信息識別技術(shù)論文基于rfid技術(shù)的ic卡設(shè)計(編輯修改稿)
2025-06-29 18:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 式 IC 卡的使用，而在非接觸式 IC 卡應(yīng)用系統(tǒng)中非接觸式 IC 卡是關(guān)鍵設(shè)備。 根據(jù)課題設(shè)計的要求，本課題將設(shè)計一種電子標簽，它本身無電源，通過天線從閱讀器的射頻場獲取能量。這個標簽含有的識別碼，用來標識標簽所涵蓋的信息。當標簽天線線圈靠近閱讀器線圈時，標簽被喚醒，通過射頻耦合的方式獲取能量，經(jīng)過整流電路，將正負交替的正弦交流電壓變換成單方向的脈動電壓，然后通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓，使輸出電壓不受其它因素的影響，在獲得 5V 左右穩(wěn)定的工作電源后，電子標簽的單片機部分被激活開始工作，將所存儲的信息轉(zhuǎn)變?yōu)槎M制數(shù)字信號輸出，通過開關(guān)電路進行 ASK 調(diào)制，把已調(diào)信號傳送到天線，電子標簽與讀寫器之 間通過天線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。 該 IC 卡完成后，能夠作為學生身份識別卡，當 IC 卡靠近讀卡器時，讀卡器對 IC 卡上的信息進行識別，核對無誤后顯示該學生的學號。 2 IC卡系統(tǒng)方案設(shè)計與實現(xiàn) IC 卡介紹 目前經(jīng)常接觸到的 IC 卡有兩種：接觸式 IC 卡和非接觸式 IC 卡。 非接觸式智能卡又稱射頻卡，是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)。它是根據(jù)高頻電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的，它的操作只需要將卡放在讀寫器一定距離內(nèi)就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，他成功地將射頻識別技術(shù)和 IC 卡技術(shù)結(jié)合起來，將具有微處理器的集成電路芯片和天線封裝與塑料基片之中。讀寫器采用兆頻段及電磁感應(yīng)技術(shù)，通過無線方式對卡片中的信息進行讀寫并采用高速率的半雙工通信協(xié)議。其優(yōu)點是應(yīng)用范圍廣、操作方便。因此，在公交、門禁、娛樂場所等方面有廣泛的應(yīng)用前景。目前我國引進的射頻卡主要以 PHILIPS 公司的 MIFARE 卡為主。 讀卡器基本原理 VII 非接 觸式 IC 卡讀卡器以射頻識別技術(shù)為核心，讀卡器主要功能包括調(diào)制、解調(diào)、產(chǎn)生射頻信號（本次設(shè)計因為是單向傳輸，所以讀卡器不含調(diào)制電路）。其結(jié)構(gòu)分為射頻區(qū)和接口區(qū)：射頻區(qū)內(nèi)含解調(diào)器和電源供電電路，直接與天線連接；接口區(qū)有與單片機相連的端口，還具有與射頻區(qū)相連的接收器、數(shù)據(jù)緩沖器和控制單元。這是與 IC 卡實現(xiàn)無線通信的核心模塊，也是讀卡器讀取并且處理接受到的 IC 卡信息的關(guān)鍵接口部分。讀卡器工作時，不斷向外發(fā)出一組固定頻率的電磁波，當有卡靠近時，卡片內(nèi)有一個 LC 串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀卡器的發(fā)射頻率相同，這樣在電磁波的 激勵下， LC 諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容有了電荷。在這個電容的另一端，接有一個單向?qū)щ姷碾娮庸?，將電容作為電源為卡片上的其他電路提供工作電壓，將卡?nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去。讀卡器的工作過程如下： （ 1）讀卡器將載波信號經(jīng)天線向外發(fā)送； （ 2）卡進入讀卡器的工作區(qū)域后，卡內(nèi)天線和電容組成的諧振回路接收讀卡器發(fā)射的載波信號，射頻接口模塊將其轉(zhuǎn)換成電源電壓、復(fù)位信號，使卡片激活； （ 3）存取控制模塊將存儲器中信息調(diào)制到載波上，經(jīng)卡上天線送給讀卡器； （ 4）讀卡器對接收到的信號進行解調(diào)后送至單片機上進行比較處理。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn) 天線的制作 在 RF 裝置中，工作頻率增加到微波區(qū)域的時候，天線與標簽芯片之間的匹配問題變得更加嚴峻。天線的目標是傳輸最大的能量進出標簽芯片。這需要仔細的設(shè)計天線和自由空間以及其相連的標簽芯片的匹配。對于天線的要求： （ 1）足夠的小以至于能夠貼到需要的物品上； （ 2）有全向或半球覆蓋的方向性； （ 3）提供最大可能的信號給標簽的芯片； （ 4）無論物品什么方向，天線的極化都能與讀卡機的詢問信號相匹配； （ 5）具有魯棒性； （ 6）非常便宜。 VIII 在選擇天線的時候的主要需要考慮天線的類型、天線的阻抗以及天線的可讀距離。 天線的類型 RFID 主要有線圈型、微帶貼片型、偶極子型 3 種基本形式的天線 . 其中 ,小于 1 m 的近距離應(yīng)用系統(tǒng)的 RFID 天線一般采用工藝簡單、成本低的線圈型天線 ,它們主要工作在中低頻段 . 而 1 m 以上遠距離的應(yīng)用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型或偶極子型的 RFID 天線 ,它們工作在高頻及微波頻段 . 這幾種類型天線的工作原理是不相同的。根據(jù)本次課題的需求，我們采用線圈型天線。 線圈型天 線的工作原理 當 IC卡天線線圈進入讀卡器產(chǎn)生的交變磁場中 ,IC卡 與讀寫器天線之間的相互作用就類似于變壓器 ,兩者的線圈相當于變壓器的初級線圈和次級線圈 . 由 RFID 的線圈天線形成的諧振回路如圖 2 所示 ,它包括 RFID 天線的線圈電感L 、寄生電容 Cp 和并聯(lián)電容 C2′ ,其諧振頻率為 f=1/2π√LC , (式中 C 為 Cp 和 C2′的并聯(lián)等效電容 ) . RFID 應(yīng)用系統(tǒng)就是通過這一頻率載波實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊的。本次設(shè)計用到的天線線圈諧振工作頻率為 MHz。 . 31 IC 卡天線等效電路圖 整流電路 整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，將正負交替的正弦交流電壓變換成單方向的脈動電壓。在小功率的直流電源中，整流電路的主要形式有單向半波、單向全波和單向橋式整流電路。單向橋式電流使用得最為普遍。 L R Ui Cp U2 C2 RL IX 本次設(shè)計使用的整流電路為標準的橋式整流電路，由 4 個二極管構(gòu)成，為了減小功率損耗，二極管最好選擇導(dǎo)通壓降為 的
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