【正文】 收外部上升沿或下降沿的中斷輸入 ； 12/14 位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達 200kbps，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用 ； 能直接驅(qū)動液晶多達 160 段 ； 實現(xiàn)兩路的 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換 ； 硬件 I2C 串行總線接口實現(xiàn)存儲器串行擴展 ； 以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用直接數(shù)據(jù)傳輸 （ DMA） 模塊。使其能夠方便的設(shè)計成便攜式讀卡器等需要超低功耗的實際應(yīng)用場合。 P P2 端口設(shè)計成通用并行接口，用于對 RC531 的控制。 另外 SLA、 SDA 用來模擬 I2C 接口功能，用于實現(xiàn)對實時時鐘芯片 PCF8563 的控制。該芯片采用單電源供電，外圍電路也僅需接幾個電容即可完成從 TTL電平到 RS232 電平的轉(zhuǎn)換。 圖 RS232 接口電路原理圖 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 圖 RS232 接口電路原理圖 RS485接口電路設(shè)計 RS485 收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅(qū)動器將 TTL 電平轉(zhuǎn)換成差分信號輸出 ： 在接收端，接收器將差分信號轉(zhuǎn)換成 TTL 電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達 200mV 的電壓，傳輸距離可達到1000 米以上。其特性有：片內(nèi)集成兩個雙向 TVS 管，具有瞬變電壓抑制功能，能防雷電和抗靜電放電沖擊；半雙工；可承受功率高達 400W 的瞬態(tài)脈沖電壓；可在強噪聲環(huán)境中以 25。具體電路如圖 所示。 設(shè)計中需要注意的地方是 RS232 接口轉(zhuǎn)換的輸入信號，即 TTL 電平側(cè)的收、發(fā)信號最好加上拉電阻，可有效防止電源上電瞬間單片機的 IO 口狀態(tài)不穩(wěn)定導(dǎo)致串口上出現(xiàn)了亂碼。在只使用一臺讀卡器與計算機連接時，可以選擇使用 RS232 或 USB接口 ； 如果多臺讀卡器互連成網(wǎng)絡(luò)的時候，可以選擇使用 RS485 接口。 P P5 端口設(shè)計成另一組并行接口，用于對 LCD 的控制。 USARTO 主要用于擴展 RS232 和 USB接口，通過跳線來 選擇，此串口主要用于單機通信模式。 適應(yīng)工業(yè)級運行環(huán)境 MSP430 系列器件均為工業(yè)級的，運行環(huán)境溫度為 40～ + 85攝氏度，所設(shè)計的產(chǎn)品適合用于工業(yè)環(huán)境下。 豐富的片上外圍模塊 MSP430 系列單片機的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。在MSP430 系列中有兩個不同的系統(tǒng)時鐘系統(tǒng) ： 基本時鐘系統(tǒng)和鎖頻環(huán) （ FLL 和 FLL+）時鐘系統(tǒng)或 DCO 數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)。 超低功耗 MSP430 單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓及靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。 在運算速度方面， MSP430 系列單片機能在 8MHz 晶體的驅(qū)動下，實現(xiàn) 125ns 的指令周期。提到低功耗，在選擇微處理器時，我們不得不想到在超低功耗領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢的 16 位高性能單片機 MSP430。 器件管腳之間的引線越短越好。