【導(dǎo)讀】RFID技術(shù)以其高度安全保密性、同時識別多個標(biāo)簽和高速運(yùn)動物體、操作快捷方便等優(yōu)點(diǎn)，使得在各領(lǐng)域的應(yīng)用中異軍突起，應(yīng)用前景十分廣闊。研究、開發(fā)射頻識別讀寫器，對其發(fā)展有著重要的實(shí)際意義。統(tǒng)基本工作原理進(jìn)行了概述；其次描述了射頻識別系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和基本功能，測試結(jié)果做出總結(jié)論述，并提出了一些尚待解決的問題。

　　

【正文】 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(jì)數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允 許 RAM、定時器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止 [15]。 圖 控制部分原理圖 西北大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 AT89S52 通過普通 I/O 口 能夠很容易地模擬 S6700 傳送數(shù)據(jù)的時序以及時鐘切換的時序 。 如圖 所示， S6700 芯片 SCLOCK、 MERR 、 DIN 、 DOUT四 個引腳分別連接到單片機(jī)的 、 、 、 四個引腳 上，用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳輸。 、 、 和 RST 四個管腳組成 ISP 下載電路。 管 腳、 、 T1IN 管腳 相連接。 時鐘電路和復(fù)位電路采用經(jīng)典電路 。 接口 電路 設(shè)計(jì) RFID 讀寫器系統(tǒng)與 PC 上位機(jī)的通信可通過 RS232 實(shí)現(xiàn)， RS232 電平轉(zhuǎn)換功能選擇 MAX3232 芯片。該芯片使用單一電源電壓供電，電源電壓在 范圍內(nèi)都可以正常工作。整個外圍連接電路比較簡單，只需要 5 個 1uF 的瓷片電容。保證數(shù)據(jù)傳輸速率在 120kbps 下保持 RS232 輸出電平?？梢院芊奖愕赝瓿?TTL 電平與 RS232 電平之間的轉(zhuǎn)換 以供 AT89S52 使用 。 硬件上采用 3 線制（ RXD、 TXD、 GND）軟握手的零 MODE 方式，即將PC 機(jī)和單片機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)線（ TXD）與接收數(shù)據(jù)（ RXD）交叉連接，兩者的地線（ GND）直接相連，其它信號線如握手信號線均不用，而采用軟件握手。這樣即可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的任務(wù)又可以簡化電路設(shè)計(jì)，節(jié)約了成本 [16]。接口電路如圖 所示 。 圖 RS232 引腳圖和電平轉(zhuǎn)換電路 西北大學(xué)本科畢業(yè)論文 19 第四章 總結(jié)與展望 RFID 技術(shù)是 本世紀(jì)最有前途的應(yīng)用技術(shù)之一， RFID 技術(shù)正在日趨完善，其在各領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。開發(fā)射頻識別讀寫器具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用意義。本課題使用符合 ISO/IEC 15693 空中接口標(biāo)準(zhǔn)的高性能、低功耗芯片 S6700 開發(fā)了一種非接觸式射頻識別讀寫器， 經(jīng)過測試，該閱讀器 的有效讀寫距離為10cm 左右。 最終作品能夠順利配合課題組的 “基于射頻識別的 校園一卡通系統(tǒng) ”正常工作。 文中主要從閱讀器的射頻電路、天線、控制電路等幾個方面了進(jìn)行了學(xué)習(xí)研究，取得以下幾方面成績： （ 1） 對 RFID 系統(tǒng)從理論上進(jìn)行了探討。 在開發(fā)初期，作者大量查 閱了有關(guān)射頻識別技術(shù) 、 TRF7960 芯片、 S6700 芯片、 AT89S52 微控制器 、 串口通信芯片 以及 ISO 空中接口標(biāo)準(zhǔn) 的中外文資料。 鍛煉了科技文獻(xiàn)檢索在在收集資料中的運(yùn)用，提高 了 閱讀理解、分析問題、解決問題的能力 ，為接下來的開發(fā)工作奠定了 良好的 理論基礎(chǔ)。 （ 2） 讀寫器的具體實(shí)現(xiàn)。射頻識別系統(tǒng) 能夠成功 實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是 讀寫器的設(shè)計(jì) 。首先， 深入學(xué)習(xí)了 Protel99SE 等 EDA 軟件在硬件電路 設(shè)計(jì) 中的應(yīng)用 。 然后，結(jié)合前期學(xué)習(xí)研究的射頻識別理論知識，逐一開發(fā)設(shè)計(jì)讀寫器射頻電路、天線、控制電路、通信電路等，經(jīng)過反反復(fù)復(fù)修改完 善，最終選擇了一些高性能、低功耗、易實(shí)現(xiàn)的芯片，并 找出了閱讀距離最遠(yuǎn)，體積最小的 PCB 矩形天線 進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本 課題重點(diǎn)工作是 完成 讀寫器的硬件電路 設(shè)計(jì) 。該讀寫器具有可靠性高，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，便于二次開發(fā) 等特點(diǎn)。 （ 3） 研究成果的 測試、 應(yīng)用情況。 