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W7m$ZA5JdkVWce9APz^FvJzwYWCcyAh*bnxBvaFQH8YHV$amp。3Q3vdWe3YXvbJr XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 2 寫卡軟件設(shè)計 .............................................................................................. 30 系統(tǒng)其它電路的軟件設(shè)計 .......................................................................... 33 串行通信程序設(shè)計 ................................................................................................. 35 4 設(shè)計總結(jié) ............................................................................................................................ 35 基于 RFID 汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計 前言 射頻識別（ Radio Frequency Identification， RFID）技術(shù)是從 20 世紀(jì) 80年代開始走向成熟的一項自動識別技術(shù) ,是當(dāng)前最受人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一，該項技術(shù)既傳統(tǒng)也充滿新意和活力。射頻識別 是 無線電識別的簡稱，即通過無線電波進(jìn)行識別。它源于無線電通信技術(shù)，綜合了現(xiàn)代計算機(jī)智能控制、智能識別、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)，順應(yīng)了計算機(jī)集成制造系統(tǒng)，電子商務(wù)等熱點(diǎn)應(yīng)用的發(fā)展需要。 射頻識別應(yīng)用電磁場 ，以非接觸、無視覺、高可靠的方式傳遞特定識別信息， 由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的日益成熟，使得射頻識別系統(tǒng)的體積大大減少，從而進(jìn)入了實用化階段。 射頻識別技術(shù)具有工作距離大、信息收集處理快捷及較好的環(huán)境適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)， 極大地加速了有關(guān)信息的采集和處理，在近年來獲得了極為迅速的發(fā)展。基于 RFID 的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計是將射頻識別技術(shù)應(yīng)用到汽車防盜系統(tǒng)中的一次成功嘗試。這一系統(tǒng)克服了市場上使用的電池遙控裝置的弱點(diǎn)，能夠有效地達(dá)到汽車防盜的目的。 1 射頻識別技術(shù) 射頻識別系統(tǒng)的組成 一個典型的射頻識別系統(tǒng)由 兩個部分組成，應(yīng)答器（又稱電子標(biāo)簽、射頻卡）、閱讀器（又稱讀寫器、讀卡器），應(yīng)答器應(yīng)置于要識別的物體上或由個人攜帶，應(yīng)答器是信息的載體；閱讀器可以具有讀或讀 /寫功能，這取決于系統(tǒng)所用應(yīng)答器的性能。 射頻識別系統(tǒng)的組成如圖 ： XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 3 圖 射頻識別系統(tǒng)的組成 應(yīng)答器 介紹 應(yīng)答器 [2]是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體，由線圈（天線）和用于存儲有關(guān)應(yīng)用標(biāo)識信息的存儲器及微電子芯片組成?；诓煌膽?yīng)用，對應(yīng)答器的體積、性能等的要求也各不相同。 一般來說應(yīng)答器的主要功能特點(diǎn)有：具有信息 存儲、處理能力 ， 可接收、發(fā)送無線信號，外圍部件少 ,功耗低，能在低電壓下工作；依據(jù)不同需要，具有無線、射頻微波探測器、調(diào)制器，解調(diào)器、控制邏輯及存儲器等 部件 。 