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

　　

【正文】 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。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 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電方式下， RAM 內容被保存，振蕩器凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止 [15]。 圖 控制部分原理圖 西北大學本科畢業(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的 、 、 、 四個引腳 上，用來實現(xiàn)數(shù)據的串行傳輸。 、 、 和 RST 四個管腳組成 ISP 下載電路。 管 腳、 、 T1IN 管腳 相連接。 時鐘電路和復位電路采用經典電路 。 接口 電路 設計 RFID 讀寫器系統(tǒng)與 PC 上位機的通信可通過 RS232 實現(xiàn)， RS232 電平轉換功能選擇 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 機和單片機的發(fā)送數(shù)據線（ TXD）與接收數(shù)據（ 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。這樣即可以實現(xiàn)預定的任務又可以簡化電路設計，節(jié)約了成本 [16]。接口電路如圖 所示 。 圖 RS232 引腳圖和電平轉換電路 西北大學本科畢業(yè)論文 19 第四章 總結與展望 RFID 技術是 本世紀最有前途的應用技術之一， RFID 技術正在日趨完善，其在各領域的應用也越來越廣泛。開發(fā)射頻識別讀寫器具有現(xiàn)實的應用意義。本課題使用符合 ISO/IEC 15693 空中接口標準的高性能、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行了學習研究，取得以下幾方面成績： （ 1） 對 RFID 系統(tǒng)從理論上進行了探討。 在開發(fā)初期，作者大量查 閱了有關射頻識別技術 、 TRF7960 芯片、 S6700 芯片、 AT89S52 微控制器 、 串口通信芯片 以及 ISO 空中接口標準 的中外文資料。 鍛煉了科技文獻檢索在在收集資料中的運用，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。 （ 2） 讀寫器的具體實現(xiàn)。射頻識別系統(tǒng) 能夠成功 實現(xiàn)的關鍵是 讀寫器的設計 。首先， 深入學習了 Protel99SE 等 EDA 軟件在硬件電路 設計 中的應用 。 然后，結合前期學習研究的射頻識別理論知識，逐一開發(fā)設計讀寫器射頻電路、天線、控制電路、通信電路等，經過反反復復修改完 善，最終選擇了一些高性能、低功耗、易實現(xiàn)的芯片，并 找出了閱讀距離最遠，體積最小的 PCB 矩形天線 進行設計。 本 課題重點工作是 完成 讀寫器的硬件電路 設計 。該讀寫器具有可靠性高，功耗低，抗干擾能力強，便于二次開發(fā) 等特點。 （ 3） 研究成果的 測試、 應用情況。 最后根據設計使用 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里面。作品通過 嚴密 測試 ，能夠在 10cm 范圍內有效讀取電子標簽， 各項指標 基本上 滿足要求， 應用到校園一卡通系統(tǒng)中 運行情況 穩(wěn)定 良好。 于作者而言，射頻識別是一項此前從未接觸過的技術，研究開發(fā) 射頻識別讀寫器 具有相當?shù)碾y度 ， 當然 也是十分有意義的。在設 學習研究 的過程中，很好的 鞏固了基礎知識， 鍛煉了 接受 新知識的能力 ， 獨立解決問題的能力及與老師同學交流合作的能力。在整個過程中也積累總結了很多有益的教訓和感悟。下面 提出一些尚待進一步完善的工作。 西北大學本科畢業(yè)論文 20 一步研究反沖突機制 由于時間上的倉促以及水平所限，本論文在實際開發(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簽而只能識別單一的標簽。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之一。 確保本系 統(tǒng)正常、高效、穩(wěn)定運行的前提下，優(yōu)化結構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、藍牙模塊、液晶驅動模塊，在讀寫器上增加液晶顯示屏以便更能直觀的顯示標簽信息，以及增加電源管理程序，進一步降低功耗；優(yōu)化天線線路，進一步提高識別距離。 