【正文】 s, including MCU, LED display circuit, keyboard circuit, RS232 interface circuit and EEPROM, such as the structure and function of a circuit connecting the situation analysis on the basis of this, the last of the main program and its readers SCM The keyboard function processing software development。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。射頻識(shí)別 (即 Radio Fre quency Identification)技術(shù)是從 90年代開(kāi)始興起的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。 20xx 年 沃爾瑪首次將 RFID(無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別 )技術(shù)應(yīng)用于全美的超市，從而拉開(kāi)了全球連鎖零售業(yè)大規(guī)模應(yīng)用 RFID 技術(shù)的序幕， RFID 技術(shù)成為連鎖零售業(yè)關(guān)注的新焦點(diǎn)。射頻識(shí)別技術(shù)正在成為一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，在全球范圍內(nèi)蔓延開(kāi)來(lái)，研究和開(kāi)發(fā)射頻識(shí)別技術(shù)有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義。如果在每個(gè)商品佩帶一個(gè)記錄此商品信息的無(wú)線(xiàn)射頻卡（ RFID)，那么收銀員就無(wú)需一一記錄商品信息，只要通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別系統(tǒng)那么就直接顯示所有商品的信息，那么將極大節(jié)約時(shí)間及員工成本。 20世紀(jì)末到 21世紀(jì)初， REID技術(shù)中的一個(gè)重大突破就是使得微波射頻識(shí)別卡只含有一個(gè)集成芯片成為可能，為射頻識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng) 用提供更加廣泛的應(yīng)用前景。目前中國(guó) IC卡市場(chǎng)對(duì) IC卡的需求還處于一個(gè)比較低的產(chǎn)品層次 上，技術(shù)含量高的產(chǎn)品還比較少。 總之本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的具體功能如下： （ 1）讀卡器上顯示商品信息：商品的價(jià)值及種類(lèi)。放置在被識(shí)別的商品上，用來(lái)響應(yīng)讀寫(xiě)器的指令。 有源 射頻卡就是射頻卡在讀寫(xiě)器的影響范圍之外也是有源狀態(tài)，即射頻 無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別卡 無(wú)線(xiàn)射頻讀寫(xiě)器 顯示器 蜂鳴器 控制系統(tǒng) 7 卡內(nèi)部有供電電源，其他電路與無(wú)源射頻卡相同。射頻卡工作所需要的能量是通過(guò)電磁耦合單元或天線(xiàn)，通過(guò)非接觸 的方式傳送給射頻卡的。 綜合以上接觸式 與 非 接觸式卡相比 較，射頻卡具有以下優(yōu)點(diǎn) : 第一點(diǎn)是 可靠性高 ： 卡與讀寫(xiě)器之間無(wú)機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫(xiě)而產(chǎn)生的各種故障。因此，在實(shí)際系統(tǒng)中，應(yīng)用軟件作為主動(dòng)方，而讀寫(xiě)器則作為從動(dòng)方只對(duì)應(yīng)用軟件的讀寫(xiě)指令作出反應(yīng)，而不自主活動(dòng)。 讀寫(xiě)器終端的控制單元擔(dān)負(fù)著以下任務(wù)： (1)與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行通信，并執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來(lái)的命令； (2)控制與射頻卡的通信過(guò)程 (主 從原則 )； (3)信號(hào)的編碼與解碼。也可以采用網(wǎng)絡(luò)通信的方式進(jìn)行上述串口的通信。提示音裝置是 11 采用的是有源蜂鳴器，當(dāng)讀卡器讀到卡和卡 離開(kāi)讀卡器的讀卡范圍時(shí)發(fā)出提示音。 PIC 系列從低到高有幾十個(gè)型號(hào)，可以滿(mǎn)足各種需要。