應(yīng)答器的主要電氣性能參數(shù)有：工作頻率、讀寫能力、數(shù)據(jù)傳輸速率、信息數(shù)據(jù)存儲量、多應(yīng)答器識讀能力、信息安全性能等。 簡單系統(tǒng)的應(yīng)答器的數(shù)據(jù)不多，大多是序列號碼，在加工芯片時寫入，以后就不能改變。而在很多應(yīng)用中，需要從閱讀器 （讀寫器） 向應(yīng)答器寫入數(shù)據(jù)，為了存儲數(shù)據(jù)，在應(yīng)答器中主要采用三種類型的存儲器： EEPROM、鐵電隨機(jī)存儲器 FRAM 和靜電隨機(jī)存取存儲器 SRAM。 EEPROM 是電感耦合方式中應(yīng)答器主要采用的存儲器，其寫入過程中的功耗大，擦寫壽命約為 10 萬次。 FRAM 是一種新的，非瞬態(tài)存儲技術(shù)。 FRAM 存儲單元的基本原理是鐵電效應(yīng)，即一種材料在不存在的電場情況下，保持其電報化的能力。 閱讀器 介紹 閱讀器應(yīng)能完成下述 幾項 功能：向應(yīng)答器提供射頻能量；從應(yīng)答器中讀出數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù) 至應(yīng)答器中 ；完成數(shù)據(jù)信息處理，并實現(xiàn)應(yīng)用操作；如果需要，應(yīng)能和高層處理應(yīng)用交互。 雖然因頻率范圍、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸方法的不同，各種閱讀器會有很大的區(qū)別和差異，但是所有的閱讀 器在上述功能上是很相似的。 XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 4 閱讀器的組成 結(jié)構(gòu) 如 圖 。圖中各部分的功能簡述如下：發(fā)送通道，對載波信號進(jìn)行功率放大，向應(yīng)答器傳送操作命令及寫數(shù)據(jù)。接收通道 :接 收 應(yīng)答器傳送至閱讀器的響應(yīng)及數(shù)據(jù)。載波產(chǎn)生器：采用晶體振蕩器，產(chǎn)生所需頻率的載波信號，并保證載波信號的頻率穩(wěn)定度。時鐘產(chǎn)生電路：通過分頻器形成工作所需要的各種時鐘。MCU： 微控制器 是 讀寫器工作的核心，完成收發(fā)控制、向應(yīng)答器發(fā)命令及寫數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)讀取與處理、與高層處理應(yīng)用系統(tǒng)的通信等工作。天線：與應(yīng)答器形成耦合交連。 圖 閱讀器的組成 結(jié) 構(gòu)框圖 射頻識別系統(tǒng)的分類 射頻識別系統(tǒng)根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類方法，主要有以下幾種分類： 根據(jù)射頻識別系統(tǒng)的工作頻率（通常把閱讀器發(fā)送信號時使用的頻率稱為射頻識別系統(tǒng)的工作頻率）可以分為： ★ 低頻（ LF），工作頻率低于 135kHz,最常用的是 125kHz； ★ 高頻（ HF），工作頻率為 ； ★ 超 高頻（ UHF），工作頻率為 433MHz、 860MHz960MHz； ★ 微波，工作 頻段為 和 。 根據(jù)應(yīng)答器與閱讀器作用距離的不 同，射頻識別系統(tǒng)可以分為： ★ 密耦合，作用距離為 01cm； ★ 疏耦合，作用距離為 1100cm； ★ 遠(yuǎn)距離，作用距離為 1m以上。 根據(jù)應(yīng)答器的供電方式可以分為： ★ 無源（ passive)，無源應(yīng)答器有內(nèi)裝電池，在閱讀器的范圍之外時，應(yīng)答器處于無源狀態(tài)，在閱讀器的范圍之內(nèi)時，應(yīng)答器從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取其工XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 5 作所需的電能。 ★ 半 無 源（ semipassive)，半 無 源應(yīng)答器裝有電池，但電池僅對應(yīng)答器內(nèi)要求供電維持?jǐn)?shù)據(jù)的電路或應(yīng)答器芯片工作所需的電壓作 輔助 支持，應(yīng)答器電路本身耗電很少。應(yīng)答器未進(jìn) 入工作狀態(tài)前，一直處于休眠狀態(tài)，相當(dāng)于無源應(yīng)答器。