【導(dǎo)讀】與目前廣泛采用的條形碼技術(shù)相比，RFID具有容量大、識別距離遠(yuǎn)、系統(tǒng)，包括讀卡器和有源標(biāo)簽兩部分，可以適用于停車場的車輛管理等場合。線收發(fā)一體芯片NRF2401和NRF24e1（標(biāo)簽用），工作頻率為～。PC機(jī)內(nèi)，進(jìn)行相關(guān)處理。我們的生產(chǎn)或者生活決策來說十分重要。分龐大，勞動強(qiáng)度大，而且數(shù)據(jù)誤碼率較高，也失去了實(shí)時的意義了。為生產(chǎn)的實(shí)時調(diào)整、財(cái)務(wù)的及時總結(jié)以及決策的正確制定提供了正確的參考依據(jù)。析和過濾，最終成為影響我們決策的信息。射頻識別系統(tǒng)從狹義的角度說，由兩個部分組成，即電子標(biāo)簽和讀寫器。電子標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體，讀寫。器是射頻識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)保證。射頻識別系統(tǒng)的基本模型如圖1-1所示。其中，電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器、由于應(yīng)答器的體積、電能有限，從應(yīng)答器發(fā)。射頻識別系統(tǒng)一般采用調(diào)幅或調(diào)頻方式。半無源標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，但電池僅對標(biāo)。射頻識別系統(tǒng)的另一主要性能指標(biāo)是閱讀距離，也稱為作用距離，它表示在最遠(yuǎn)距離上，

　　

【正文】 i=0。 i8。 i++) //連續(xù)由 SPI 讀出 8 位，即一個字節(jié)的數(shù)據(jù) { temp = 1。 SCK = 1。 _nop_()。 _nop_()。 if(MOSI)temp++。 SCK = 0。 _nop_()。 _nop_()。 } return temp。 } 當(dāng)時鐘 SCK 上升沿的時候， SPI 根據(jù) DR1 的值記錄一 bit，連續(xù) 8 位即一字節(jié)后讀出。 2401 的數(shù)據(jù)包接收函數(shù)同樣也十分重要，其代碼如下： INT8U ReceivePacket(void) { INT8U i。 SetRxMode()。 CE = 1。 ResetTimer(1)。 while(DR1 == 0) { if(ReadTimer(1) 1000) //2401 處于接收模式，等待 1s，確定是否有數(shù)據(jù)接收 { CE = 0。 return 0。 } } i = 0。 while(DR1) { RxBuf[i] = SpiReadByte()。//如果接收到正確數(shù)據(jù)包，將其存入緩沖區(qū) i++。 if (i == 6) break。 } while(DR1) { SpiReadByte()。 } CE = 0。 return 1。 } 2401 進(jìn)入接收模式等待， 當(dāng)接收到正確數(shù)據(jù)包后， DR1 會自動置 1，通知 MCU 接收有效數(shù)據(jù)，此時函數(shù)返回值為 1；否則等待超時后返回 0。 有了這幾個基本函數(shù)，再加上定時器的相關(guān)函數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)讀卡器的接收功能了。 五、 調(diào)試結(jié)果及總結(jié) 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果 發(fā)送部分 圖 51 數(shù)據(jù)發(fā)送測試 由圖 51 可以看出，發(fā)送信號的頻率在 左右，與我們設(shè)置的頻點(diǎn)一致。 接收部分 串口通訊 為測試串口正常，我們向串口發(fā)送了一系列 0xaa 和 0x55 交錯的字節(jié)，在示波器上查看串口數(shù)據(jù)的波形如下圖 52 所示。 