就我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)看，還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)仿真結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果不同的情況 ；第五、 其引腳具有防瞬態(tài)能力 ,通過(guò)限流電阻可以接至 220V 交流電源 ,可直接與繼電器控制電路相連 ,無(wú)須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來(lái)極大方便 ；第六、 徹底的保密性。由于內(nèi)部有 FlashROM，所以編寫(xiě)的程序燒錄很方便，易于電擦除，可以反復(fù)使用，非常方便用戶(hù)對(duì)程序進(jìn)行修改，縮短研制周期，降低了研制成本。 綜上所述由于本設(shè)計(jì)是用于物流管理方面的，再結(jié)合此系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境，從成本和收益出發(fā)我選擇的是 AT89系列的單片機(jī)做為控制系統(tǒng)的核心。如果交變磁場(chǎng)的頻率 ?r與振蕩回路的諧振頻率 ?r相同，振蕩回路就激發(fā)了諧振振蕩。 為了保證可靠地識(shí)別射頻卡振蕩回路，需要獲得一個(gè)盡可能明顯的降落。 系統(tǒng)工作時(shí)，通過(guò)電感耦合原理實(shí)現(xiàn)通信，如圖 21所示。 最后，當(dāng)電容放電時(shí)，非接觸卡內(nèi)的發(fā)射電路就將從卡內(nèi)存儲(chǔ)器中讀取 16 的數(shù)據(jù)信息及相關(guān)信息發(fā)送給讀寫(xiě)終端。 按照射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作方式或工作頻段的不同，射頻卡的天線(xiàn)一般可分為近場(chǎng)感應(yīng)線(xiàn)圈天線(xiàn)和遠(yuǎn)場(chǎng)輻射天線(xiàn)。 2．模擬電路部 分 模擬電路部分通常包括檢波電路和調(diào)制電路。與 EEPROM相比， FRAM閃存具有更加適合于射頻識(shí)別系統(tǒng)的優(yōu)良性能。 1. 射頻卡和天線(xiàn) RITRPW4FF射頻卡是 TIRIS在低頻率射頻識(shí)別系統(tǒng)中的主要產(chǎn)品，己廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)域。用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)可由用戶(hù)完全決定，但建議采用 2Byte校驗(yàn)碼的 CRC校驗(yàn)來(lái)校驗(yàn)數(shù)據(jù)。 顯示驅(qū)動(dòng)電路的選擇 方案一： 并行譯碼顯示方式 。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU 的開(kāi)銷(xiāo)小。 QO 到 Q7（第 2 到 8 引腳）并行輸出端分別接到顯示器的各段對(duì)應(yīng)的引腳上。 AT89系列的另一個(gè)特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的加密功能， AT89C51, AT89C52設(shè)有三級(jí)加密， AT89C1051,AT89C 2051設(shè)有二級(jí)加密。若 1，說(shuō)明 AINO的電位高于 AIN1；若 0則反之。該電路由一片可編程邏輯芯片 GAL22V10D控制。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器將 TTL/CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為 EIA/TIA232E電平。在 CPU與被控 IC之間、IC與 IC之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速率 100kbps。 CPU向受控單元發(fā)出一個(gè)信號(hào)后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)， CPU接收到應(yīng)答信號(hào)后，根據(jù)實(shí)際清況作 出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷。如果有卡片存在，這一操作將分別與每一張 RITRPW4FF卡片進(jìn)行通信，讀取卡片上的卡片類(lèi)型號(hào) TAGTYPE（兩個(gè)字節(jié)），由 RFM001傳遞給 MCU，進(jìn)行識(shí)別處理。 鍵盤(pán)功能處理程序設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)功能設(shè)置 33 本設(shè)計(jì)采用有 16按鍵的編碼鍵盤(pán)，鍵盤(pán)設(shè)有 0到 9共十個(gè)數(shù)字鍵，一個(gè)小數(shù)點(diǎn)鍵，設(shè)置初始金額、增加金額、設(shè)定計(jì)費(fèi)單位等三個(gè)功能鍵，以及確認(rèn)和取消兩個(gè)操作鍵。 