2%） 組成。為了穩(wěn)定V MID 的輸出，必須在 VMID 和 GND 之間連接一個電容 C42 0 接收電路需在 RX 和VMID 之間連接一個分壓電路。2%的誤差 ，且材料最 好選取 NPO 材料 。低通濾波器采用 LC 低通濾波器結(jié)構(gòu)， 由電感 L1 和電容 C1 C20（ 采用兩個電容并聯(lián)主要是為了方便調(diào)試電路的參數(shù) ） 組成。 RC531 系統(tǒng)工作于 頻率下，這一頻率產(chǎn)生于一個石英晶體振蕩器，用于驅(qū)動 RC531 并且提供給天線 的載波。方便的并行接口可直接連接到任何 8 位微處理器，本設(shè)計中我們采用的就是并行接口方式?？梢赃x擇內(nèi)部時鐘振蕩器和外部時鐘源兩種方式。利用了先進的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在 下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議?；竟綖椋?t=V*C/I，通過這個基本公式，我們可以計算如充放電性能指標 ： 初始時超級電容從 0V 充電到 5V，以 100mA 電流充電時間為 ： t=ΔV*C/I=*5/= （ ） 以 20mA 電流充電時間為 ： t=ΔV*C/I=*5/= （ ） 放電時間計算 假設(shè)超級電容有效工作電壓范圍為 ： 到 （ 電壓范圍是 ） ，放電電流為 200mA，放電時間計算公式如下 ： t=V*C/I 以 200mA 電流放電，放電時間為 ： t=ΔV*C/I=*（ ） 從 到 充電時間 計算公式與 相同，如果以 100mA 充電，充電時間為 ： 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 t=ΔV*C/I=*（ ） 如果以 20 mA 充電，充電時間為 ： t=ΔV*C/I=*（ ） 根據(jù)設(shè)計要求，需要在 40mS 時間內(nèi)提供 200mA 電流，提供能量的功率為 ：P=IU=*5=1W；釋放的電荷總量為：電荷 =TI=*2=8mQ（ mQ 為毫庫侖）；總能量為： QV=*5=40mJ（ mJ 為毫焦耳）。當充電電流大于 20mA 時，限流電阻（ RS）上的壓降大于 V 基準電壓，充電電路斷開，不給超級電容充電。 設(shè)計供電電路首先要考慮射頻模塊的功耗問題，射頻模塊工作時需要的電流比較大（ 約 200mA ） ，顯然在真正的低功耗應(yīng)用中以這樣大的電流長時間工作是不符合要求的。 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 第 3章 射頻讀卡器硬件電路設(shè)計 本設(shè)計中的硬件結(jié)構(gòu)主要可以分為供電電 路、微控制器電路、串行通信電路、RC531 核心模塊電路、天線、時鐘電路和液晶屏顯示電路等幾個模塊單元。 動態(tài)二進制搜索算法 動態(tài)二進制搜索算法是基于二進制搜索算法的一種算法。在一個時隙中只有一個射頻卡回答時，讀寫器可以分辨出射頻卡 。 幀時隙 ALOHA 算法 幀時隙 ALOHA 算法在時間域上進一步離散，它是在時隙的基礎(chǔ)上把 N 個時隙組成一幀，射頻卡在每個幀內(nèi)隨機選擇一個時隙發(fā)送數(shù)據(jù)。 多個射頻卡響應(yīng) :在此時隙內(nèi)多個射頻卡發(fā)送，產(chǎn)生沖突。 純 ALOHA 算法 ALOHA 算法是一種隨機接入算法，它基于 TDMA 的思想，采取 ―射頻卡先發(fā)言 ‖的方式，即射頻卡一進入讀寫器的作用區(qū)域就自動向讀寫器發(fā)送其自身的信息，對同一個射頻卡來 說它的發(fā)送數(shù)據(jù)幀的時間也是隨機的。 防碰撞算法 讀寫 器應(yīng)該能夠順利地完成在讀寫器作用范圍內(nèi)的射頻卡的識別，數(shù)據(jù)信息的讀寫操作。 防碰撞技術(shù)的基本原理 由于射頻 卡含有可被識別的唯一信息 （ 序列號 ） ， RFID 系統(tǒng)的目的就是要讀出這些信息。若兩個 CRC 校驗碼不同，則說明通信過程出現(xiàn)錯誤，要求發(fā)送裝置從新發(fā)送數(shù)據(jù)。次多項式的系數(shù)序列。 