【正文】 dio frequency identificationtechnology, logistics management system design Abstract： In this paper, through a bination of domestic and international dynamic RF card technology research and development trends, a brief introduction to radio frequency identification and noncontact RF card technology the basic profile and then from the noncontact RF card system overall design of the discussions, described the RF card The basic principle and system design decisions of the program。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué) ?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 目 錄 摘 要 ??? ?? ? ?????? ?? ???????? ? ????? ? I Abstract?????? ???? ????????????????? II 引 言 ???????? ????? ???????????????? 1 課題研究背景與意義 ???????? ???????????? 1 國內(nèi)外射頻卡研究動態(tài)與現(xiàn)狀 ???????????????? 3 第一章 無線射頻識別系統(tǒng)的整體方案設(shè)計 ???????? ?? 5 射頻卡系統(tǒng)的設(shè)計要求 ??????????????????? 5 射頻卡系統(tǒng)的構(gòu)建 ????????????????????? 5 無線射頻卡系統(tǒng)方案設(shè)計 ?????????????????? 6 無線射頻識別卡的方案設(shè)計 ??????????????? ? 6 非接觸式與接觸式的選擇 ???????????????? ? 7 射頻讀寫器系統(tǒng)的設(shè)計 ?????????? ? ???????? 8 顯示器系統(tǒng)的設(shè)計 ???????????? ?? ?????? 10 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計 ????????????? ? ????? 11 第二章 無線射頻識別系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ??? ???????? ? 14 無線射頻卡系統(tǒng)工作原理 ?????????????????? 14 射頻卡系統(tǒng)的工作 流程 ?????????????? ? ???? 15 射頻卡的內(nèi)部電路 ????????????????? ??? ? 16 射頻卡、天線及其射頻模塊的型號選擇 ???????????? 18 讀寫器的設(shè)計 ?????????????????? ????? 22 顯示驅(qū)動電路的選擇 ?????????????????? ? 23 單片機的選擇 ???????????? ?????? ???? 25 鍵盤電路 RS232接口電路和 EEPROM設(shè)計思想 ???????? 28 第三章 無線射頻識別系統(tǒng)讀寫器的軟件設(shè)計 …… ……………… 31 讀寫器軟件總體設(shè)計 ??????????????? ?? ??? 31 單片機主程序設(shè)計 ????????????????? ??? ? 32 鍵盤功能處理程序設(shè)計 ?????????????????? ? 32 鍵盤功能設(shè)置 ???? ?????????????????? 32 設(shè)置初始金額功能子程序 ???????????????? ? 35 改動商品價格功能子程序 ???????????????? ? 35 設(shè)定計費單位功能子程序 ???????????????? ? 37 第四章 射頻卡系統(tǒng)的安全性分析 …… … ………………………… … 38 硬件安 全性分析 ???? ?????????????????? 38 軟件安全性分析 ???? ?????????????????? 39 射頻卡系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩????????????????? 