【正文】 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(lái)對(duì)我無(wú)微不至的關(guān)懷和不求回報(bào)的愛，是他們給予我物質(zhì)上與精神上的支持，給予我前進(jìn)的動(dòng)力，使我的生活充滿了歡樂(lè)和希望，在此向他們表示深深的感謝！ 再次對(duì)所有幫助過(guò)我的老師、同學(xué)、親人和朋友表示最誠(chéng)摯的謝意！ 40 RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 41 參考文獻(xiàn) [1]郎為民 .射頻識(shí)別 （ RFID）技術(shù) 原理與應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2021 [2]康東 .石喜勤 .李勇鵬等 . 射頻識(shí)別（ RFID）核心技術(shù)與典型應(yīng)用開發(fā)案例 .人民郵電出版社 .2021 [3]游戰(zhàn)清 .李蘇劍等 . 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（ RFID）理論與應(yīng)用 .電子工業(yè)出版社 .2021 [4]慈新新 .王蘇濱 .王碩 . 無(wú)線射頻識(shí)別（ RFID）系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用 .人民郵電出版社 .2021 [5]游戰(zhàn)清 .劉克勝 .張義強(qiáng) .吳谷 . 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（ RFID）規(guī)劃與實(shí)施 .電子工業(yè)出版社 .2021 [6]譚民 .劉禹 .曾 雋芳等 .RFID技術(shù)系統(tǒng)工程及應(yīng)用指南 .北京：機(jī)械工業(yè) 出版社 .2021 [7]張殿東 .無(wú)線射頻識(shí)別（ RFID）技術(shù) .電信技術(shù) . [8]趙玉峰 .無(wú)線射頻識(shí)別 .北京電子 .202112 [9]王曉華 .周曉光 .射頻識(shí)別技術(shù)及其應(yīng)用 .現(xiàn)代電子技術(shù) . 。 還要特別感謝 趙培力 學(xué)長(zhǎng)，他在硬件電路設(shè)計(jì)和調(diào)試方面提供了許多寶貴的意見。但是，本實(shí)現(xiàn) 方案也存在缺點(diǎn)，那就是識(shí)別距離太小，最大的識(shí)別距離也只有 。在系統(tǒng)正常工作的情況下測(cè)量了系統(tǒng)的最大識(shí)別距離，在一定的工作距離下測(cè)量了系統(tǒng)的識(shí)別率。研究了電感耦合 RFID 系統(tǒng)的工作原理，本系統(tǒng)的兩個(gè)重要原理是電感耦合原理和負(fù)載調(diào)制原理，并且，借助這兩個(gè)原理設(shè)計(jì)了射頻識(shí)別系統(tǒng)的總體方案， 和各部分的硬件電路。 本論文對(duì)常見的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)作了介紹， 詳細(xì)介紹了射頻識(shí)別技術(shù) ，重點(diǎn)是借助電感耦合原理和負(fù)載調(diào)制原理，實(shí)現(xiàn)了電子標(biāo)簽和閱讀器的設(shè)計(jì)。 近幾年它成了 國(guó)內(nèi)外 研究的熱點(diǎn)。 36 RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) 表 51 識(shí)別距離： 2cm 測(cè)試次數(shù) 電子標(biāo)簽編碼 閱讀器識(shí)別結(jié)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(jié)論是：在距離為 2cm 的情況下，識(shí)別的正確率為 100%。 系統(tǒng)識(shí)別 正 確率的測(cè)量 閱讀器加上正常的工作電壓，將閱讀器線圈和電子標(biāo)簽線圈之間的距離設(shè)置為 2cm，改變電子標(biāo)簽的撥碼開關(guān)的值，觀察閱讀器的顯示 結(jié)果。然后將電子標(biāo)簽從遠(yuǎn)處慢慢靠近閱讀器的天線，當(dāng)閱讀器的二極管顯示電子標(biāo)簽的值時(shí)，停止電子標(biāo)簽的移動(dòng)，此時(shí)測(cè)量閱讀器的天線和電子標(biāo)簽天線之間的距離記做 D， D 就是此射頻識(shí)別系統(tǒng)的最大識(shí)別距離。調(diào)試完成后測(cè)得系統(tǒng)工作的頻率為 117KHZ。使用示波器顯示電子標(biāo)簽天線上的波形，調(diào)節(jié)可變電阻 R2，當(dāng)電子標(biāo)簽的輸出波形的振幅達(dá)到最大時(shí)，線圈已經(jīng) 達(dá)到了諧振，此時(shí)停止調(diào)節(jié) R2。電子標(biāo)簽的天線兩端輸出的是正弦波。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(diào)系統(tǒng)的工作頻率。 