最后根據(jù)設(shè)計(jì)使用 74HC373 芯片制作了 ISP 程序下載線并將控制程序成功燒錄到單片機(jī)里面。作品通過 嚴(yán)密 測試 ，能夠在 10cm 范圍內(nèi)有效讀取電子標(biāo)簽， 各項(xiàng)指標(biāo) 基本上 滿足要求， 應(yīng)用到校園一卡通系統(tǒng)中 運(yùn)行情況 穩(wěn)定 良好。 于作者而言，射頻識別是一項(xiàng)此前從未接觸過的技術(shù)，研究開發(fā) 射頻識別讀寫器 具有相當(dāng)?shù)碾y度 ， 當(dāng)然 也是十分有意義的。在設(shè) 學(xué)習(xí)研究 的過程中，很好的 鞏固了基礎(chǔ)知識， 鍛煉了 接受 新知識的能力 ， 獨(dú)立解決問題的能力及與老師同學(xué)交流合作的能力。在整個過程中也積累總結(jié)了很多有益的教訓(xùn)和感悟。下面 提出一些尚待進(jìn)一步完善的工作。 西北大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 一步研究反沖突機(jī)制 由于時間上的倉促以及水平所限，本論文在實(shí)際開發(fā)中并沒用用到 S6700的 M_ERR 接口，以至于所開發(fā)的閱讀器并不能同時識別多個標(biāo)簽而只能識別單一的標(biāo)簽。反沖突問題是射頻識別要解決的一個重大問題，這也是以后研究中主要任務(wù)之一。 確保本系 統(tǒng)正常、高效、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，優(yōu)化結(jié)構(gòu)和電子線路降低成本 控制單元可以采用功能能更齊全、安全性更好、速度更快的 ARM 微處理器。充分利用 ARM 微處理器的 USB 模塊、藍(lán)牙模塊、液晶驅(qū)動模塊，在讀寫器上增加液晶顯示屏以便更能直觀的顯示標(biāo)簽信息，以及增加電源管理程序，進(jìn)一步降低功耗；優(yōu)化天線線路，進(jìn)一步提高識別距離。 更多的接口方式 本系統(tǒng)采用了標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 接口與上位機(jī)進(jìn)行通信。其他通信方式如RS485 通信適應(yīng)長距離通信的需要； USB 技術(shù)具有熱插拔，高速率的特點(diǎn)，操作方便快捷，應(yīng)用得越來越廣泛，受 到消費(fèi)者的歡迎；藍(lán)牙通信技術(shù)能夠使讀卡器具備無線網(wǎng)絡(luò)訪問能力，實(shí)現(xiàn) RFID 系統(tǒng)的集中控制功能。將來應(yīng)研究這些通信方式并應(yīng)用到射頻系統(tǒng)中，將使我們的 RFID 系統(tǒng)可以以更多種方式與上位機(jī)通信。 本課題開發(fā)的 RFID 讀寫器經(jīng)過測試和實(shí)際應(yīng)用的證明，基本上實(shí)現(xiàn)了本文所闡述的設(shè)計(jì)目標(biāo)，能夠在校園一卡通系統(tǒng)中得到較好的應(yīng)用。與同類產(chǎn)品相比，本讀卡器功耗低、 結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉 ，而且易于協(xié)議擴(kuò)展和其他硬件模塊的集成 應(yīng)用 便于再次開發(fā)。 隨著社會的進(jìn)步 和信息技術(shù)的高速發(fā)展， RFID技術(shù)的應(yīng)用將會逐漸滲透到社會生活的方方面面，它將 具有廣闊的發(fā)展前景。 西北大學(xué)本科畢業(yè)論文 21 致謝 光陰飛逝，回首在西大的四年學(xué)習(xí)生活，我感慨頗多，心情澎湃。在這段求學(xué)旅途中，有太多的人給予 我 莫大的幫助，借此機(jī)會向他們一 一 致謝。 首先要向我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師武岳山老師、卜起榮老師致以最衷心的謝意。 在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，兩位老師給予我悉心的指導(dǎo)，武老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識、雄闊的視野無不讓我欽佩，在每個禮拜的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作報告中，武老師 都認(rèn)真的批復(fù)并提出改正意見，每次遇到問題，老師都及時解答。卜老師無論是學(xué)習(xí)上還是生活中都給了我很大的幫助，卜老師在工作中的實(shí)事求是 的態(tài)度、在為人處事中 謙虛謹(jǐn)慎的精神，都使我受益終生 。 此外，兩位老師 在 我 以后的人生之路和職業(yè)生涯中都給予諄諄教誨。 再次向兩位老師表示真誠的感謝。 其次，要感謝我們課題組的張克龍同學(xué)、趙江波同學(xué) ，在整個設(shè)計(jì)開發(fā)過程中我們互相學(xué)習(xí) ，探討 促進(jìn)，共同克服道道難關(guān)，最終完成“ 射頻識別 讀寫器 ” 整個系統(tǒng)。 然后 ，我要 深深的感謝我的父母及家人、朋友多年來對我的關(guān)心、理解、教誨和支持。你們的理解與支持一直以來都是我的精神支柱！ 再次向所有幫助過我、關(guān)心過我的人致謝，祝愿你們幸福安康！祝愿西北大學(xué)明天更美好。 最后 謹(jǐn)以這篇在我人生歷程中有著重要意義的文章獻(xiàn)給熱愛生活的我。 西北大學(xué)本科畢業(yè)論文 23 參考文獻(xiàn) [1] [德 ]Klaus Finkenzeller 著，陳大才編譯 . 射頻識別（ RFID）技術(shù) [M].電子工業(yè)出版社， 2020. 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