射频识别课程设计样本VIP

射频辨认课程设计专业班级：级通信工程2班姓名：杜超学号：09110224姓名：陆平学号：09110225姓名：贺凯文学号：09110226姓名：牛新艳学号：09110227姓名：曹晓宁学号：09110228姓名：李世钰学号：09110229姓名：刘帅学号：09110230姓名：张波学号：11310210前言射频辨认，RFID（RadioFrequencyIdentification）技术，又称无线射频辨认，是一种通信技术，可通过无线电讯号辨认特定目的并读写有关数据，而无需辨认系统与特定目的之间建立机械或光学接触。RFID（RadioFrequencyIdentification）技术作为构建“物联网”核心技术近年来受到人们关注。RFID技术早来源于英国，应用于第二次世界大战中辨别敌我飞机身份，20世纪60年代开始商用。RFID技术是一种自动辨认技术，射频标签是产品电子代码（EPC）物理载体，附着于可跟踪物品上，可全球流通并对其进行辨认和读写。RFID读写器也分移动式和固定式，当前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课程设计是环绕ID卡读卡器进行设计。ID卡读卡器是RFID技术详细应用。ID卡读卡器是用来读ID卡，读卡器支持即插即用、在使用过程可以随意拔插，计算机USB口接入读卡器后，读卡器"滴"一声开始自检及初始化，再"滴"一声初始化成功，进入等待刷卡状态。本文分析了ID卡读卡器基本工作机理并详细研究了ID卡读卡原理和办法。在此基本上，进行了基于ID卡软件和硬件开发。阐述了重要元器件选型办法以及各某些电路工作原理。通过实际电路制作和重复调试，实现了本次RFID课程设计。核心词：射频辨认，读卡器，曼彻斯特码目录TOC\o"1-3"\h\u93581.课程设计 41237本次课程设计是环绕ID读卡器进行。 4251811.1课程设计有关简介 4214061.1.1ID卡简介 449891.1.2读卡器简介 5177741.1.3编码简介 655351.2课程设计目 77551.3课程设计设备 7126601.4课程设计模块构成 7209681.5课程设计流程 7323371.5.1课程设计设计流程 7232211.5.2课程设计系统工作流程 8163521.6课程设计电路图 89732.课程设计硬件某些 9303162.1硬件电路 9228642.1.1模块一：MCU(STC89S52)控制电路 9242072.1.2模块二：射频基站(U2270B)电路 10272662.1.3模块三：串行通信(MAX232)电路 11172242.1.4模块四：电源电路 1151282.1.5模块五：复位电路 12240022.1.6模块六：蜂鸣器电路 1394922.2硬件电路焊接 1462283.软件程序设计 15324803.1主程序 1530339总结 252355参考文献 26

