射频识别课程设计

射频识别课程设计专业班级：2013级通信工程2班姓名：杜超姓名：陆平姓名：贺凯文姓名：牛新艳姓名：曹晓宁姓名：李世钰姓名：刘帅姓名：张波学号：201309110224学号：201309110225学号：201309110226学号：201309110227学号：201309110228学号：201309110229学号：201309110230学号：201311310210前言射频识别，RFID（RadioFrequencyIdentification）技术，又称无线射频需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID（RadioFrequencyIdentification）技术作为构建“物联网”的关键技术近年来受到人们的关注。RFID技术早起源于英国，应用于第二次世界大战世纪60技术是一种自动识别技术，射频标签是产品电子代码（EPC）的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通并对其进行识别和读写。RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。本次RFID课程设计是围绕ID卡读卡器是RFID技卡读卡器是用来读ID卡的，读卡器支持即插即用、在使用过USB化，再"滴"一声初始化成功，进入等待刷卡状态。本文分析了ID卡读卡器的基本工作机理并详细研究了ID卡的读卡原理和方法。在此基础上，进行了基于ID卡的软件和硬件开发。论述了主要元器件的选型方法以及各部分电路的工作原理。经过实际电路的制作和反复调试，实现了本次RFID课程设计。关键词：射频识别，读卡器，曼彻斯特码目录1.课程设计..........................................................4本次课程设计是围绕ID读卡器进行的。.............................41.1课程设计相关简介.............................................41.1.1ID卡简介..............................................41.1.2读卡器简介.............................................51.1.3编码简介...............................................61.2课程设计目的.................................................71.3课程设计设备.................................................71.4课程设计模块组成.............................................71.5课程设计流程.................................................71.5.1课程设计的设计流程.....................................71.5.2课程设计系统的工作流程.................................81.6课程设计电路图...............................................82.课程设计硬件部分..................................................92.1硬件电路.....................................................92.1.1模块一：MCU(STC89S52)控制电路..........................92.1.2模块二：射频基站(U2270B)电路..........................102.1.3模块三：串行通信(MAX232)电路..........................112.1.4模块四：电源电路......................................112.1.5模块五：复位电路......................................122.1.6模块六：蜂鸣器电路....................................132.2硬件电路的焊接..............................................143.软件程序设计.....................................................153.1主程序......................................................15总结...............................................................25参考文献........................................................261.本次课程设计是围绕ID读卡器进行的。ID卡全称为身份识别卡（IdentificationCard），是一种不可写入的感应卡，含固定的编号，主要有台湾SYRIS的EM格式、美国HIDMOTOROLA等各类ID卡。ID卡与磁卡一样，都仅仅使用了“卡的号码”而已，卡内除了卡号外，IDISO标准ID卡的规格为：85.5x54x0.80±0.04mm（高/宽/厚），市场上也存在一些厚、薄卡或异型卡。常应用于考勤、门禁、一卡通等系统。其表现形式相宠物管理、工业自动化、联合票证等领域拥有更加广泛、高效、安全的应用。目前，市面使用的ID卡多以JK4001、H4001、EM4001、TK28等居多，其结1.1是ID卡工作原理框图。ID卡内部阵列存储空间结构如1.2卡内部64位信息由5个区组成：9位数据位“D00--D93”和一个停止位“0”。9个引导位是出厂就掩膜到晶片内的，其值为111111111。当它输出数据流时，首先是输出9个引导位，然后是10组由4个数据位和11组由4个列奇校验位组成的数据串，最后是停止位“0”,“D00--D13”是一个8位的晶片版本号或ID识别码。“D20--D93”是4组32位的晶片信息，即卡号。当ID卡得电初始化后，便依次将这64位数据反复输出，直到卡片离开基站读写器失电为止。图图本次课程设计所研究IDRFID同于RFID技术的原理。RFID技术的基本工作原理：应答器进入磁场后，接收读卡器发出的射频信Tag，Tag，有源标签一套完整的RFID器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。