圖 36 增加金額功能子程序流程圖 Y Y 鍵值等于 12 顯示初始金額 讀卡 讀到卡 卡內(nèi)金額清零 延時(shí) 重新設(shè)定商品價(jià)格 寫(xiě)卡 成功則短鳴提示 確認(rèn)或取消鍵是否按下 退出 N N 37 設(shè)定計(jì)費(fèi)單位功能子程序 設(shè)定計(jì)費(fèi)單位，要求能通過(guò)鍵盤(pán)動(dòng)態(tài)改變計(jì)費(fèi)單位，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。在操作卡片過(guò)程中，過(guò)程密鑰被生成后放在 RAM空間中，并且一些臨 時(shí)數(shù)據(jù)也將保存在 RAM中，掉電后自動(dòng)丟失，保證其安全性。 總之，不同種類(lèi)、不同應(yīng)用的射頻卡用芯片所采用的安全技術(shù)也不同。安全管理模塊沒(méi)有單獨(dú)的程序代碼塊，而是滲透到其它模塊之中，主要完成保密通訊、階段化管理、外部認(rèn)證、狀態(tài)機(jī)制、密鑰管理等功能。 與卡片相比，射頻卡系統(tǒng)的其它方面硬件的安全性比較容易保證。它的安全性是射頻卡安全性的基礎(chǔ)，在芯片的設(shè)計(jì)階段就提供了完善的安全保護(hù)措施。 圖 37 設(shè)定計(jì)費(fèi)單位功能子程序流程圖 38 第四章 射頻卡系統(tǒng)的安全性分析 射頻卡是信息化的體現(xiàn)，信息化進(jìn)程中最重要的就是安全問(wèn)題。若為三個(gè)功能鍵之一，則進(jìn)入相應(yīng)的功能子程序。而其它卡片處于等待狀態(tài)。目前有很多半導(dǎo)體集成電路上都集成了 I2C接口。 CPU發(fā)出的控制信號(hào)分為地址碼和控制量?jī)刹糠郑刂反a用來(lái)選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類(lèi)；控制量決定該調(diào)整的類(lèi)別（如對(duì)比度、 亮度等）及需要調(diào)整的量。 MAX232的工作溫度范圍為 0℃至 700℃ ， MAX2321的工作溫度范圍為 40℃ 至 85℃ 。當(dāng)沒(méi)有鍵按下或有不只一個(gè)鍵按下時(shí)，該芯片的輸出中斷信號(hào)為高，不引起單片機(jī)中斷；當(dāng)有唯一一個(gè)鍵按下時(shí)，該芯片的輸出中斷信號(hào)為低，以引起單片機(jī)中斷并通過(guò) 4位數(shù)據(jù)線(xiàn)提供按鍵的編碼信號(hào)，直到該鍵彈起或同時(shí)有其它鍵按下。由于 RFM001射頻模塊只需 2根信號(hào)線(xiàn)與單片機(jī)接口，該單片機(jī)的端口數(shù)和 ROM可以滿(mǎn)足要求。此外， AT89C1051, AT89C2051只有 20只引腳，壓縮了 IO端口于存儲(chǔ)器配置，其余配置與功能不減，可方便地應(yīng)用于家電產(chǎn)品及小型儀器 儀表，是性?xún)r(jià)比極優(yōu)的單片機(jī)。 LED 顯示電路原理圖如圖 213 所示 25 圖 213 LED顯示電路原理圖 單片機(jī)的選擇 AT89 系列單片機(jī)是 ATEML 公司的 8 位 Flash 單片機(jī)。該顯示電路的原理為：?jiǎn)纹瑱C(jī)串行口方式 0為移位寄存器方式，外接 74164 作為 6 位顯示器的靜態(tài)顯示接口，把 RXD 作為數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)， TXD 作為移位時(shí)鐘脈沖。這種方式雖然簡(jiǎn)單，但占用單片機(jī)口線(xiàn)較多，資源利用率低，因 此不常采用。對(duì)于一位的寫(xiě)入采用的是脈寬調(diào)制，根據(jù)占空比的 不同來(lái)確定是寫(xiě)入 1還是寫(xiě)入 0，具體占空比見(jiàn)圖 28所示。其性能指標(biāo)如表 24所示。美國(guó)德州儀器公司（ T1）在 1991年創(chuàng)立 TIRIS。因此，模擬電路部分主要為數(shù)字電路部分提供相關(guān)數(shù)據(jù)（讀寫(xiě)器指令）信息和能量，并將射頻卡的應(yīng)答信息發(fā)送給讀寫(xiě)器。一般來(lái)講，感應(yīng)線(xiàn)圈獲取的能量與線(xiàn)圈的匝數(shù)成正比。 射頻識(shí)別系統(tǒng)使用的頻段可以分為低頻和高頻兩類(lèi)，當(dāng)工作頻率越高，讀寫(xiě)器和卡之間的通訊速度就越快，系統(tǒng)的工作時(shí)間就越短。其具體的工作過(guò)程為： 首先，讀寫(xiě)終端不斷向周?chē)l(fā)一組固定頻率的電磁波。此時(shí)，振蕩器頻率不斷掃過(guò)最大和最小頻率之間的范圍。因而，振蕩線(xiàn)圈上的振蕩過(guò)程，可以根據(jù)交變磁場(chǎng)中振蕩線(xiàn)圈的短時(shí)電壓變化或電流變化得到。因此射頻卡、天線(xiàn)及其射頻模塊的型 號(hào)選擇就顯得極其重要。 它 還 結(jié)合了 HMOS 的高速和高密度 技術(shù)及 CHMOS 的低功耗特征， 80C31 內(nèi)置中央處理單元、 128 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM、 32 個(gè)雙向輸入 /輸出 (I/O)口、 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器和 5 個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。