圖 52 串口通訊測試 分析上圖，以最小跳變周期為一個單位，每二十個是一周期，由于串口每傳送一個字節(jié)都會在前端和后端各加一 bit，而傳送的數(shù)據(jù)是 0xaa 和 0x55，每 2 個字節(jié)為以周期，與得到的波形相符。，說明串口通訊正常。再在計(jì)算機(jī)的串口調(diào)試助手上有下圖 53 所示： 圖 53 串口調(diào)試助手上的接收數(shù)據(jù) 接收標(biāo)簽 ID 測試完串口后，即可開始測試接收模塊，我們選用 2 組標(biāo)簽 ID 進(jìn)行測試，將得到的波形與之比較，和發(fā)送標(biāo)簽一致，說明接收無誤。 （注意這里負(fù)電平為 1，正電平為 0） 第一組：標(biāo)簽 ID 為 0x55,0x00 圖 53 標(biāo)簽測試數(shù)據(jù) 1 從發(fā)生跳變的開始的 20 位： 0010101011 0000000001，每字節(jié)去頭去尾各一 bit 后，得到的正好就是 5500，和標(biāo)簽 ID 一致。 第二組：標(biāo)簽 ID 為 0x11,0x11 圖 54 標(biāo)簽測試數(shù)據(jù) 2 和上一組分析一樣，接收無誤。 性能測試 讀卡器系統(tǒng)一個比較重要的性能就是閱讀距離，我們在主樓 915 室進(jìn)行了測試，在實(shí)驗(yàn)室東西最長兩端（約 10 幾米）還是可以保持接收質(zhì)量。 實(shí)驗(yàn)中的遇到的問題及注意事項(xiàng) 硬件設(shè)計(jì) 原理圖設(shè)計(jì)時，明確各模塊功能，主要器件的引腳要參考有關(guān)資料，不用的引腳根據(jù)資料懸空或接地。 電路設(shè)計(jì)時，電源濾波很重要，單片機(jī)在接入電源之前最好都要就近濾波，否則到實(shí)際調(diào)試階段，開關(guān)電源產(chǎn)生的毛刺很有可能燒壞芯片。 畫原理圖中，最好留出芯片的一兩個 I/O接口，接上 LED或發(fā)光二極管，用來測試芯片是否正常工作。這次設(shè)計(jì)中因?yàn)闆]有很好的考慮到這點(diǎn)，給后面的調(diào)試帶來了一定的麻煩，值得注意。 將電路原理圖導(dǎo)成 PCB之前，記住將每個元器件加上正確的封裝，對于一些庫中沒有的封裝，需要自己畫一個 加進(jìn)庫中，畫得時候必須嚴(yán)格參照元件資料尺寸，或買到實(shí)際元件的尺寸。 在畫 PCB時，元器件布局要合理，盡量使整塊 PCB板上的元器件分布均與，同時盡量保證線交錯的少些，方便布線；布線時最好采用手動布線， 比一般走線粗些電源和地線要 ，布線盡量工整規(guī)范，避免有 90176。 拐彎；當(dāng)某支點(diǎn)分出三條支線，最后敷成一塊較大區(qū)域，避免小于 90度角的出現(xiàn)。 這里我們采用微帶天線，天線尺寸直接影響到發(fā)送接收的效果，設(shè)計(jì)時可參考有關(guān)資料計(jì)算； 值得注意的是， PCB板上有微帶天線的區(qū)域，另一面不能敷成地線 。 電路原理圖和 PCB板是整個設(shè)計(jì) 最基本也是最重要的部分，繪制的時候不可馬虎，每個細(xì)節(jié)都要注意到，因?yàn)樽罱K畫出來的 PCB板是要做成實(shí)物的，后續(xù)的軟件測試都是在這塊板子上進(jìn)行，一旦有一點(diǎn)小錯誤，就會導(dǎo)致整個調(diào)試不過，而且錯誤難以發(fā)現(xiàn)；即便發(fā)現(xiàn)之后更改起來也是十分麻煩，嚴(yán)重的時候可能要重新制作一塊。順帶一說， PCB圖拿去制版的時候可以多加工兩塊作備份。 軟件部分 較匯編語言而言，用 C 語言編程會更容易上手，也更熟悉?？墒褂脝纹瑱C(jī)編程軟件 Keil uVision2先調(diào)試通過后，再燒進(jìn)單片機(jī)中。 編程當(dāng)中要根據(jù)芯片要求，分模塊編寫相應(yīng)函 數(shù)，這和以前用 C語言編程還是有所不同的，以前的編程都是在軟件中仿真調(diào)試通過就可以了，但此次編寫的程序最后是要燒到單片機(jī)中，所以編寫的程序也會因?yàn)樗褂玫男酒兴鶇^(qū)別，首先一點(diǎn)就是用到的端口一定要和硬件是匹配的，其次芯片各個寄存器的初始化一定要正確，必要時可參考芯片詳細(xì)資料。 