【導讀】用而出現(xiàn)的一項先進的自動識別和數(shù)據(jù)采集技術。它的最大優(yōu)勢就是非接觸性。可以無需人工干預完成識別工作。個部分包括天線、閱讀器和電子標簽的作用。設計了射頻識別系統(tǒng)的總體方案和。進行了射頻識別系統(tǒng)的電路調試，進行了系統(tǒng)識別距離的。結果表明，本文設計的基于電感耦合的RFID系。統(tǒng)可以正確工作。該論文對今后進行射頻識別系統(tǒng)開發(fā)的工作有一定的參考意義。第四章系統(tǒng)實現(xiàn).

　　

【正文】 果使用 LC 振蕩電路來實現(xiàn)的話，電路相對較復雜 ,頻率調節(jié)不方便。并且電路 第 四 章 系統(tǒng)實現(xiàn) 27 中存在分布電容，它對電路的影響是不能忽視的?？傮w來說 LC 振蕩電路不易實現(xiàn)。 我們采用 555 芯片來來構造振蕩電路， 555 芯片構成的振蕩電路可以產(chǎn)生正弦波、方波和三角波，可以根據(jù)需要自己選擇。 555 芯片構造的振蕩電路的最大優(yōu)點是頻率可以調節(jié)，并且 555 芯片構造的振蕩電路結構簡單，運行時性能穩(wěn)定，調整方便、價格低廉。系統(tǒng)中使用的電路如圖 所示。電路只要加上 5V 電壓，555 芯片的 3 腳就能輸出方波。通過調節(jié)可變電阻 R2 可以改變輸出方波頻率。接通電源后電容 C3 開始充電，當電容 C3 上端的電壓達到 2vcc/3 時 555 的 3 端將輸出低電平。但是此時 555 內部的放電三極管（如圖 所示）將導通，此時電容C3 通過 R2 和 R3 開始放電，當電容 C3 的上端電壓降低到 1VCC/3 時， 555 的第3 腳的電平開始反轉變?yōu)楦唠娖?，放電結束后 555 內部放電三極管截止， VCC 開始通過 R R3 和 R2 對 C3 開始充電，當 C3 兩端的電壓達到 2VCC/3 時， 555芯片的第 3 腳輸出低電平。如此的過程重復出現(xiàn)， 555 芯片的第 3 腳就能輸出穩(wěn)定的方波。 3 腳輸出的波形如圖 所示。 圖 使用 555 芯片構造的振蕩電路 28 RFID 自動識別系統(tǒng)設計 圖 555 芯片振蕩電路的輸出波形 如果將振蕩電路的輸出直接的接到天 線上的話，即使天線諧振，電子標簽的天線上電壓也會有點低，不足以提供電子標簽的工作電壓。因為振蕩電路輸出的方波沒有經(jīng)過放大，驅動能力很弱，不能夠用來驅動天線諧振。所以在振蕩電路的后面加個功率放大電路來增加驅動能力。如果選用分立的原件來構造這個放大電路那么電路要相對復雜，并且要涉及到阻抗匹配的問題，這樣設計起來是很麻煩的。為了更方便的實現(xiàn)放大功能，同時也簡化電路的復雜度，選用驅動芯片TC4423 來對振蕩電路的輸出方波進行放大。 TC4423 芯片的工作電壓范圍是 至 18V。 TC4423 的放大電路連接簡單，不需 要考慮匹配問題，具體電路如圖 所示。 圖 驅動芯片所構成的放大電路 TC4423 的 1 腳和 8 腳是懸空不接的， 2 腳是 A 路通道的輸入， 7 是 A 路通道的輸出。 3 為地端， 6 腳為電源端， 4 和 5 腳是 B 路通道的輸入和輸出，此電路中B 路通道沒有使用。 第 四 章 系統(tǒng)實現(xiàn) 29 解調電路 電子標簽的調制方式選用的是負載調制，使用編碼信號來控制三極管的通斷來改變電子標簽的負載，也就相當于改變了閱讀器天線的負載，改變了閱讀器天線上的電壓。 要想把負載調制信號解調出來，首先要把調制信號通過二極管檢波，然后經(jīng)過低通濾波器，將濾波器輸出 的信號放大，最后進入比較器，還原出編碼信號。解調的具體電路如圖 所示。 圖中的 LM358 作為放大芯片使用，可以提供兩級放大， LM311 是比較器芯片。