更多的接口方式 本系統(tǒng)采用了標準的 RS232 接口與上位機進行通信。其他通信方式如RS485 通信適應長距離通信的需要； USB 技術具有熱插拔，高速率的特點，操作方便快捷，應用得越來越廣泛，受 到消費者的歡迎；藍牙通信技術能夠使讀卡器具備無線網絡訪問能力，實現(xiàn) RFID 系統(tǒng)的集中控制功能。將來應研究這些通信方式并應用到射頻系統(tǒng)中，將使我們的 RFID 系統(tǒng)可以以更多種方式與上位機通信。 本課題開發(fā)的 RFID 讀寫器經過測試和實際應用的證明，基本上實現(xiàn)了本文所闡述的設計目標，能夠在校園一卡通系統(tǒng)中得到較好的應用。與同類產品相比，本讀卡器功耗低、 結構簡單、造價低廉 ，而且易于協(xié)議擴展和其他硬件模塊的集成 應用 便于再次開發(fā)。 隨著社會的進步 和信息技術的高速發(fā)展， RFID技術的應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。 西北大學本科畢業(yè)論文 21 致謝 光陰飛逝，回首在西大的四年學習生活，我感慨頗多，心情澎湃。在這段求學旅途中，有太多的人給予 我 莫大的幫助，借此機會向他們一 一 致謝。 首先要向我的畢業(yè)設計指導老師武岳山老師、卜起榮老師致以最衷心的謝意。 在整個畢業(yè)設計期間，兩位老師給予我悉心的指導，武老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的學識、雄闊的視野無不讓我欽佩，在每個禮拜的畢業(yè)設計工作報告中，武老師 都認真的批復并提出改正意見，每次遇到問題，老師都及時解答。卜老師無論是學習上還是生活中都給了我很大的幫助，卜老師在工作中的實事求是 的態(tài)度、在為人處事中 謙虛謹慎的精神，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、趙江波同學 ，在整個設計開發(fā)過程中我們互相學習 ，探討 促進，共同克服道道難關，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、關心過我的人致謝，祝愿你們幸福安康！祝愿西北大學明天更美好。 最后 謹以這篇在我人生歷程中有著重要意義的文章獻給熱愛生活的我。 西北大學本科畢業(yè)論文 23 參考文獻 [1] [德 ]Klaus Finkenzeller 著，陳大才編譯 . 射頻識別（ RFID）技術 [M].電子工業(yè)出版社， 2020. [2] 游戰(zhàn)清 李蘇劍 等編著 . 無線射頻識別技術 （ RFID） 理論與應用 [M].電子工業(yè)出版社， 2020. [3] 黃濤 鄒雪城，等 .13. 56MHz 射頻識別系統(tǒng)性能的優(yōu)化 [J].計算機與數(shù)字工程， . [4] 張沅周 ,向陽 ,陳偉雄 . 基于 MFRC500的 RFID讀寫器設計與實 現(xiàn) [J]. 工業(yè)控制計算機 ,2020. [5] 楊亮 . RFID 閱讀器的硬件設計與實現(xiàn) [J].科技廣場， . [6] 蔣序一 高佩珠 .基于 S6700 芯片和 Tagit 協(xié)議標準的讀寫器 [J].微計算機信息 ,. [7] 耿力 . ISO/IEC 的 RFID 空中接口標準比較分析 [J].標準與技術追蹤 20207：2529 [8]丁智勇 .基于 Windows CE 的 RFID 讀卡器系統(tǒng)設計與實現(xiàn) [D].武漢：武漢理工大學， 2020 [9] ISO/IEC15693 2 、 3. 2020 ( E) . [10] HF Reader System Series 6000 （ S6700 Multi Protocol Transceiver IC RIR6C001A） Reference Guide[S]. Texas Instruments . [11] 汪大卓 ,陳龍 . 基于 S6700 的電子標簽讀寫器的設計 [J]. 杭州電子科技大學學報 ,. [12] 杜雪亮 戴華平 吳烈，無源電感耦合式射頻識別系統(tǒng)天線的設計和優(yōu)化 [J].江南大學學報（自然科學版）， [13] 黃冕，羅志祥 . 基于 RFID 閱讀器的天線設計與實現(xiàn) [J]. 計算機與數(shù)字工程， . [14] 孫育才 王榮興 孫華 . ATMEL 新型 AT89S52 系列單片機及其應用系統(tǒng) [M].清華大學出版者 . [15] ATMEL AT89S52 Chip Data Sheet[S]. Atmel Corporation 2020 [16] 趙雪巖 楊春燕 熊偉 編著 .最新接口器件應用手冊 [M].西安電子科技大學出版社