1.课程设计本次课程设计是环绕ID读卡器进行。1.1课程设计有关简介1.1.1ID卡简介ID卡全称为身份辨认卡（IdentificationCard），是一种不可写入感应卡，含固定编号，重要有台湾SYRISEM格式、美国HIDMOTOROLA等各类ID卡。ID卡与磁卡同样，都仅仅使用了“卡号码”而已，卡内除了卡号外，无任何保密功能，其“卡号”是公开、裸露。因此说ID卡就是“感应式磁卡”。ISO原则ID卡规格为：85.5x54x0.80±0.04mm（高/宽/厚），市场上也存在某些厚、薄卡或异型卡。常应用于考勤、门禁、一卡通等系统。其体现形式相称广泛，与咱们生活生产息息有关。随着芯片技术、天线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术、电磁传播特性等技术综合发展，其应用性能将得到进一步提高，使用范畴将进一步延伸，将在门禁管理、资产回收、物料解决、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、安全应用。当前，市面使用ID卡多以JK4001、H4001、EM4001、TK28等居多，其构造和工作原理都同样，故只掌握一种便可通用了。图1.1是ID卡工作原理框图。ID卡内部阵列存储空间构造如1.2所示：ID卡内部64位信息由5个区构成：9个引导位“1”，10个行奇校验位“P0--P9”，4个列奇校验位“PC0--PC3”,40位数据位“D00--D93”和一种停止位“0”。9个引导位是出厂就掩膜到晶片内，其值为。当它输出数据流时，一方面是输出9个引导位，然后是10组由4个数据位和1个行奇校验位构成数据串，之后是1组由4个列奇校验位构成数据串，最后是停止位“0”,“D00--D13”是一种8位晶片版本号或ID辨认码。“D20--D93”是4组32位晶片信息，即卡号。当ID卡得电初始化后，便依次将这64位数据重复输出，直到卡片离开基站读写器失电为止。图1.1ID卡工作原理框图图1.2ID卡内部阵列存储空间构造1.1.2读卡器简介本次课程设计所研究ID卡读卡器设计，是RFID技术详细应用，其原理等同于RFID技术原理。RFID技术基本工作原理：应答器进入磁场后，接受读卡器发出射频信号，凭借感应电流所获得能量发送出存储在芯片中产品信息（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者积极发送某一频率信号（ActiveTag，有源标签或积极标签）；读卡器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行关于数据解决。一套完整RFID系统，是由读卡器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所构成，其工作原理是Reader发射一特定频率无线电波能量给Transponder，用以驱动电路将内部数据送出，此时Reader便依序接受解读数据，送给应用程序做相应解决。以RFID卡片阅读器及电子标签之间通讯及能量感应方式来看大体上可以提成，感应偶合(InductiveCoupling)及后向散射偶合(BackscatterCoupling)两种，普通低频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/磁场状况下应答器应答响应发送出去。由于与读卡器自身信号相比，在接受天线上应答器信号很弱，只有使用适当传播办法，才干有效区别应答器信号与读卡器信号。现实生活中，人们相应答器到读卡器数据传播往往使用读卡器发射频率谐波，负载调制，或者有副载波负载调制，在市场上不难找到相相应产品。时序办法则相反，阅读器电/磁场短时间周期断开，这些间隔被应答器辨认出来，并被用于应答器到阅读器数据传播。缺陷就是:在阅读器发送间隙里时，应答器能量供应中断，这就必要通过装入大容量辅助性电容或辅助电池进行补偿。读卡器依照使用构造和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和解决中心。读卡器普通由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元构成。读卡器和应答器之间普通采用半双工通信方式进行信息互换，同步阅读器通过耦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WLAN等实现对物体辨认信息采集、解决及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统信息载体，当前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片构成无源单元。1.1.3编码简介射频辨认系统完全可以把它以为是一种数字通信系统，从读卡器向应答器传播可以分为三个重要功能模块：依次是阅读器中信号编码(信号解决)和调制器(载波电路)，传播介质(通路)，以及应答器中解调器(载波回路)和信号译码(信号解决)。信号编码系统作用是使要传播信息和它信号表达尽量最佳地与传播通道性能相匹配。这种解决可以对信息提供某种限度保护，以抗干扰或防信息碰撞，以及对信息某种特性蓄意变化。惯用编码方式有：NRZ(反向不归零制)编码、曼彻斯特(manchester)编码、单极归零制编码（UnipolarRZ）、差动双相编码(DBR)、米勒编码(miller)、差动编码和脉冲-间隙(PP)编码。本设计所采用是曼彻斯特(manchester)编码：在半个比特周期时负边沿表达二进制l，半个比特周期中正边沿表达二进制0。曼彻斯特编码在采用副载波负载调制时经惯用于从应答器到阅读器数据传播。1.2课程设计目（1）熟悉和掌握RFID普通构成和工作原理；（2）结识RFID技术特点及优势；（3）初步理解到RFID应用现状和前景；（4）通过实验纯熟掌握RFID课程设计各工作某些工作原理、低频，高频电路普通调试办法；（5）进一步巩固实际动手能力，培养严谨实验作风。1.3课程设计设备PC机，调试程序，硬件电路，数据线，ID卡。1.4课程设计模块构成

