【正文】 1 把 DR1 置低，此時，如果 CE 為高，則等待下一個數(shù)據(jù)包，如果 CE 為低，開始其它工作流程。 給射頻前端供電； 178。 在 ShockBurstTM 收發(fā)模式下， nRF2401 自動處理字頭和 CRC 校驗碼。 表 22 2401 工作模式控制 ShockBurstTM 收發(fā)模式 nRF2401 芯片有個很突出的特點，即擁有兩種通信模式：直接模式（ Direct Mode）和猝發(fā)模式（ ShockBurstTM Mode）。 圖 21為 nRF2401 的功能模塊圖，如圖 23所示， nRF2401的收發(fā)前端配置了功率放大器和低噪聲放大器，還有頻率合成器以及 GFSK 濾波器。讀卡器通過射頻收發(fā)模塊接收 到標簽數(shù)據(jù)后，微控制器將數(shù)據(jù)通過串口傳送到后方 PC 機中。 nRF2401 的協(xié)議格式見表所示，其中前導碼是由 nRF2401 自動產(chǎn)生，地質包括標簽地址和閱讀器地址，用戶數(shù)據(jù)可由用戶自定義寫入標簽的信息， CRC 校驗碼可選 8 位或 16 位，也由硬件自動產(chǎn)生。不久的將來，我國射頻識別技術應 用將在生產(chǎn)線自動化、倉儲管理、電子物品監(jiān)視系統(tǒng)、貨運集裝箱的識別以及畜牧管理等方面有所突破。 射頻識別技術 在國外發(fā)展非常迅速，射頻識別產(chǎn)品種類繁多。 網(wǎng)絡系統(tǒng)此系統(tǒng) 使用的是固定讀卡器，可對移動的目標進行跟蹤，通常直接跟企業(yè)系統(tǒng)連接，是一種典型的目錄管理技術。 商品電子防盜系統(tǒng) 商品電子防盜系統(tǒng)已經(jīng)不是一個陌生的名詞了，現(xiàn)在的各大超市和零售店中都可以看到。在高頻 UHF 頻段，無源標簽的作用距離可達到 3～ 10m。有源標簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時標簽電池的能量供應也部分地轉換為標簽與閱讀器通信所需的射頻能量。無源標簽沒有內(nèi)裝電池，在閱讀器的閱讀范圍之外時，標簽處于無源狀態(tài)，在閱讀器的閱讀范圍之內(nèi)時標簽從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取其工作所需的電能。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠距離、高速度傳輸，必須把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號疊加在一個規(guī)則變化、信號比較強的電波上，這個過程就是調(diào)制，規(guī)則變化的電波即載波。電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合；在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時序關系，實現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。在實際的應用中，電子標簽附著在待識別的物品上，當附著有電子標簽的待識別物品通過讀寫器可識讀范圍時，讀寫器會以無接觸的方式自動將電子標簽中的約定識別信息取出，從而實現(xiàn)自動識別物品或者自動收集物品標識信息的功能。由于射頻標簽的讀取依靠輻射電磁場而不是依靠可見光，這就克服了條碼技術由于惡劣天氣環(huán)境、條碼污損等限制帶來的識別難，甚至不能識別的問題，從而實現(xiàn)自動讀取數(shù)據(jù)的目的。 RFID 標簽與讀寫器之間進行無線通信的頻段的國際標準達 5 種之多，分別是 135KHz以下、 、 860 MHz911 MHz（ UHF）、 以及 ?？梢赃@么說，自動識別技術是一種高度自動化的信息和數(shù)據(jù)采集技術。為了解決這些問題，人們需要研究和發(fā)展了各種各樣的自動識別技術（ automatic identification system, AIS） ，將人們從繁重且十分不精確的手工勞動中解放出來，提高了系統(tǒng)信息的實時性和準確性，從而為生產(chǎn)的實時調(diào)整、財務的及時總結以及決策的正確制定提供了正確的參考依據(jù)。系統(tǒng)設計包括硬件和軟件兩部分，標簽設計為有源式，可主動發(fā)送向讀卡器發(fā)送標簽內(nèi)帶有的信息；讀卡器接收到相關信息后，由 MCU 芯片控制，通過串口將有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_PC 機內(nèi)，進行相關處理?；?NRF2401 的 RFID 讀卡系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 05 級 盧敏 漆維 陳旭東 摘要 射頻識別 (RFID， Radio Frequency Identification)技術是一種利用無線射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術。本系統(tǒng)采用無線收發(fā)一體芯片 NRF2401（讀卡器用）和 NRF24e1（標簽用），工作頻率為 ～ 。 在信息系統(tǒng)早期，相當一部分數(shù)據(jù)的處理都是通過人工手工錄入的，這樣不僅數(shù)據(jù)量十分龐大，勞動強度大，而且數(shù)據(jù)誤碼率較高，也失去了實時的意義了。自動識別技術是以計算機技術和通信技術的發(fā)展為基礎的綜合性科學技術，它是信息數(shù)據(jù)自動識別 、自動輸入到計算機的重要方法和手段。