40 系統(tǒng)的整體安全性分析 ? ?????????????????? 42 第五章 論文總結(jié)與展望 ……… … ……………………………………… 43 致 謝 …………………………………………… ………………………… … 44 參考文獻 ： ……………………… …………………… ……………………… 45 I 基于 AT89 的 射頻讀寫器 設(shè)計 專業(yè)班級：電子信息工程一班 學(xué)生姓名：張曉 指導(dǎo)老師：李靜 職 稱：講師 摘要 ： 本文通過結(jié)合國內(nèi)外射頻 讀寫器 技術(shù)研究動態(tài)和發(fā)展趨勢，簡要地介 紹了射頻識別和非接觸式射頻卡技術(shù)的基本概況；然后從非接觸式射頻卡系統(tǒng)整體設(shè)計方案的討論出發(fā)，敘述了射頻卡系統(tǒng)的基本原理并決定了設(shè)計的方案；接著又對非接觸式射頻卡收費系統(tǒng)的硬件設(shè)計，對所選用射頻卡片、天線及其射頻模塊的型號和特點進行了具體的選擇，并對讀寫器各部分硬件電路，包括 MCU、 LED顯示電路、鍵盤電路、 RS232接口電路以及 EEPROM等的功能構(gòu)造和電路連接情況進行了分析；在此基礎(chǔ)上，最后對讀寫器單片機主程序及其各鍵盤功能處理程序進行軟件開發(fā)；此外，文章還初步探討了射頻卡系統(tǒng)的安全性能，強調(diào)整體安全性對 射頻卡系統(tǒng)的重要性；最后對課題進行總結(jié)和展望，也給出了需要改進的地方。它利用無線射頻方式進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數(shù)據(jù)。 中國入世后，國內(nèi)連鎖零售商面臨著巨大的內(nèi)外競爭壓力，增強企業(yè)核心競爭力可以依靠信息系統(tǒng)的有效應(yīng)用，而國內(nèi)連鎖零售業(yè)信息化水平普遍較低， RFID 自動識別信息系統(tǒng)對于國內(nèi)連鎖零售業(yè)是一個新的契機，不僅可以顯著增強企業(yè)的精確管理物流的能力，而且有助于推動企業(yè)的信息化進程，從根本上提高企業(yè)的信息處理水平。而未來智能卡的發(fā)展主要朝著下面三個特點演變：一是高度的安全性；第二個特點是要有較大的容量；第三個特點是要從現(xiàn)在單一的身份識別功能擴展到多用途功能，處理多種類型的數(shù)據(jù)。由此看出無線射頻卡給我們的生活帶來的極大方便。 4 然而當前，射頻識別技術(shù)在我國的應(yīng)用正處于起步階段。所以我國的以射頻卡系統(tǒng)應(yīng)用為代表的信息化歷程任重而道遠。 （ 2）讀卡器工作：讀卡器記錄所有射頻卡代表的商品價值信息并將信息傳給電腦進行處理。 (2)射頻讀寫器：讀寫器也稱為讀卡器或接收器，它由發(fā)射單元、接收單元、信號處理控制模塊、天線和電源等組成。 有源射頻卡通常有部分電路處于工作狀態(tài)，有時處于“睡眠”狀態(tài)。然而，與有源射頻卡相比，有源射頻卡的壽命通常要受電池壽命的限制而成為一大缺陷，而無源射頻卡的壽命一般可長達幾十年。例如：由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰塵、油污導(dǎo)致接觸不良等原因造成的故障； 第二點是 操作方便、快捷 ： 由于非接觸通訊，讀寫器在 10cm范圍內(nèi)就可以對卡片操作，所以不必象 接觸式 卡那樣進行插拔工作非接觸卡使用時沒有方向性，卡片可以任意方向掠過讀寫器表面，可大大提高每次使用的速度； 第三點是 防沖突 ： 射頻卡中有快速防沖突機制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，因此讀寫器可以 同時 處理多張非接觸式射頻卡； 第四點是 應(yīng)用 范圍廣 ： 射頻卡的存儲器結(jié)構(gòu)特點使它一卡多用；可應(yīng)用于不同的系統(tǒng)，用戶根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)定不同的密碼和訪問條件； 第五點是 加密性能好 ： 射頻卡的序列號是唯一的，制造廠家在產(chǎn)品出廠前已將此序列號固化，不可再更改；射頻卡與讀寫器之間采用雙向驗證機制，即讀寫器驗證射頻卡的合法性，同時射頻卡也驗證讀寫器的合法性 。因此，讀寫器的基本任務(wù)是啟動數(shù)據(jù)載體（射頻卡）與其進行數(shù)據(jù)交換來實現(xiàn)非接觸的無線通信，防沖突及身份驗證均由讀寫器自動完成。 10 為了完成這些復(fù)雜的任務(wù)，在絕大多數(shù)情況下控制單元都 擁有微處理器作為核心部件。 讀寫器終端的天線部分用于產(chǎn)生磁通量 Φ ，而磁通量用于向射頻卡提供電源并在讀寫器和射頻卡之間傳送信息。 