當(dāng)進(jìn)入閱讀器的閱讀范圍時，受到閱讀器發(fā)出的射頻能量的激勵，進(jìn)入工作狀態(tài)時，用 于 傳輸通信的射頻能量與無源應(yīng)答器一樣源自閱讀器。 ★ 有源 (active)，有 源應(yīng)答器的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時應(yīng)答器電池的能量供應(yīng)也部分地轉(zhuǎn)換為應(yīng)答器與閱讀器通信所需的射頻能量。 根據(jù)射頻識別系統(tǒng)的基本工作方式可以分為： ★ 雙工系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中 應(yīng)答器的應(yīng)答相應(yīng)號與閱讀器的發(fā)射信號同時存在； ★ 時序系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，閱讀器的電磁場周期性地接通，在這些間隔中應(yīng)答器向閱讀器發(fā) 信號并被識別出來。 射頻識別系統(tǒng)的工作原理 射頻識別系統(tǒng) [1]是利用無線電波對記錄物體進(jìn)行讀寫。射頻識別的距離可達(dá)到幾十厘米至幾米，并且可以傳輸大量的保密信息。 射頻識別系統(tǒng)的基本工作原理是閱讀器加電工作后發(fā)出定向查詢的射頻信號，當(dāng)應(yīng)答器進(jìn)入讀寫器的有效查詢范圍內(nèi)，將自身存儲的電子信息發(fā)送給閱讀器，由應(yīng)答器發(fā)送的應(yīng)答信號經(jīng)閱讀器接收處理后獲得應(yīng)答器所存儲的電子信息。應(yīng)答器中所存儲的電子信息代表了待識別物體的標(biāo)識信息，應(yīng)答器相當(dāng)于待識別物體的身份認(rèn)證 [3]。從而射頻識別系統(tǒng)實現(xiàn)了非接觸物體的識別目的 。 應(yīng)答器與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸 是 通過數(shù)據(jù)在空氣介質(zhì)中以無線電波的形式進(jìn)行的。一般地，我們可以用兩個參數(shù)衡量數(shù)據(jù)在空氣介質(zhì)中的傳播，即數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。 2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 基于射頻識別 (RFID）汽車防盜系統(tǒng)裝置是將射頻識別技術(shù)用于汽車防盜 技術(shù)中。該裝置包括安裝在汽車啟動鑰匙頂部的應(yīng)答器和汽車內(nèi)部控制著汽車發(fā)動機(jī)電子點(diǎn)火系統(tǒng)的 閱讀器。 當(dāng)一個具有正確識別碼的鑰匙插入點(diǎn)火開關(guān)后，汽車才能用正確的方式進(jìn)行啟動。當(dāng) 點(diǎn)火 開關(guān)關(guān)閉時，閱讀器輸出 一 個 125kHz 的充電脈沖到 汽 車鑰匙頂部的應(yīng)答器。應(yīng)答 器接收到這個脈沖信號后就 使 電容器充電，從而使應(yīng)答器發(fā)射 一 個特定的代碼至閱讀XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 6 器，信號的傳輸就發(fā)生在閱讀器的天線和應(yīng)答器的天線之間。閱讀器的控制模塊對此信號進(jìn)行解碼并把它與存儲在微處理器內(nèi)存中的代碼進(jìn)行比較。如果相同，控制模塊便啟動發(fā)動機(jī)的控制程序和點(diǎn)火開關(guān)；只要有一位不相同，系統(tǒng)就會發(fā)出相應(yīng)的報警信息。應(yīng)答器中有 32 個密碼位，因而其信號被其它接收機(jī)截獲也是不可能的。 基于射頻識別的汽車防盜整個裝置是由單片機(jī) 、 射頻卡讀寫電路 、 語音報警電路 、電源監(jiān)控電路 、 存儲器接口電路 、 鍵盤和應(yīng)答器組成。 射頻識別系統(tǒng)硬件 如 圖 21 所示 ： 圖 21 射頻識別系統(tǒng)硬件框圖 基站芯片 U2270B 的簡介 U2270B 是非接觸識別系統(tǒng)中典型的一種低頻讀寫基站芯片，它是應(yīng)答器和微 處理 器之間的接口。一方面負(fù)責(zé)應(yīng)答器和控制器的數(shù)據(jù)通信 ，另一方面向應(yīng)答器傳輸能量、交換數(shù)據(jù) 。 U2270B 主要由電源、放大器、濾波器、振蕩器、施密特觸發(fā)器、激勵器等組成， U2270B的組成框圖 如圖 ： 各引腳功能見表 。 表 U2270B的引腳功能 引腳 代號 功能 引腳 代號 功