它是一項利用射頻信號通過空間耦合 (交變磁場或電磁場 )實現(xiàn)無接觸信息傳遞 并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。本課題研究的內(nèi)容為 射頻識別手持式讀卡器，其讀寫距離較遠，非常適合用于倉儲物流與供應管理，以及車庫車輛管理等等。廣義的射頻識別系統(tǒng)還應該包括實際應用中的后臺軟硬件，甚至包括所構建的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡。其中，電子標簽又稱為射頻標簽、應答器、數(shù)據(jù)載體；閱讀器又稱為讀卡器、掃描器、讀頭、讀寫器。由于應答器的體積、電能有限，從應答 器發(fā)出的無線信號很弱，因而信號傳輸?shù)乃俣扰c傳輸?shù)木嚯x就很有限。 實際應用中， RFID 標簽除了具有數(shù)據(jù)存貯量、數(shù)據(jù)傳輸速率、工作頻率、多標簽識讀特征等電學參數(shù)之外，還根據(jù)其 內(nèi)部是否需要加裝電池及電池供電的作用而將電子標簽分為無源標簽 (passive)、半無源標簽 (semipassive)和有源標簽 (active)三種類型。標簽進入閱讀器的閱讀范圍時，受到閱讀器發(fā)出的 射頻能量的激勵，進入工作狀態(tài)時，用于傳輸通信的射頻能量與無源標簽一樣源自閱讀器。典型的情況是，在低頻 125kHz、 頻點上一般均采用無源 標簽，作用距離在 10～ 30cm 左右，個別有到 的系統(tǒng)。 應用現(xiàn)狀及發(fā)展 RFID 技術的應用范疇可分為四類：商品電子防盜系統(tǒng) EAS（ Electronic Article Surveillance）、移動數(shù)據(jù)采集（ Portable data capture）、網(wǎng)絡系統(tǒng)（ Networked systems）、定位系統(tǒng)（ Positioning systems）。 移動數(shù)據(jù)采集 比如說，在一種移動設備上安裝感應器，可感應周圍環(huán)境的溫度、濕度、亮度或某種移動速度，這些數(shù)據(jù)均會自動 存儲在附在裝置上的射頻電子標簽上，數(shù)據(jù)可由讀卡器讀取。 具體的應用有：動物身份標記、高速公路自動收費、動物的飼養(yǎng)、商品監(jiān)控系統(tǒng)、有毒廢棄藥品的管理、門禁管理、郵件 /包裹追蹤、物品出入庫記錄、航空行李管理、生產(chǎn)過程監(jiān)控、藥物防偽標志、電子護照、車輛防盜系統(tǒng)等等。 總體而言，我國射頻識別技術應用狀況還處于初級階段，市場前景非常廣闊。 由于讀寫器與標簽之間的通信可能會受到其他數(shù)據(jù)終端或外界環(huán)境的干擾而發(fā)生錯誤，因此，需要通信協(xié)議來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴? 讀卡器 圖 22 讀卡器組成 如上圖 22，讀卡器的設計包括有：射頻收發(fā)、微控制器、存儲器、通信接口和電源。 簡單來說， nRF24e1 可以看作是帶有 8051 內(nèi)核的 nRF2401的收發(fā)芯片，故 這里以 nRF2401簡單作下介紹 ，具體細節(jié)可參考相關資料。其工作模式為：收發(fā)模式、配置模式、空閑模式和關斷模式，各工作模式的具體情況可參考相關資料。 因此，本課題中選擇 ShockBurstTM Mode 進行數(shù)據(jù)傳輸，提高了系統(tǒng)整體的性能和效率。 ShockBurstTM 發(fā)射流程 （ 接口引腳為 CE， CLK1， DATA） A. 當微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，其把 CE 置高，使 nRF2401 工作； B. 把接收 機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時序送入 nRF2401； C. 微控制器把 CE 置低，激發(fā) nRF2401 進行 ShockBurstTM 發(fā)射； D. nRF2401的 ShockBurstTM 發(fā)射 178。 發(fā)射完成， nRF2401 進入空閑狀態(tài)。 ShockBurstTM 的配置字使 nRF2401能夠處理射頻協(xié)議，在配置完成后，在 nRF2401 工作的過程中，只需改變其最低一個字節(jié)中的內(nèi)容，以實現(xiàn)接收模式和發(fā)送模式之間切換。 表 23 2401 配置字 在配置模式下，注意保證 PWR_UP引腳為高電平， CE引腳為低電平。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 AT89S52具有以下標準功能 ： 8k 字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32位 I/O 口線，看門狗定時器 ， 2個數(shù)據(jù)指針，三個 16位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結構 ， 全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 串口電平轉換器 —— MAX232 由于設計的讀卡器是要與計算機連接，所以必須考慮到單片機的電平和計算機電平的轉換，這里我們 選擇 MAX232 作接口電路設計 。功能是產(chǎn)生+12v 和 12v 兩個電