ID读卡器重要由MCU(STC89S52)控制电路、射频基站(U2270)电路、串行通信(MAX232)电路、电源电路，蜂鸣器电路，复位电路等构成。（由于本次课程设计没有用到12864显示电路所如下面不做详细简介。）1.5课程设计流程1.5.1课程设计设计流程课程设计设计流程：学习RFID和ID卡有关知识，学习并看懂电路图，然后依照电路图焊接元器件，学习单片机主程序，最后小组讨论交流，做出本次课程设计报告。1.5.2课程设计系统工作流程系统工作流程：MCU控制U2270，对ID卡进行操作，然后依照所得到数据对MAX232接口通信，把数据传给计算机。1.6课程设计电路图电路图：2.课程设计硬件某些基于前面对读卡器原理理论研究，设计了低频读卡器。本节将详细简介读卡器硬件电路设计、电路焊接等。2.1硬件电路2.1.1模块一：MCU(STC89S52)控制电路MCU（MicroControllerUnit）系统微解决采用宏晶科技公司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。具备8kFlash存储器、512kBRAM、2kE^2PROM、减少EMI功能、ISP（在系统可编程）功能。单片机内部看门狗电路通过特殊解决，是真正看门狗，可放心省去外部看门狗。缺省为关闭，打开后无法关闭，单倍速和双倍速可重复设立。此外，掉电模式可由外部中断唤醒，特别合用于电池供电系统。MCU(STC89S52)控制电路2.1.2模块二：射频基站(U2270B)电路射频卡读写器核心芯片是射频卡基站芯片,它重要用于完毕数据调制、发射和射频接受以及数据解调任务。U2270B是发射频率为125kHz射频卡基站芯片。在众多射频卡基站芯片中,U2270B是一种低成本、性能完善低频(100~150kHz)射频卡基站芯片,其重要特点如下：（1）载波振荡器能产生100kHz~150kHz振荡频率,并可通过外接电阻进行精准调节,其典型应用频率为125kHz。（2）典型数据传播速率为5kbps(125kHz时)。（3）合用于曼彻斯特编码和双相位编码。（4）带有微解决器接口,可与单片机直接连接。（5）供电方式灵活,可以采用+5V直流供电,也可以采用汽车用+12V供电,同步具备电压输出功能,可以给微解决器或其他外围电路供电。（6）具备低功耗待机模式,可以极大地减少基站耗电量。（7）125kHz时典型读写距离为15mm。合用于对TEMICe5530/e5550/e5560射频卡进行读写操作。射频基站(U2270B)电路2.1.3模块三：串行通信(MAX232)电路MAX232芯片是专门为电脑RS-232原则串口设计接口电路,使用+5V单电源供电。

内部构造基本可分三个某些：第一某些是电荷泵电路。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，提供应RS-232串口电平需要。第二某些是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。第三某些是供电。15脚DNG、16脚VCC（+5v）。串行通信(MAX232)电路2.1.4模块四：电源电路电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上电源供应器，其特点是可为专用集成电路（ASIC）、数字信号解决器(DSP)、微解决器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)及其她数字或模仿负载提供供电。普通来说，此类模块称为负载点(POL)电源供应系统或使用点电源供应系统(PUPS)。由于模块式构造长处甚多，因而模块电源广泛用于互换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传播、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。2.1.5模块五：复位电路复位电路，就是运用它把电路恢复到起始状态。就像计算器清零按钮作用同样，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是，复位电路启动手段有所不同。一是在给电路通电时立即进行复位操作；二是在必要时可以由手动操作；三是依照程序或者电路运营需要自动地进行。复位电路都是比较简朴大都是只有电阻和电容组合就可以办到了，再复杂点就有三极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，那这个过程是如何实现呢？在单片机系统中，系统上电启动时候复位一次，当按键按下时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。因此可以通过按键断开和闭合在运营系统中控制其复位。

那么开机时候为什么为复位？在电路图中，电容大小是10uf，电阻大小是10k。因此依照公式，可以算出电容充电到电源电压0.7倍（单片机电源是5V，因此充电到0.7倍即为3.5V），需要时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动0.1S内，电容两端电压时在0~3.5V增长。这个时候10K电阻两端电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。因此在0.1S内，RST引脚所接受到电压是5V~1.5V。在5V正常工作51单片机中不大于1.5V电压信号为低电平信号，而不不大于1.5V电压信号为高电平信号。因此在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接受到高电平信号时间为0.1S左右）。

那么按键按下时候为什么会复位？在单片机启动0.1S后，电容C两端电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端电压接近于0V，RST处在低电平因此系统正常工作。当按键按下时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一种回路，电容被短路，因此在按键按下这个过程中，电容开始释放之前充电量。随着时间推移，电容电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。依照串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端电压为3.5V，甚至更大，因此RST引脚又接受到高电平。单片机系统自动复位。

