图1为曼彻斯特编码" title="曼彻斯特编码">曼彻斯特编码示意图，在一个数据位的中间时刻，信号的上跳变" title="跳变">跳变表示数据“1”的编码；信号的下跳变表示数据“0”的编码。
    表1为EM4100射频卡内部64数据位信息定义。

    其中D20～D23，D30～D33，……，D80～D83，D90～D93 32个数据位依次由低到高存放4个字节的卡号数据。所以最大卡号数据为0FFFFFFFFH，也就是10位十进制数的“4294967295”。
2 射频卡读卡器的设计
2.1 电路设计方案
    按照射频卡工作原理，读卡器的电路设计分为125kHz电磁波产生电路、电磁波的接收及解调电路、曼彻斯特编码信号的解码电路三个部分。
    图2为射频卡读卡器电路图。

    (1)125kHz电磁波产生电路
    为了充分利用硬件资源，125kHz信号直接由U1单片机的P1.7口提供，用软件在P1.7口产生精确的矩形波" title="矩形波">矩形波周期信号。U2A的6个并接反相器74HC04起到功率放大驱动的作用，125kHz信号通过限流电阻R5提供给天线L1、电容C1组成的串联谐振电路。适当调节天线L1的电感量，使LC串联谐振电路在125Hz达到谐振，此时在C1两端能观察到峰峰值高达80V的正弦信号。由于C1两端电压较高，所以在选择元件参数时要注意电容的耐压问题。
    (2)电磁波的接收及解调电路
    如图2所示，D1、D2，C2~C6，R1~R4共同构成了电磁波接收及解调电路。
    在读卡器附近没有射频卡的情况下，在测试点①处得到的是125kHz的等幅振荡信号。一旦有卡片进入读卡范围，由于卡片天线环路等效负载的反调制作用，在①处得到的信号将如图1第三行所示的调制波形。该调制波经C2耦合，同时送到D1、C5及D2、C6组成的检波电路。在测试点②③处将得到图1第二行所示的解调包络波形，不过②③两点的波形刚好互为反相。解调波形再经过电阻R1、R4电容C3(下半部分电路为电阻R2、R3电容C4)构成的π型滤波器进一步滤去残余的125kHz载波信号，得到较为理想的解调信号送至单片机的两个输入端P1.0、P1.1。
    (3)曼彻斯特编码信号的解码
    单片机的两个输入端P1.0、P1.1连接其内部比较器+、-输入端，比较器的输出端直接连接内部P3.6脚。程序读P3.6脚就可获得较为理想的解调后的编码信号，曼彻斯特编码信号的解码是通过程序软件实现的。
2.2 程序设计
    (1)数据位检测
    数据位的检测就是曼彻斯特编码信号的解码，主要在于P3.6引脚信号的跳变边沿检测。因为两个数据位的时间间隔为512μs，所以在检测到一个跳变后，再分别检测P3.6在延时400μs、600μs时的状态，从而判定下一个跳变是上升沿还是下降沿。但是这样的检测存在一点问题，曼彻斯特编码信号的跳变不仅发生在每个数据位的中间，也会发生在两个相同数据位（相邻两个数据位为11或00)的交界处，见图1曼彻斯特编码信号波形第3、4数据位交界处有个下降沿，第5、6数据位交界处有个上升沿。仔细分析图1曼彻斯特编码波形图，可以发现，只有当相隔512μs后仍能检测到跳变，当前的跳变才有可能是数据位中间的跳变，如果512μs后检测不到跳变，则当前的跳变就是数据位连接处的跳变。一旦判断表明当前的跳变是数据位连接处的跳变，就需要从下一个边沿重新开始检测所有的数据位。
    (2)同步头检测
    按照上述方法，如果连续检测到9个上升沿(即9位数据1的同步头）就意味着新的一帧数据开始到来。但是，由于边沿检测程序及9个1的同步头判断程序需要花费不少时间，所以不采用边检测边判断同步头的方法，而是一次性连续读入128位（这样肯定能获得完整的一帧数据），然后在这128位中寻找同步头，再进行后续的数据位处理。通过实践发现，经过这样处理后读卡器读卡最灵敏。
    (3)等时间间隔指令分组产生125kHz矩形波
    125kHz矩形波的周期是8μs，利用P1.7产生该信号意味着每隔4μs P1.7就要取反一次。在采用12MHz晶振的单片机系统中，显然是无法用定时器中断来实现的，因为光是中断响应最长时就要达到8个机器周期，超过了4μs。
    为了既能产生125kHz矩形波又能同时做数据位检测等其他工作，采用等时间间隔指令分组方法实现了并行处理算法。具体思路如下：在连续读入128数据位时，为实现该工作而编写的指令代码都按执行时间被划分为4μs一组，每组的第一条指令必定是CPL P1.7以产生125kHz矩形波信号(如图3所示)，而同组的其他指令才用于实现边沿检测、数据存储等工作。图3中左边的“并行处理算法示意图”和右边的“程序片断”仅用于示例，两者没有对应关系。