以RFID卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成，感应偶合(InductiveCoupling)及后向散射偶合(BackscatterCoupling)两种,一般低频的RFID大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。基本工作方式分全双工和半双式以及时序系统。在全双工和半双工系统中，在读卡器接通高频电/磁场的情况下应答器的应答响应发送出去的。因为与读卡的负载调制，在市场上不难找到相对应的产品。时序方法则相反，阅读器的电/的数据传输。缺点就是:在阅读器发送间隙里时，应答器的能量供应中断，这就必须通过装入大容量的辅助性电容或辅助电池进行补偿。RFID系统信息合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLANRFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。制l，半个比特周期中的正边沿表示二进制0。曼彻斯特编码在采用副载波的负载调制时经常用于从应答器到阅读器的数据传输。（1）熟悉和掌握RFID的一般组成和工作原理；（2）认识RFID技术的特点及优势；（3）初步了解到RFID的应用现状和前景；RFID路的一般调试方法；（5）进一步巩固实际动手能力，培养严谨的实验作风。PC机，调试程序，硬件电路，数据线，ID卡。ID读卡器主要由MCU(STC89S52)控制电路、射频基站(U2270)电路、串行通计没有用到12864显示电路所以下面不做详细介绍。）课程设计的设计流程：学习RFID和ID卡的相关知识，学习并看懂电路图，次课程设计的报告。控制ID据对MAX232接口通信，把数据传给计算机。电路图：2.卡器的硬件电路设计、电路焊接等。模块一：MCU（MicroControllerUnit）系统微处理采用宏晶科技公司的8位单片机STC89C52，该单片机是8位高性能MCU，超低功耗；掉电模式下典型功耗<0.1微安，空闲模式下典型功耗2毫安，正常工作模式下典型功耗4-7毫安。具有8kFlash存储器、512kBE^2PEMI功能、ISP（在系统可编程）功能。单片机内部的看门狗电路经过特殊处理，是真正的看门狗，可放心省去外部看门狗。缺省为关闭，打开后无法关闭，单倍速和双倍速可反复设置。另外，掉电模式可由外部中断唤醒，特别适用于电池供电系统。(U2270B)射频卡读写器的关键芯片是射频卡基站芯片,它主要用于完成数据的调制、是发射频率为125kHz的射频卡是一种低成本、性能完善的低频(100~150kHz)射频卡基站芯片,其主要特点如下:100kHz~150kHz的振荡频率,并可通过外接电阻进行精确调整,其典型应用频率为125kHz。（2）典型数据传输速率为5kbps(125kHz时)。（3）适用于曼彻斯特编码和双相位编码。（4）带有微处理器接口,可与单片机直接连接。直流供电,也可以采用汽车用+12V供电,同时具有电压输出功能,可以给微处理器或其它外围电路供电。（6）具有低功耗待机模式,可以极大地降低基站的耗电量。（7）125kHz时的典型读写距离为15mm。（8）适用于对TEMIC的e5530/e5550/e5560射频卡进行读写操作。(MAX232)MAX232芯片是专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+5V的单电源供电。内部结构基本可分三个部分：第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由脚构成两个数据通道。其中13脚（T1OUT）数据从输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。第三部分是供电。15脚DNG、16脚VCC（+5v）。(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)(POL)电源供应系统或使用点电源供应系统(PUPS)。由于模块式结构的优点甚多，因此模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。用一样，以便回到原始状态，重新进行计算。和计算器清零按钮有所不同的是，管等配合程序来进行了。52单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现，那这按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。那么开机的时候为什么为复位？在电路图中，电容的的大小是10uf，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S引脚所接收到的电压是5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。那么按键按下的时候为什么会复位？在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平量。随着时间的推移，电容的电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。总结：（1）复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号，只要保证电容的充放电时间大于（2）按键按下系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有的电能，电阻两端的电压增加引起的。复位电路算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等器的电路图形符号：蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。蜂鸣器电路PCBPCB制作厂商的质量问题，元器件焊接问题以及元器件质量问题等多方面的因素导致无法正常工作。PCB是根据原理图及PCB板在电路板上排布电子元器件，以功能模块为主的形式组合，并把元器件焊接到电路板上。3.本次课程设计的软件程序是针对52单片机进行编写的。========{}为1为0{=={==}}{======}{======}{=}{=;}{{}}{}1{}{}{{}}{{91}{{{}}}^^^^^^^^}{{&|&&|&&|&&|&}}{}{1i={}1i={}1i={}1i={}{}}ID卡读卡器是RFID技术的具体应用，其表现形式相当广泛，与我们的生活进一步延伸，将在门禁管理、资产回收、物料处理、医疗、宠物管理、工业自动化、联合票证等领域拥有更加广泛、高效、安全的应用。本次课程设计的核心工作是ID卡读卡器设计开发，本次课程设计所完成的主要工作及取得的成果如下：a)对ID卡的研究，详尽分析了ID