总结：

（1）复位电路原理是单片机RST引脚接受到2US以上电平信号，只要保证电容充放电时间不不大于2US，即可实现复位，因此电路中电容值是可以变化。

（2）按键按下系统复位，是电容处在一种短路电路中，释放了所有电能，电阻两端电压增长引起。复位电路2.1.6模块六：蜂鸣器电路蜂鸣器是一种一体化构造电子讯响器，采用直流电源供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定期器等电子产品中作发声器件。重要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器电路图形符号：蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧原则用“FM”、“LB”、“JD”等）表达。蜂鸣器电路2.2硬件电路焊接对于硬件电路设计来说，其工作是相称严谨规定是极为精细，不容许有任何错误和误差，虽然是电路原理设计完全对的，也不能保证电路板制作出来之后焊接上器件就可以立即正常工作。一种未经调试电路板，也许有来自原理图错误，PCB版图设计失误，PCB制作厂商质量问题，元器件焊接问题以及元器件质量问题等多方面因素导致无法正常工作。本次课程设计是在按照设计留出了电路通道，并在通道上预留了各种元件焊接位置电路板上焊接电子元器件，参照原理图以及PCB图，器件焊接重要是依照原理图及PCB板在电路板上排布电子元器件，以功能模块为主形式组合，并把元器件焊接到电路板上。软件程序设计本次课程设计软件程序是针对52单片机进行编写。3.1主程序/********************************************MR系列ID卡读卡演示程序*************************************************/#include<reg52.h>#include<math.h>#include<string.h>#include<stdio.h>#include<absacc.h>#include<intrins.h>sbitP12=P1^2; //蜂鸣器sbitP14=P1^4; //批示灯sbitP13=P1^3;sbitP11=P1^1; //解码输入sbitLCD_RS=P3^5；//寄存器选取输入sbitLCD_RW=P3^6；//液晶读/写控制sbitLCD_EN=P3^4；//液晶使能控制sbitLCD_PSB=P3^7；//串/并方式控制#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineLCD_dataP0//数据口#defineSPK P12 //蜂鸣器#defineLED P14 //批示灯#defineLED2P13#defineINPORT P11 //解码输入//用来区别脉冲宽度参数#defineTIME00 50#defineTIME05 260#defineTIME10 550ucharflag;unsignedlongsum;intn=8;bitbitin; //上一次状态位unsignedcharBuff[30]; //解码缓冲区unsignedcharstring[10];unsignedcharcodedis1[]={"临沂大学信息学院"}; //8unsignedcharcodedis2[]={"--1"}；//16unsignedcharcodedis3[]={"期末考试"};//7unsignedchardis4[]={"卡号："}; //6voidlcd_pos(charX,charY)；//拟定显示位置/*******************************************************************//**//*延时函数*//**//*******************************************************************/voiddelay(intms){ inti,j; for(j=0;j<ms;j++) for(i=0;i<110;i++);} /*******************************************************************//**//*检查LCD忙状态*//*lcd_busy为1时，忙，等待。lcd-busy为0时,闲，可写指令与数据。*//**//*******************************************************************/bitlcd_busy(){ucharresult;LCD_RS=0;LCD_RW=1; //delayNOP()； while(1) { P0=0xff; LCD_EN=1; result=P0; LCD_EN=0; if((result&0x80)==0) break； }}/*******************************************************************//**//*写指令数据到LCD*//*RS=L，RW=L，E=高脉冲，D0-D7=指令码。*//**//*******************************************************************/voidlcd_wcmd(ucharcmd){ lcd_busy();LCD_RS=0;LCD_RW=0;LCD_EN=0;LCD_data=cmd; delay(5);LCD_EN=1; delay(5);LCD_EN=0；}/*******************************************************************//**//*写显示数据到LCD*//*RS=H，RW=L，E=高脉冲，D0-D7=数据。