基于Arduino Uno和RFID-RC522的RFID卡号读取技术详解

基于Arduino Uno和RFID-RC522的RFID卡号读取技术详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/2301_78925693/article/details/145371775

射频识别（RFID）技术因其非接触式、高效性和低成本的特点，广泛应用于门禁系统、物流管理和智能设备等领域。本文将通过Arduino Uno和MFRC522 RFID模块，手把手教你实现RFID卡号的读取，并提供完整的代码解析和硬件配置指南。

第一部分：硬件介绍

1.1 Arduino Uno

Arduino Uno是一款基于ATmega328P微控制器的开源开发板，具备14个数字I/O引脚和6个模拟输入引脚，是快速原型开发的理想选择。其兼容性强，支持SPI、I2C等多种通信协议。

1.2 RFID-RC522模块

MFRC522是基于NXP芯片的RFID读卡器模块，支持ISO/IEC 14443A标准的RFID卡和标签。

• 工作频率：13.56 MHz
• 通信接口：SPI（默认）、I2C、UART
• 有效读取距离：3~5 cm

第二部分：工作原理

2.1 RFID技术基础

RFID系统由读卡器（Reader）和标签（Tag）组成。读卡器通过天线发射电磁波激活标签，标签返回存储的数据（如唯一UID）。

• UID：每张RFID卡的唯一标识符（4~7字节）。

2.2 SPI通信协议

RC522模块默认使用SPI协议与Arduino通信。SPI的优点是高速、全双工，需要以下引脚：

• SCK（时钟）、MOSI（主机输出）、MISO（主机输入）、SS（片选）。

第三部分：实现步骤

3.1 所需材料

• Arduino Uno ×1
• RFID-RC522模块 ×1
• RFID卡片或标签 ×1
• 杜邦线若干

3.2 硬件连接

按照下表连接Arduino与RC522模块：

注意事项：

• RC522必须使用3.3V电源，否则可能损坏模块！
• 确保SPI引脚（10~13）未被其他设备占用。

3.3 安装依赖库

在Arduino IDE中安装MFRC522库：

1. 点击工具→管理库，搜索MFRC522。
2. 选择最新版本并安装。

第四部分：代码解析

4.1 完整代码

#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>

#define RST_PIN 9    // 复位引脚
#define SS_PIN 10     // 片选引脚

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN);  // 创建RC522实例

void setup() {
  Serial.begin(9600);   // 初始化串口
  SPI.begin();          // 初始化SPI总线
  mfrc522.PCD_Init();   // 初始化RC522
  delay(4);             // 等待模块稳定
  Serial.println("RFID Reader Ready!");
}

void loop() {
  // 检测是否有新卡片
  if (!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {
    return;
  }
  // 读取卡片UID
  if (!mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
    return;
  }
  // 输出UID到串口
  Serial.print("Card UID:");
  dumpByteArray(mfrc522.uid.uidByte, mfrc522.uid.size);
  Serial.println();
  // 停止卡片通信
  mfrc522.PICC_HaltA();
}

// 辅助函数：以十六进制格式输出字节数组
void dumpByteArray(byte *buffer, byte bufferSize) {
  for (byte i = 0; i < bufferSize; i++) {
    Serial.print(buffer[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
    Serial.print(buffer[i], HEX);
  }
}

实物展示：

通过串口监视器查看卡号：

4.2 关键代码解析

1. 初始化阶段

• SPI.begin()：启动SPI总线通信。
• mfrc522.PCD_Init()：配置RC522的寄存器，使其进入工作状态。

2. 卡片检测逻辑

• PICC_IsNewCardPresent()：通过天线检测是否有新卡片进入磁场范围。
• PICC_ReadCardSerial()：读取卡片的UID和SAK（选择应答）信息。

3. UID输出

• uid.uidByte：存储卡片UID的字节数组（例如0x01 0xFE 0xA3 0x1B）。
• dumpByteArray()：将字节数组转换为十六进制字符串，便于人类阅读。

第五部分：应用场景

5.1 门禁系统

将合法卡片的UID存储在Arduino的EEPROM中，当读取到匹配的UID时，控制继电器打开电磁锁。

5.2 资产追踪

结合LCD屏幕和SD卡模块，记录RFID标签的扫描时间和位置。

5.3 交互式项目

制作一个“魔法书”道具，当特定RFID卡片靠近时，触发音效或灯光效果。

第六部分：常见问题与解决

6.1 无法读取卡片

• 检查电源：确保RC522使用3.3V供电。
• 调整距离：卡片需贴近读卡器（<5cm）。
• 验证接线：重点检查SDA（SS）、SCK、MOSI、MISO是否接触良好。

6.2 串口输出乱码

• 确认串口波特率设置为9600。
• 检查是否有多个程序占用串口。

6.3 扩展多张卡片

在代码中添加UID比对逻辑：

byte authorizedUID[4] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04}; // 合法卡片UID
if (memcmp(mfrc522.uid.uidByte, authorizedUID, 4) == 0) {
  Serial.println("Access Granted!");
}

通过本文，您已经掌握了使用Arduino Uno和RC522模块读取RFID卡号的核心技术。此项目不仅适合物联网入门学习，还可作为更复杂系统（如智能家居控制、仓储管理）的基础模块。下一步可以尝试结合Wi-Fi模块（如ESP8266）将UID数据上传到云端，或设计基于UID的个性化交互逻辑。

扩展学习建议：

• 研究MIFARE Classic 1K卡片的数据块读写
• 探索RFID与Web API的集成（如HTTP请求）

希望本文能为您的IoT开发之旅提供扎实的起点！如有疑问，欢迎在评论区留言讨论！