32 RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 芯片 PT2272 構(gòu)造的解碼電路 此射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作過(guò)程 如圖 所示 圖 射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作流程 最終電子標(biāo)簽的實(shí)物圖如圖 所示 ，閱讀器的實(shí)物圖如圖 所示： 第 四 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 33 圖 電子標(biāo)簽實(shí)物圖 圖 閱讀器實(shí)物圖 34 RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第五章 射頻識(shí)別系統(tǒng)的調(diào)試和測(cè)試 35 第五章 射頻識(shí)別系統(tǒng)的調(diào)試和測(cè)試 本章內(nèi)容是系統(tǒng)的調(diào)試與測(cè)試，包括線圈耦合調(diào)試和系統(tǒng) 最大識(shí)別距離的測(cè)量，并且在一定距離下，系統(tǒng)識(shí)別正確率的測(cè)量。因?yàn)?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(lái)顯示編碼值。由于 PT2272 需要和PT2262 配對(duì)才能使用，在電子標(biāo)簽電路中，我們將 PT2262 的 1 腳到 8 腳都懸空沒(méi)接，所以解碼芯片 PT2272 在接入電路的時(shí)候要注意這一點(diǎn)，也要將 PT2272 的1 腳到 8 腳懸空。最后進(jìn)入到 LM311 比較器中進(jìn)行比較得到 PT2262 的編碼信號(hào)。從低通濾波器輸出的波如圖 所示。圖 的波形要經(jīng) 過(guò)檢波二極管 D3 檢波，如果不進(jìn)行檢波而直接進(jìn)行濾波的話，那么濾波的結(jié)果就成了零。但是，當(dāng) PT2262 工作以后，它就會(huì)有輸出，而它的輸出就可以改變閱讀器天線的負(fù)載。 D1 直接接到閱讀器的天線上。二 極管 D3 為 IN60 作檢波使用。解調(diào)的具體電路如圖 所示。 第 四 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 29 解調(diào)電路 電子標(biāo)簽的調(diào)制方式選用的是負(fù)載調(diào)制，使用編碼信號(hào)來(lái)控制三極管的通斷來(lái)改變電子標(biāo)簽的負(fù)載，也就相當(dāng)于改變了閱讀器天線的負(fù)載，改變了閱讀器天線上的電壓。 圖 驅(qū)動(dòng)芯片所構(gòu)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。 TC4423 芯片的工作電壓范圍是 至 18V。如果選用分立的原件來(lái)構(gòu)造這個(gè)放大電路那么電路要相對(duì)復(fù)雜，并且要涉及到阻抗匹配的問(wèn)題，這樣設(shè)計(jì)起來(lái)是很麻煩的。因?yàn)檎袷庪娐份敵龅姆讲](méi)有經(jīng)過(guò)放大，驅(qū)動(dòng)能力很弱，不能夠用來(lái)驅(qū)動(dòng)天線諧振。 3 腳輸出的波形如圖 所示。但是此時(shí) 555 內(nèi)部的放電三極管（如圖 所示）將導(dǎo)通，此時(shí)電容C3 通過(guò) R2 和 R3 開始放電，當(dāng)電容 C3 的上端電壓降低到 1VCC/3 時(shí)， 555 的第3 腳的電平開始反轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，放電結(jié)束后 555 內(nèi)部放電三極管截止， VCC 開始通過(guò) R R3 和 R2 對(duì) C3 開始充電，當(dāng) C3 兩端的電壓達(dá)到 2VCC/3 時(shí)， 555芯片的第 3 腳輸出低電平。通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻 R2 可以改變輸出方波頻率。系統(tǒng)中使用的電路如圖 所示。 我們采用 555 芯片來(lái)來(lái)構(gòu)造振蕩電路， 555 芯片構(gòu)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。并且電路 第 四 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 27 中存在分布電容，它對(duì)電路的影響是不能忽視的。所以使用有源晶振構(gòu)成的振蕩電路不合適。 發(fā)射模塊的設(shè)計(jì) 發(fā)射模塊的主要部分就是振蕩電路，振蕩電路可以使用有源晶振產(chǎn)生也可以使用 LC 振蕩電路來(lái)產(chǎn)生。 圖 電子標(biāo)簽部分電路， 閱讀器的設(shè)計(jì) 閱讀器由發(fā)射模塊、解調(diào)電路和解碼電路組成。 S8050 的集電極接整流橋的正端，發(fā)射極接的是地，而基極接的是編碼芯片 PT2262 的輸出。當(dāng)編碼為低電平時(shí)，三極管 S8050 的集電極和發(fā)射極之間是斷開的，電子標(biāo)簽天線的負(fù)載就變小，那么閱讀器天線上的電壓就變大。模擬開關(guān)選用三極管 S8050。