循環(huán)冗余碼校驗法 （ CRC） 循環(huán)冗余碼校驗法由分組線性碼的分支而來，主要應(yīng)用于二元碼組。如果在數(shù)據(jù)傳輸時把縱向冗余碼 校驗值 LRC 附在數(shù)據(jù)塊后面一起傳輸，那么在接收器中對數(shù)據(jù)塊加 LCR 字節(jié)產(chǎn)生 LCR后就可以對傳輸錯誤進行簡單的校核。它的缺點在于 ： 當某一數(shù)據(jù)分段中的一位或者多位被破壞時，并且在下一個數(shù)據(jù)分段中具有相反值的對應(yīng)位也被破壞，那么這些列的和將不變，因此接收方不可能檢測到錯誤。 校驗的原理是：如果采用奇校驗，發(fā)送端發(fā)送一個字符編碼 （ 含校驗位 ） 中， ―1‖的個數(shù)一定為奇數(shù)個，在接收端對接受字符二進制位中的 ―1‖的個數(shù)進行統(tǒng)計，若統(tǒng)計出 ―1‖的個數(shù)為偶數(shù)個，則意味著傳輸過程中有 1 位 （ 或奇數(shù)位 ） 發(fā)生差錯。奇校驗通常用于同步傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸前必須確定是偶校驗還是奇校驗，以保證發(fā)送端和接收端采用相同的校驗方法進行校驗。 在信息碼元中加入監(jiān)督碼元被稱為差錯控制編碼或糾錯編碼，不同的編碼方法有著不同的檢錯或糾錯能力。 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 射頻識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾? 使用非接觸技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)時，很容易遇上干擾，使傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生意外的改變從而導(dǎo)致傳輸錯誤。對13. 56MHz 的系統(tǒng)來說，大多數(shù)使用的副載波頻率為 847kHz （ ） 、 424kHz （ 13. 56MHz/32） 或 212kHz（ ） ，已 調(diào)的副載波信號則用于切換負載電阻。電感耦合的射頻識別系統(tǒng)的負載調(diào)制有著與閱讀天線上高頻電壓振幅鍵控 （ ASK） 調(diào)制相似的效果。而且調(diào)制對系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸?shù)目煽啃杂泻艽蟮挠绊懀{(diào)制的方式往往決定了一個通信系統(tǒng)的性能。射頻識別系統(tǒng)一般采用曼徹斯特 （ Manchester） 編碼和 NRZ 編碼。解碼的任務(wù)也就是從基帶編碼的接收信號中恢復(fù)的原來的信息，并識別和標識出傳輸錯誤。這樣的處理對信息提供某種程度的保護，以防止信息受干擾或相碰撞，以及對某些信號特性的蓄意改變。這在不同的無線電規(guī)則限制情況下，可以滿足大部分實際應(yīng)用系統(tǒng)的需要。無源標簽所需工作能量需要從讀卡器發(fā)出的射頻波束中獲取能量，經(jīng)過整流、穩(wěn)壓后提供電子標簽所需的工作電壓。這類只有接收到讀卡器特殊命令才發(fā)送數(shù)據(jù)的電子標簽被稱為 RTF（ Reader Talk First，即讀卡器先發(fā)言 ）方式 ； 與此相反，進入讀卡器的能量場即主動發(fā)送自身 ID號的電子標簽被稱為 TTF（ Tag Talk First，即標簽先發(fā)言 ） 方式。 被動式系統(tǒng) （ 無源標簽 ） 一般可提供 1 米左右的識別距離，主動式系統(tǒng) （ 有源標簽 ） 可以達到十幾米的 識別距離。其中 125kHz 系統(tǒng)主要應(yīng)用在動物識別和商品流通等領(lǐng)域?？刂茐K使用兩個密碼，為用戶提供多重控制方式。 每個扇區(qū)的塊 3 為控制塊，包括了密碼 A、存取控制、密碼 B。 Mifare1卡存儲結(jié)構(gòu) M1 卡分為 16 個扇區(qū)，每個扇區(qū)由 4 塊（塊 0、塊 塊 塊 3）組成，（我們也將 16 個扇區(qū)的 64 個塊按絕對地址編號為 0~63，存貯結(jié)構(gòu)如下圖 所示： 第 0 扇區(qū)的塊 0（即絕對地址 0 塊），它用于存放廠商代碼，已經(jīng)固化，不可更改。