目前，PIC 采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小 ；第七、 自帶看門(mén)狗定時(shí)器，可以用來(lái)提高程序運(yùn)行的可靠性 ；第八、 睡眠和低功耗模式。這樣一款單片機(jī)在象摩托車(chē)點(diǎn)火器這樣的應(yīng)用無(wú)疑是非常適合 。 PIC 系列單片機(jī)是美國(guó) Microchip 公司生產(chǎn)的低功耗、低價(jià)格、小體積、片內(nèi)帶 EPR0M 的 CM0S 單片機(jī)。因此，對(duì)讀寫(xiě)器天線(xiàn)的構(gòu)造就有了三個(gè)基本的要求： (1)使天線(xiàn)線(xiàn)圈的電流 i最大，用于產(chǎn)生最大的磁通量 Φ ；(2)功率匹配，以最大程度地利用產(chǎn)生磁通量的可用能量； (3)足夠的帶寬，以無(wú)失真地傳送數(shù)據(jù)調(diào)制的載波信號(hào)。加密邏輯過(guò)程，如射頻卡與讀寫(xiě)器之間的流加密、還有信號(hào)編碼，常常是交由附加的 ASIC（ Application Specific Integrated Circuit）組件來(lái)完成的，以減輕處理器計(jì)算密集型過(guò)程的負(fù)擔(dān)。 通常，射頻識(shí)別 系統(tǒng)的讀寫(xiě)器由以下幾部分組成：電源部分、微波信號(hào)源、高頻信號(hào)處理部分（包括放大、調(diào)制等）、收發(fā)通信、中央處理器以及天線(xiàn)等組成。 所以綜上所述，本設(shè)計(jì)所選用的是非接觸式射頻卡。雖然 無(wú)源射頻卡 作用距離相對(duì)有源卡短，但壽命長(zhǎng)且對(duì)工作環(huán)境要求不高。當(dāng)耦合的能量 超過(guò)某一特定值時(shí)，有源射頻卡才真正開(kāi)始工作，這一過(guò)程又被稱(chēng)為“喚醒”。它向射頻卡發(fā)送射頻調(diào)頻信號(hào)，同時(shí)通過(guò)天線(xiàn)接收從射頻卡返回載有射頻卡中信息的射頻調(diào)制信號(hào)，經(jīng)處理后傳給射頻控制設(shè)備。 （ 3）鍵盤(pán)操作：使用讀卡器上的鍵盤(pán)對(duì)射頻卡進(jìn)行初步的操作。 5 第一章 無(wú)線(xiàn)射頻 識(shí)別 系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì) 無(wú)線(xiàn)射頻卡系統(tǒng)是一個(gè)跨學(xué)科專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的、多技術(shù)融合的系統(tǒng)?？ㄆ瑧?yīng)用系統(tǒng)進(jìn)入我國(guó)的時(shí)間較晚，卡的應(yīng)用由銀行卡起步，而非銀行卡的應(yīng)用后來(lái)居上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了銀行卡的發(fā)展速度和規(guī)模。商家可以時(shí)刻掌握 商品庫(kù)存，及時(shí)做出商業(yè)判斷，是商家制勝的法寶。因此總的來(lái)說(shuō)，卡產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)是將逐步朝著非接觸卡、 CPU卡發(fā)展；從單一的芯片技術(shù)向磁條、芯片等多技術(shù)相結(jié)合的方向發(fā)展；從單一的應(yīng)用向多 應(yīng)用方向發(fā)展；從單一的接觸、非接觸卡向兩者結(jié)合的混合卡方向發(fā)展。本文結(jié)合連鎖零售 2 業(yè)及 RP 功技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)連鎖零售業(yè) RFID 技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)及范圍進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上展開(kāi)了對(duì)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)連鎖零售商 RF 功自動(dòng)識(shí)別信息系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)。 與磁卡、 IC卡等接觸式識(shí)別技術(shù)不同，射頻識(shí)別系統(tǒng)的射頻卡和讀寫(xiě)器之間無(wú)須物理接觸就可完成識(shí)別，同時(shí)它可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)識(shí)別、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別，可在更廣泛的場(chǎng)合中應(yīng)用。 關(guān)鍵詞 ： 射頻卡 ； 收費(fèi)系統(tǒng) ； 硬件電路 ； 軟件設(shè)計(jì) II Based on ra