【正文】 ”，“ 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（－） DIN 14 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來(lái)自接收模塊輸出端 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 解碼有效確認(rèn)輸出端 （常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)） 使用注意事項(xiàng)： PT2262 和 PT2272 的地址碼只有完全相同才能配對(duì)使用，要不然就不能完成編碼、解碼工作。編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片 PT2272 接收到兩次完全相同的碼字后才開始解碼， VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。 20 RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) PT2262/PT2272 芯片簡(jiǎn)介 PT2262/PT2272 是一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價(jià)格的通用編碼和解碼芯片 PT2262/PT2272 最多可有 12 位 (A0A11)三態(tài)地址端管腳 (懸空 ， 接高電平 ，接低電平 )， 任意組合可提供 531441 地址碼。其中 6 腳稱閾值端 (TH)，是上比較器的輸入； 2 腳稱觸發(fā)端 (TR)，是下比較器的輸入； 3 腳是輸出端 (Vo)，它有 0 和 1兩種狀態(tài)，由輸入端所加的電平?jīng)Q定； 7 腳是放電端 (DIS)，它是內(nèi)部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸 入端的狀態(tài)決定； 4 腳是復(fù)位端 (MR)，加上低電平時(shí)可使輸出為低電平； 5 腳是控制電壓端 (Vc)， 可用它改變上下觸發(fā)電平值； 8 腳是電源端， 1 腳是地端。由于它工作可靠、使用 方便、價(jià)格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中， 555 集成電路內(nèi)部有幾十個(gè)元器件，有分壓器、比較器、基本 RS 觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，電路比較復(fù)雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。但后來(lái)經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)控制外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計(jì)量檢測(cè)。 電子標(biāo)簽 框圖如圖 所示 圖 電子標(biāo) 簽框圖 18 RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) 閱讀器框圖如圖 所示 圖 閱讀器框圖 第 四 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 19 第四章 系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn) 本章內(nèi)容是系統(tǒng)的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)，包括電子標(biāo)簽和閱讀器的具體設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 閱讀器的組成：振蕩電路、放大電路、解調(diào)電路、解碼電路等。我們可以使用直徑不大于 1mm 的漆包線或帶有絕緣皮的導(dǎo)線密繞 10 圈制成，天線的直徑可以選擇 左右，繞成空心的。所以最終選擇系統(tǒng)工作在低頻段，低頻系統(tǒng)的典型工作頻率是 125KHZ、 225KHZ 和 ，我們選取工作頻率為 125KHZ。如果選取頻率較高，電路就會(huì)相對(duì)復(fù)雜，并且功耗就大。 經(jīng)上比較，選擇方案二的調(diào)制方法。這就是負(fù)載調(diào)制。電子標(biāo)簽的線圈可以等效到閱讀器的線圈上。 調(diào)制方案選擇 方案一：直接調(diào)制 直接使用 FSK 或 ASK 調(diào)制，這樣的調(diào)制電路復(fù)雜，所以電路的功耗就會(huì)相對(duì)大一點(diǎn)，這對(duì)于無(wú)源電子標(biāo)簽來(lái)說，功耗太大是不行的。 16 RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 方案二電路結(jié)構(gòu) 因?yàn)樵诖?次識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電子標(biāo)簽采用的是無(wú)源電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽的工作能量是通過耦合得到，這樣的能量很有限，不足以驅(qū)動(dòng)單片機(jī)這樣的芯片。 圖 方案一的電路結(jié)構(gòu) 方案二： 如圖 所示，此系統(tǒng)不采用單片機(jī)進(jìn)行編碼和解碼，而是采用通用的編碼芯片 PT2262 和解碼芯片 PT2272,，使用發(fā)光二極管來(lái)顯示電子標(biāo)簽的四位撥碼開關(guān)的信息 。電子標(biāo)簽的主要組成部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)、 調(diào)制電路等。單片機(jī)用來(lái)編碼和解碼 ，并用數(shù)碼管來(lái)顯示電子標(biāo)簽的信息。 第 三 章 射頻識(shí)別系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 15 第三章 射頻識(shí)別系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本章的內(nèi)容是系統(tǒng)整體方案的選擇，以及調(diào)制方案和系統(tǒng)工作頻率的選取。缺點(diǎn)是：價(jià)格太高。