二 極管 D3 為 IN60 作檢波使用。 D1 和 D2 為 IN4148 二極管，它們的作用是限幅。 D1 直接接到閱讀器的天線上。當 PT2262 不工作的時候，閱讀器天線上的波形如圖 所示，是一個穩(wěn)定的正弦波。但是，當 PT2262 工作以后，它就會有輸出，而它的輸出就可以改變閱讀器天線的負載。 PT2262 開始工作以后，閱讀器天線上的波形變?yōu)閳D 所示。圖 的波形要經(jīng) 過檢波二極管 D3 檢波，如果不進行檢波而直接進行濾波的話，那么濾波的結果就成了零。檢波后的輸出要進入低通濾波器如圖中的 R15 和 C11 就組成了一個低通濾波器，圖 使用了兩個低通濾波器。從低通濾波器輸出的波如圖 所示。然后經(jīng)過兩級放大器放大，波形沒變，只是它的幅度發(fā)變大了。最后進入到 LM311 比較器中進行比較得到 PT2262 的編碼信號。 LM311 的輸出波形如圖 所示 30 RFID 自動識別系統(tǒng)設計 圖 解調電路 圖 編碼芯片工作時閱讀器天線波形 圖 B 編碼芯片工作時閱讀器天線波形 第 四 章 系統(tǒng)實現(xiàn) 31 圖 C 低通濾波器的輸出波形 圖 解調電路的輸出波形 解碼電路的設計 在閱讀器電路設計中，采用專用的解碼芯片進行解碼。由于 PT2272 需要和PT2262 配對才能使用，在電子標簽電路中，我們將 PT2262 的 1 腳到 8 腳都懸空沒接，所以解碼芯片 PT2272 在接入電路的時候要注意這一點，也要將 PT2272 的1 腳到 8 腳懸空。 PT2262 芯片接入的振蕩電路的電阻大小是 ，與之對應在PT2272 中要接入 820K 的電阻，如果接入其它的電阻，那么 PT2272 就不能工作。因為 PT2262 的編碼數(shù)據(jù)是四位的，在解碼芯片中使用四位的發(fā)光二極管來顯示編碼值。具體電路如圖 所示。 32 RFID 自動識別系統(tǒng)設計 圖 芯片 PT2272 構造的解碼電路 此射頻識別系統(tǒng)的工作過程 如圖 所示 圖 射頻識別系統(tǒng)的工作流程 最終電子標簽的實物圖如圖 所示 ，閱讀器的實物圖如圖 所示： 第 四 章 系統(tǒng)實現(xiàn) 33 圖 電子標簽實物圖 圖 閱讀器實物圖 34 RFID 自動識別系統(tǒng)設計 第五章 射頻識別系統(tǒng)的調試和測試 35 第五章 射頻識別系統(tǒng)的調試和測試 本章內容是系統(tǒng)的調試與測試，包括線圈耦合調試和系統(tǒng) 最大識別距離的測量，并且在一定距離下，系統(tǒng)識別正確率的測量。 線圈耦合調試 電路在電路板上連接好以后，受電路板、導線等因素的影響，電路的一些初始參數(shù)可能就不能使用了。在此系統(tǒng)中的線圈耦合部分很容易受到這種因素的干擾，所以電路連接好以后，還需要微調系統(tǒng)的工作頻率。通過調節(jié)振蕩電路中的可變電阻 R2（如圖 ）來改變系統(tǒng)的工作頻率。電子標簽的天線兩端輸出的是正弦波。在調試電路的過程中，使用的工具是示波器。使用示波器顯示電子標簽天線上的波形，調節(jié)可變電阻 R2，當電子標簽的輸出波形的振幅達到最大時，線圈已經(jīng) 達到了諧振，此時停止調節(jié) R2。系統(tǒng)調試完成。調試完成后測得系統(tǒng)工作的頻率為 117KHZ。 系統(tǒng)識別距離的測量 將閱讀器加上工作電壓，讓其工作。然后將電子標簽從遠處慢慢靠近閱讀器的天線，當閱讀器的二極管顯示電子標簽的值時，停止電子標簽的移動，此時測量閱讀器的天線和電子標簽天線之間的距離記做 D， D 就是此射頻識別系統(tǒng)的最大識別距離。經(jīng)多次測量得 D=3cm。 系統(tǒng)識別 正 確率的測量 閱讀器加上正常的工作電壓，將閱讀器線圈和電子標簽線圈之間的距離設置為 2cm，改變電子標簽的撥碼開關的值，觀察閱讀器的顯示 結果。