調(diào)試時切忌一上來就直接測試最后功能是否實(shí)現(xiàn)，基本那是不現(xiàn)實(shí)的，一般按當(dāng)初設(shè)計(jì)的分模塊測試，比如我們在測試讀卡器功能的時候，我們就先測試了串口通訊是否正常，之后又測試定時器是否正常，最后才開始測試接收模塊。 出現(xiàn)問題時，要想到一切可能 的情況，然后一個一個測試排除，最終找到問題的根源。比如，我們在最后測試讀卡器接收模塊時，發(fā)現(xiàn)怎么也接收不到有效信號，在排除串口通訊有誤、定時器非正常工作、端口初始化錯誤等問題后，猜測可能是 24e1 和 2401 通訊協(xié)議中CRC有差別，于是將 CRC使能置 0，問題終于得到解決。 由于第一次制版，所以沒考慮到標(biāo)簽可以多做兩塊，所以對于 RFID 中的防碰撞算法的實(shí)現(xiàn)并沒有多做考慮，只是簡單的以手動開關(guān)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)一定程度上的防碰撞，這是一開始方案設(shè)計(jì)上的不足。 雖然說如果硬件設(shè)計(jì)沒有錯的話，調(diào)試大部分是軟件上的工作，但實(shí) 際調(diào)試時，卻也常常會因?yàn)椴僮魇д`或其他各種意外造成芯片燒壞，或板子焊點(diǎn)脫落等問題。所以一方面必須保證編程正確無誤，另外也得按要求正確操作，減少不必要的失誤，導(dǎo)致硬件出現(xiàn)問題。當(dāng)出現(xiàn)問題后，最怕急躁或是抱怨，我們在 3 個小組中可以算的上出現(xiàn)問題最到的了，電容爆過，芯片燒過，甚至板子莫名其妙不能用，但最后回想，很多都是人為因素造成的，也是可以解決的，關(guān)鍵在于自己有沒有用心去思考出現(xiàn)問題的原因，當(dāng)然也有很多是因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)不足，有了這次的經(jīng)歷，相信對以后也是一個很好的經(jīng)驗(yàn)。 六、 結(jié)束語 隨著大四上快過去，這門課程也即將結(jié)束 ，這算是第一次，從繪制電路板到最后調(diào)試通過，整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)都有自己參與的過程，雖然總感覺自己一路過來也是跌跌撞撞，不過也證明跤摔的多才會讓人印象深刻。相較大四選的其他課程，這門課算是花掉不少時間，但也的確因?yàn)檫@樣才學(xué)到了很多，無論在理論設(shè)計(jì)，還是實(shí)際動手方面，感覺自己都有一定程度的提高。學(xué)習(xí)的過程雖然辛苦，但也充滿不少樂趣和思考。很感謝各位老師和師兄在整個過程中給予的指導(dǎo)和幫助！ 參考文獻(xiàn)： 1.“ 手持式 RFID 讀卡器的研究與實(shí)現(xiàn)”，張妍，電子科技大學(xué)，碩士學(xué)位論文， 2020年 8 月； 2.“主 動式 RFID 閱讀器與車輛識別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，曹世華，北京郵電大學(xué)，碩士學(xué)位論文， 2020 年 9 月； 3.“基于 NRF24E1 的 RFID 系統(tǒng)研究及應(yīng)用”，程敏鋒，蘇州大學(xué)，碩士學(xué)位論文， 2020年 1 月； 4.“ 2_4GHz 無線收發(fā)芯片 nRF24E1 的原理及應(yīng)用”， 吳釗炯 嚴(yán)仍友 ， 廣東工業(yè)大學(xué) ， 2020年 3月； 5.“ RFID 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與碰撞算法研究”，王洪菊，西北工業(yè)大學(xué)，碩士學(xué)位論文， 2020 年 5月； ， AT89S52， MAX232， LM1117， 25LC640的詳細(xì)資料，具體可上相關(guān)公司網(wǎng)站查詢下載