀，最終將標簽上的信息連帶標簽信息傳輸到主機上，保證數據傳輸質量。這一設計可以通過手持式的讀卡器來完成。

2 硬件設計

該系統硬件由AT89S52單片機、MFRC500、以及MAX232通信等接口模塊組成。讀卡器用AT89S52單片機作主控制器，單片機控制MF RC500驅動天線對MIFARE卡進行讀寫操作。

2.1 工作流程

編碼通常情況下輸出的信號都可以作為負載主管控制信號來使用，并且編碼內部所攜帶的輸出波形比較特殊，能讓低電平標簽在高電流上不斷的運行。與此同時，高電平也可以通過某些方式讓標簽發射線圈在低電流上反復不斷運轉，雙方之間不存在任何的影響。

2.2 射頻模塊設計

MF RC500芯片屬于ISO/IECl14443標準之下成本比較低、集成性比較高并且性能較好的一款芯片，最大距離可以在10cm左右。數據處理部分要做到數據并行與串行相互交換，支持CEC以及奇數偶數交換檢驗幀，通過透明模式進行操作，保證系統當中的所有層都可以正常的運轉。同時在儲存電路設計過程中，可以使用SPI來完成電路設計，讓結構與ATMEGA32串行，所有的表封信息可以儲存在ATMEGA32中。ATMEGA32具有高性能且低能耗的特點，內涵8位AVR處理器，具備比較先進的RISC處理器結構，易失性比較低，數據存儲器的安全性能比較好。之后再通過SPI總線系統進行設計，SPI總線系統屬于同步于串行外設的一種接口，讓MCU和各式外圍的設備通過串行的方式實現信息交換。SPI屬于環形結構，由多部分組成，但是時序比較簡單，保證SCK始終空間之系統的整體運行，之后讓雙向移位寄存器彼此之間不斷的進行數據傳輸與數據交換。

2.3 電源設計

本文中所提到的設計均采用800mAH的鋰電電池對電源進行設計，而且電源的主要構成部門是電池的芯片以及電壓的檢測芯片等。如果系統的實際電壓要低于3V，那么系統會提示電量不足，保證系統的正常運行。

3 結束語

本文將MCU作為主要核心，對控制電路進行了設計，從目前我國RFID發展的實際情況入手，針對本文所以到的RFID技術設計模式，通過總結實際設計案例以及詳細論述各設計環節的方式來分析射頻技術在電能表中應用的方式及其相關價值，論證了射頻技術自身的優越性能，旨在解決我國電能表存在的問題，提升工作效率。

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作者簡介

裴立軍（1977-），男，河北省邢臺市人。大學本科學歷。現為二炮后勤部后勤信息中心工程師。主要研究方向為信息技術、信息安全、網絡管理。

作者單位

二炮后勤部后勤信息中心 北京市海淀區 100085