具體的結果如表 51 所示。 36 RFID 自動識別系統(tǒng)設計 表 51 識別距離： 2cm 測試次數(shù) 電子標簽編碼 閱讀器識別結果 1 0000 0000 2 0001 0001 3 0010 0010 4 0011 0011 5 0100 0100 6 0101 0101 7 0110 0110 8 0111 0111 9 1000 1000 從上表 54 我們可以得到的結論是：在距離為 2cm 的情況下，識別的正確率為 100%。第六章 總結 37 第六章 總結 射頻識別技術是自動識別的高級形式， 它的最大優(yōu)勢是非接觸性 識別，可以無需人工干預地完成識別工作，有很廣闊的應用前景。 近幾年它成了 國內外 研究的熱點。國外發(fā)達國家在這方面的研究 比我們起步要早，近幾年我國在這方面也在積極努力地 研究。 本論文對常見的自動識別技術作了介紹， 詳細介紹了射頻識別技術 ，重點是借助電感耦合原理和負載調制原理，實現(xiàn)了電子標簽和閱讀器的設計。 首先 ，詳細介紹了射頻識別技術，包括：射頻識別技術的發(fā)展、應用領域、識別優(yōu)勢。研究了電感耦合 RFID 系統(tǒng)的工作原理，本系統(tǒng)的兩個重要原理是電感耦合原理和負載調制原理，并且，借助這兩個原理設計了射頻識別系統(tǒng)的總體方案， 和各部分的硬件電路。 本系最容易受干擾的部分是電感耦合部分，因為受電路板上導線、器件等因素的影響，初始設計的工作頻率就不能工作了，需要調試電路。在系統(tǒng)正常工作的情況下測量了系統(tǒng)的最大識別距離，在一定的工作距離下測量了系統(tǒng)的識別率。最終的結果表明本文設計的電感耦合型射頻識別系統(tǒng)是可行的。但是，本實現(xiàn) 方案也存在缺點，那就是識別距離太小，最大的識別距離也只有 。 38 RFID 自動識別系統(tǒng)設計 致謝 39 致謝 值此論文完成之際，首先向我的導師周端 教授表示最誠摯的感謝和無比的敬意！在我的論文撰寫 和修改的過程中，周老 師都傾注了大量的心血，并提出了許多寶貴的意見。 還要特別感謝 趙培力 學長，他在硬件電路設計和調試方面提供了許多寶貴的意見。 同時也要感謝 EII412 實驗室的同學，在學習的過程中，他們給了我很大的幫助。 最后，我要深深的感謝我的父母、兄弟姐妹和親戚朋友，感謝他們多年來對我無微不至的關懷和不求回報的愛，是他們給予我物質上與精神上的支持，給予我前進的動力，使我的生活充滿了歡樂和希望，在此向他們表示深深的感謝！ 再次對所有幫助過我的老師、同學、親人和朋友表示最誠摯的謝意！ 40 RFID 自動識別系統(tǒng)設計 參考文獻 41 參考文獻 [1]郎為民 .射頻識別 （ RFID）技術 原理與應用 .北京：機械工業(yè)出版社 .2021 [2]康東 .石喜勤 .李勇鵬等 . 射頻識別（ RFID）核心技術與典型應用開發(fā)案例 .人民郵電出版社 .2021 [3]游戰(zhàn)清 .李蘇劍等 . 無線射頻識別技術（ RFID）理論與應用 .電子工業(yè)出版社 .2021 [4]慈新新 .王蘇濱 .王碩 . 無線射頻識別（ RFID）系統(tǒng)技術與應用 .人民郵電出版社 .2021 [5]游戰(zhàn)清 .劉克勝 .張義強 .吳谷 . 無線射頻識別技術（ RFID）規(guī)劃與實施 .電子工業(yè)出版社 .2021 [6]譚民 .劉禹 .曾 雋芳等 .RFID技術系統(tǒng)工程及應用指南 .北京：機械工業(yè) 出版社 .2021 [7]張殿東 .無線射頻識別（ RFID）技術 .電信技術 . [8]趙玉峰 .無線射頻識別 .北京電子 .202112 [9]王曉華 .周曉光 .射頻識別技術及其應用 .現(xiàn)代電子技術 .