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計 方案一 ： PIC 系列單片機 。其中， PIC12C508 單片機僅有 8 個引腳，是世界上最小的單片機該型號有 512 字節(jié) ROM、 25 字節(jié) RAM、一個 8 位定時器、一根輸入線、 5 根 I/O線，市面售價在 3－ 6 元人人民幣。 PIC 以保密熔絲來保護代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無法讀出，除非恢復(fù)熔絲。在單片機部有 Flash 存貯器，功耗特別低， FlashROM 的容量從 TA89C1051 的 1K到 AT89S55 的 20K。 14 第二章 無線射頻識別 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 無線射頻識別 系統(tǒng)是一套完整的硬 件系統(tǒng)，其實現(xiàn)射頻識別的核心部件是射頻卡、天線及其射頻模塊。此振蕩過程從交變磁場取得能量。這是通過這樣的方法來實現(xiàn)的：使產(chǎn)生磁場的頻率不是恒定的，而是“掃頻”的。 圖 21 非接觸式射頻卡系統(tǒng)工作原理 射頻卡系統(tǒng)的工作流程 射頻卡系統(tǒng)的工作流程如圖 22所示。讀寫終端對接收到的信息進行處理。 近場 感應(yīng)線圈天線：近場感應(yīng)線圈天線通常由多匝電感線圈所組成，電感線圈和與其相并聯(lián)的電容構(gòu)成并聯(lián)諧振回路以耦合最大的射頻能量。檢波電路可以將射頻能量 18 轉(zhuǎn)換成直流能量，并可獲取讀寫器發(fā)來的相關(guān)指令信息；調(diào)制電路則是將射頻卡的相關(guān)應(yīng)答信息調(diào)制到射頻卡接收到的射頻信號上，并反射回讀寫器。 射頻卡、天線及其射頻模塊的型號選擇 射頻識別技術(shù)在國外發(fā)展的很快，射頻識別產(chǎn)品種類眾多，像 Motorola、Philips等等世界著名大廠都生產(chǎn)射頻識別產(chǎn)品，并且它們的產(chǎn)品各有特點，自成系列。該產(chǎn)品具有只讀（ ROM）和可讀寫（ R/W）兩種版本，本文選用可讀寫型，這樣便于重復(fù)利用以及記錄商品是否已付錢等信息。所以對于 10個 Byte的用戶數(shù)據(jù)，前面 8個字節(jié)作為用戶數(shù)據(jù)，后面 2個字節(jié)作為用戶數(shù)據(jù)的 CRC校驗碼。 圖 212 為單片機 89C2051 輸出顯示的一個例子， 4 位 BCD 碼數(shù)據(jù)從其～ 并行輸出，經(jīng) 7 段 LED 顯示驅(qū)動電路 CD4511 譯碼后驅(qū)動 LED 顯示，這樣只需向 ～ 寫入欲顯示數(shù)字的 BCD 碼，即可顯示出相應(yīng)的數(shù)字。 綜上所述采用串行移位輸入的靜態(tài)顯示電路，由單片機的普通并行端口模擬單片機串口的工作方式 0 提供顯示數(shù)據(jù)。由于本設(shè)計中 89C2051 的串口己作為與 PC 通信的端口，故采 用軟件編程的方法將兩并行端口的引腳模擬成串口方式 0。 AT89系列的低工作電壓，低功耗，高運算速度也獨具特色。 最終決定選用 89C2051。對按鍵的監(jiān)控由經(jīng)過作者編程的可編程邏輯芯片GAL22V10D完成。所有的驅(qū)動器、接收器及電壓發(fā)生器都可以在德州儀器公司的 Lin ASICTM元件庫中得到標準單元。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中， I2C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能。若未收到應(yīng)答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。 如果有 多余一張的 RITRPW4FF卡片在讀寫器天線的有效工作范圍（距離）內(nèi)，必須執(zhí)行防沖突操作，返回一張卡片的序列號，作為本次操作的對復(fù)位應(yīng)答 防重復(fù)操作 選擇卡片 認證操作 讀塊 寫塊 重儲 傳送 重新輸入商品價格 付費后商品價格清零 32 象。鍵盤布局如圖 33所示 圖 32 單片機主程序 流程圖 34 圖 33 鍵盤功能圖 鍵盤功能處理主程序 鍵盤功能處理的要求為：若先按下的鍵為數(shù)字鍵、小數(shù)點鍵、確認鍵或取消鍵，視為無效操作，直接返回主程序 。實現(xiàn)該功能的子程序的流程圖見圖 37所示。 RITRPW4FF卡用的 IC是一種集成電路芯片，但決不是一般意義上的集成電路芯片。主要從兩方面來決定射頻卡用芯片所采用安全技術(shù)的級別：一是性能價格比，二是相對安全