我們可以使用模擬開關(guān)的方法來(lái)改變次級(jí)線圈兩端 的負(fù)載。在此系統(tǒng)中使用的是電感耦合，電感耦合可以看成是變壓器模型，閱讀器的天線可以看作是變壓器的初級(jí)線圈，電子標(biāo)簽的天線可以看作是變壓器的次級(jí)線圈。本識(shí)別系統(tǒng)采用負(fù)載調(diào)制。當(dāng)撥碼開關(guān)的數(shù)值為 1101 時(shí)， Dout 的輸出波形如圖 所示 第 四 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 25 圖 編 碼芯片電路。編碼芯片電路如圖 所示。因?yàn)榇俗R(shí)別系統(tǒng)的工作頻率在 125KHz 左右，所以編碼寬度要相對(duì)大一些，這樣在調(diào)制好以后，更容易解調(diào)。編碼有效位接地，使其一直有效。四位的數(shù) 據(jù)通過(guò)四位撥碼開關(guān)來(lái)進(jìn)行輸入。在圖 中 U 和地之間的電壓就為 5v。電容的后面并聯(lián)了一個(gè) 5V 的穩(wěn)壓二極管，這樣就將直流電壓穩(wěn)定在了 5v。為了讓整流橋輸出的電壓更穩(wěn)定，我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路的時(shí)候加入了大小為 10uf 的電解電容和一個(gè) 的普通電容，將它們并聯(lián)在整流橋的兩端。具體電路如圖 所示。由于 T1 上的信號(hào)是正弦信號(hào)，這樣的過(guò)程會(huì)不斷的重復(fù)出現(xiàn)， R1 上就會(huì)有持續(xù)的直流電壓存在。電路構(gòu)成了 T D R1 和D4 的導(dǎo)通回路。如圖 所示 第 四 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 23 圖 用整流橋進(jìn)行整流 在 T1 的正半周期內(nèi)，二極管 D1 和 D3 加上了正向電壓，此時(shí) D1 和 D3 導(dǎo)通，而對(duì)于 D2 和 D4 相當(dāng)于加了一個(gè)反向的電壓，此時(shí) D2 和 D4 截止，電路構(gòu)成了 TD1 、 R1 和 D3 的導(dǎo)通回路。 但是， 圖 簡(jiǎn)單的整流電流模型 上圖的整流模型不足以提供穩(wěn)定的直流電壓，并且電壓值也不夠要求。 一個(gè)簡(jiǎn)單的方法就是將二極管和電子標(biāo)簽的天線串聯(lián)，結(jié)果就是只有在一個(gè)方向上有電流流過(guò)二極管，然后再加一個(gè)電容來(lái)儲(chǔ)存這個(gè)電流，通過(guò)電容的周期性的放電，就可以提供直流電流了。二極管的典型特征就是單向?qū)ㄌ匦?。而電子?biāo)簽需要的工作電壓是直流的，所以需要一個(gè)模塊來(lái)將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流的。 電源模塊 電子標(biāo)簽采用的是無(wú)源的，工作電壓是通過(guò)電感耦合的方式從閱讀器得到。微調(diào)閱讀器的發(fā)射頻頻率，通過(guò)該回路的諧振，使電子標(biāo)簽的線圈兩端電壓達(dá)到最大。經(jīng)計(jì)算得電容的大小為 。 L 為線圈的電感， C 為線圈兩端并聯(lián)的電容。閱讀器的發(fā)射輸出端采用發(fā)射線圈和電容并聯(lián)構(gòu)成諧振回路。 耦合線圈諧振計(jì)算 電子標(biāo)簽的能量是通過(guò)電感耦合從閱讀器得到的，電磁場(chǎng)由閱讀器的天線線圈產(chǎn)生，這種磁場(chǎng)穿過(guò)線圈橫截面和線圈周圍的空間，因?yàn)槭褂玫念l率較低，所以電磁波的波長(zhǎng)比閱讀器和電子標(biāo)簽之 間的距離大的多，可以把閱讀器和電子標(biāo)簽之間的磁場(chǎng)看作是交變磁場(chǎng)。 管腳功能 ： PT2262 管腳說(shuō)明 ，如表 41： 表 41 PT2262 管腳說(shuō)明 名稱 管腳 功能 A0A11 1 1013 地址管腳 ,用于進(jìn)行地址編碼 ,可置為“ 0”，“ 1”，“ f” (懸空 ) D0D5 7 1013 數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為 “ 1” 即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉 Vcc 18 電源正端（＋） Vss 9 電源負(fù)端（－） TE 14 編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效； OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率； OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端 VT 17 編碼輸出端 在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢， PT2272 管腳說(shuō) 明，如表 42： 第 四 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 21 表 42 PT2272 管腳說(shuō)明 名稱 管腳 功能 A0A11 1 1013 地址管腳 ,用于進(jìn)行地址編碼 ,可置為“ 0