*//**//*******************************************************************/voidlcd_wdat(uchardat){lcd_busy();LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_EN=0;LCD_data=dat; delay(5);LCD_EN=1; delay(5);LCD_EN=0； delay(5);}/*******************************************************************//**//*LCD初始化设定*//**//*******************************************************************/voidlcd_init(){ //LCD_PSB=0; //串口方式LCD_PSB=1；//并口方式lcd_wcmd(0x34)；//扩充指令操作delay(5);lcd_wcmd(0x30)；//基本指令操作delay(5);// lcd_wcmd(0x30); //起始点设定，光标右移lcd_wcmd(0x0C)；//显示开，关光标delay(5); lcd_wcmd(0x01); //清除LCD显示内容 delay(5);// lcd_wcmd(0x06)；//地址归零//lcd_wcmd(0x01); //清除LCD显示内容///delay(5);}/*********************************************************//**//*设定显示位置*//**//*********************************************************/voidlcd_pos(ucharX,ucharY){ucharpos;if(X==0){X=0x80;}elseif(X==1){X=0x90;}elseif(X==2){X=0x88;}elseif(X==3){X=0x98;}pos=X+Y；lcd_wcmd(pos)；//显示地址}voiddelay_ms(unsignedintms){ unsignedchari; while(ms--) { i=112; while(i--); }}voidprintchar(unsignedcharch){ inti;unsignedlongamount; amount=(unsignedlong)ch; n--; for(i=n;i>0;i--) amount=amount*16; sum+=amount;}voidprinthex(unsignedcharhex)//以十六进制格式输出1个字节{ unsignedcharc; c=hex; c=c>>4; printchar(c); c=hex; c=c&0x0F; printchar(c);}//检测数据位unsignedcharreadbit(){ unsignedintmk=TIME10; //装入超时值 TL0=TH0=0; //初始化计时器 TR0=1; //开始计时 while(--mk) //超时机制,防止死等 if(bitin!=INPORT) //有跳变 break; TR0=0; //停止计时 if(mk==0) //超时退出 return0; bitin=INPORT; //保存状态 mk=TH0*256+TL0; //计算这样跳变脉宽 if((mk>TIME05)&&(mk<=TIME10)) //一种周期 return1; if((mk>=TIME00)&&(mk<=TIME05)) //半个周期 return2; return0; //出错}//读一种完整数据位unsignedcharreaddata(){ switch(readbit()) { case1: //一种周期 return!bitin; case2: //半个周期 if(readbit()!=2)return2; //再读一次半个周期 return!bitin; default: return2; }}//接受并解码bitCheckData(){ unsignedchari,j; bitin=INPORT; //保存位状态 for(i=0;i<9;i++) //检测9个数据位1 { if(readdata()!=1) return0; } //读取数据 for(i=0;i<11;i++) { Buff[i]=0x00; for(j=0;j<5;j++) { Buff[i]<<=1; switch(readdata()) { case0: //0 break; case1: //1 Buff[i]|=0x08; break; case2: //err return0; } } } //结束位 if(Buff[10]&0x08!=0x00) return0; //行奇校验位 for(i=0;i<10;i++) if((((Buff[i]>>4)^ (Buff[i]>>3)^ (Buff[i]>>2)^ (Buff[i]>>1)^ Buff[i])&0x08)!=0) return0; //列奇校验位 j=0; for(i=0;i<11;i++) j=j^(Buff[i]&0x80); if(j!=0) return0; for(i=0;i<11;i++) j=j^(Buff[i]&0x40); if(j!=0) return0; for(i=0;i<11;i++) j=j^(Buff[i]&0x20); if(j!=0) return0; for(i=0;i<11;i++) j=j^(Buff[i]&0x10); if(j!=0) return0; //完毕 return1;}bitReadCardNo(){ if(CheckData()) //检测卡 { unsignedchari; //编码输出 Buff[0]=(Buff[2]&0xF0)|(Buff[3]>>4&0x0F); Buff[1]=(Buff[4]&0xF0)|(Buff[5]>>4&0x0F); Buff[2]=(Buff[6]&0xF0)|(Buff[7]>>4&0x0F); Buff[3]=(Buff[8]&0xF0)|(Buff[9]>>4&0x0F); flag=1; SPK=0; LED=0; LED2=1; n=8; sum=0; lcd_pos(3,3); for(i=0;i<4;i++) //串口输出并且LCD显示 printhex(Buff[i]); string[0]=sum/+0x30; string[1]=sum%/+0x30; string[2]=sum%/10000000+0x30; string[3]=sum%10000000/1000000+0x30; string[4]=sum%1000000/100000+0x30; string[5]=sum%100000/10000+0x30; string[6]=sum%10000/1000+0x30; 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