射頻識別標簽是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體，主要由天線、諧振電容以及 IC 芯片組成，其種類可以分為無源標簽和有源標簽兩種。 應(yīng)用系統(tǒng)軟件與閱讀器之間的數(shù)據(jù)交換是通過 RS232 或 RS485 串口來進行的。 對于復(fù)雜的系統(tǒng)還有下列附加的功能 ： 執(zhí)行反碰撞算法 ； 對應(yīng)答器與閱讀器之間要傳送的數(shù)據(jù)進行加密和解密 ； 進行應(yīng)答器和讀取器之間的身份驗證。 發(fā)送部分和接收部分和起來稱為讀卡器的高頻接口，它負擔以下任務(wù) ： 產(chǎn)生高頻的發(fā)射功率，以啟動應(yīng)答器并為它提供能量 ； 對發(fā)射信號進行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳送給應(yīng)答器 ； 接收并解調(diào)來自應(yīng)答器的高頻信號 。 電磁反向散射耦合 。 射頻識別系統(tǒng)原理 MIFARE 射頻卡由天線和 ASIC（ 專用集成電路 ） 組成，天線是只有兒組繞線的線圈，卡上的 ASIC 由一個高速 （ 波特率 106kbit/s 的 RF 接口，一個控制單元和一個 8K理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 位 EEPROM 組成。這些都將大大提高了卡和讀寫器的可靠性與使用壽命。而且射頻卡在使用時既沒有正反而之分也沒有方向性與角度限制，卡片可以隨意方向掠過讀寫器表面，完成一次操作僅需 秒，這就大大提高了每次使用的速度。 第三章 提出讀寫器硬件模塊的設(shè)計，著重介紹了天線匹配網(wǎng)絡(luò)電路、供電電路微控制器電路、核心模塊電路、串行通信電路的設(shè)計。 設(shè)計了一個射頻卡 讀寫器。 20xx年 2 月，我國國家標準化管理委員會宣布成立 ―電子標簽 （ RFID ） ‖國家標準工作組，負責起草、指定我國有關(guān) ―電子標簽 ‖的國家標準。 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 復(fù)旦微電子股份有限公司設(shè)計的 FM17XX 系列，是基于 IS014443 標準的系列非接觸卡讀卡機專用芯片，可分別支持 頻率下的 typeA、 typeB、 15693 三種非接觸通信協(xié)議，支持 MIFARE 和 SH標準的加密算法。研制出的SHC1507 非接觸讀寫芯片，符合 IS014443Aamp。 我國在 1993 年開始實施金卡工程計劃，推動自動識別技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用，目前我國在射頻卡方面得到較好的發(fā)展： 新軍官證、學(xué)生證都采用了射頻卡技術(shù)。至今，已經(jīng)擁有了許多系列的智能卡集成電路、讀卡機集成電路。 RFID 技術(shù)的重要性在韓國得到了加強，政府給予了高度重視。從全球的理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 范圍看，美國已經(jīng)在 RFID 標準的建立、相關(guān)軟硬件技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用領(lǐng)域走在世界的前列。因此對 RFID 技術(shù)的認識和應(yīng)用研究具有深遠的理論意義。由于射頻卡具有以上無可比擬的優(yōu)點，所以被廣泛地應(yīng)用到公共交通收費 、物流 、考勤、安防和一卡通等領(lǐng)域 。s daily lives， and with wide application prospects. At present， making card technology for domestic RF card and the corresponding core technology of literacy equipment are still backward， which have greatly restricted RF card technolo