但是它的天線發(fā)射出的仍然是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無(wú)線電波，工作原理和低頻的標(biāo)簽完全相同，所以它同樣是電感耦合型的電子標(biāo)簽，它的工作天線同樣是線圈型的。缺點(diǎn)是：存儲(chǔ)數(shù)量較少、速度慢、識(shí)別距離近。其實(shí) RFID 技術(shù)首先是在低頻得 到廣泛應(yīng)用和推廣的。 按電子標(biāo)簽的工作頻率 （ 1）低頻標(biāo)簽 低頻標(biāo)簽的工作頻率較低，工作頻率范圍為 30KHZ 到 300KHZ，是型的電感耦合型標(biāo)簽，它的天線一般為線圈型天線。無(wú)源電子標(biāo)簽的使用壽命較長(zhǎng)、識(shí)別距離相對(duì)有源標(biāo)簽的要近。 （ 2）無(wú)源標(biāo)簽 無(wú)源電子標(biāo)簽就是指電子標(biāo)簽內(nèi)部沒有電池提供工作電壓。這種電子標(biāo)簽的工作距離相對(duì)較遠(yuǎn)，但是使用壽命較短、體積較大、成本較高、需要定期更換電池。根據(jù)分類的方式不同，電子標(biāo)簽可以分為不同的類型。總 的 來(lái)說 對(duì) 電子標(biāo)簽要具有一定的基本要求：具有一定的存儲(chǔ)容量；一定的工作環(huán)境下，標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)可以被讀出也可以被寫 入 [4]。電子標(biāo)簽附著在物體對(duì)象上，就可以對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別。標(biāo)簽芯片的作用是，對(duì)天線接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼等處理，同時(shí)將自身的信息進(jìn)行編碼、調(diào)制。 電子標(biāo)簽的主要組 成部分是耦合天線和標(biāo)簽芯片如圖 。 電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽 （又稱應(yīng)答器） 作為射頻識(shí)別系統(tǒng)組成部分，它的作用也是不言而喻的。常見的分離式閱讀器有固定式閱讀器，而典型的集成式閱讀器有手持閱讀器。 圖 電感耦合型 RFID 系統(tǒng)閱讀器的高頻接口部分 閱讀器的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的功能需求以及不同設(shè)備制造商的生產(chǎn)習(xí)慣，閱讀器有 不同的結(jié)構(gòu)與外觀形式。 對(duì)于電感耦合的 RFID 體統(tǒng)，因?yàn)楣ぷ黝l率較低，所以閱讀器的高頻接口部分電路比較簡(jiǎn)單。高12 RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) 頻接口模塊主要由發(fā)送器和接收器組成。信號(hào)控制和處理模塊通常采用 ASIC 組件和微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。此外，閱讀器還需要發(fā)射電磁能量的天線。 閱讀器的組成、 雖然各種射頻識(shí)別系統(tǒng)在耦合方式、通信方式、數(shù)據(jù)傳輸方式以及工作頻率的選擇上存在著很大的區(qū)別，但是， RFID 閱讀器的組成基本相同。超高頻的發(fā)射功率較大，頻率較高，所以系統(tǒng)的識(shí)別距離較大。低頻和高頻閱讀器的發(fā)射功率較小，頻率較低，所以系統(tǒng)的識(shí)別距離就較小。閱讀器的功率 直接 影響射頻識(shí)別的距離。它可以單獨(dú)具有讀寫、顯示、數(shù)據(jù)處理等功能，也可以與其他的系統(tǒng)聯(lián)合使用來(lái)完成對(duì)電子標(biāo)簽的操作 [3]。總結(jié)起來(lái)閱讀器的功能是：完成與電子標(biāo)簽之間的通信；對(duì)需要傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、 第 二 章 射頻識(shí)別技術(shù)工作原理 11 解碼；對(duì)需要傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密；同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽，要有防碰撞功能。在射頻識(shí)別系統(tǒng)工作過程中，通常由閱讀器在一個(gè)區(qū)域內(nèi)發(fā)送射頻能量形成電磁場(chǎng)。 閱讀器 在無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)中，閱讀器是主要的組成部分之一。在電感耦合 RFID 系統(tǒng)中主要使用環(huán)形天 線。所以天線的設(shè)計(jì)和選擇要符合一定的條件：天線線圈的電流 達(dá)到最大，以便產(chǎn)生最大的磁通量；要有一定的帶寬，保證信號(hào)的調(diào)制不會(huì)互相干擾；功率匹配，這樣能夠最大限度利用磁通量。所以，天線是發(fā)射電磁波和接收電磁波的重要無(wú)線電設(shè)備，可以說沒有天線就沒有無(wú)線電通信 [1]。無(wú)線電發(fā)射模塊發(fā)射射頻信號(hào)，通過電纜輸送到天線上面，天線將射頻信號(hào)以電磁波的形式輻射出去。對(duì)于電子標(biāo)簽和閱讀器而言，天線是它們之間的空間接口。下面對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分進(jìn)行說明。 第 二 章 射頻識(shí)別技術(shù)工作原理 9 圖 負(fù)載調(diào)制電路 圖 負(fù)載固定時(shí)閱讀器天線的波形 圖 負(fù)載變化時(shí)閱讀器天線的波形 射頻識(shí)別系 統(tǒng)的組成 射頻識(shí)別是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，一個(gè)射頻識(shí)別系統(tǒng)至少包括閱讀器、天線和電子標(biāo)簽。上面的過程就是負(fù)載調(diào)制過程。只要后一級(jí)的負(fù)載發(fā)生變化，天線 1 上的電壓就會(huì)發(fā)生變化，負(fù)載周期性變化，那么天線 1 上的電壓也是周期性變化。如果 V2 不工作的話，天線 1 上的振蕩信號(hào)是穩(wěn)定的如圖 所示。下面通過舉一個(gè)例子來(lái)具體說明一下，如圖 所示。 負(fù)載調(diào)制原理 在電感耦合型射頻識(shí)別系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽的編碼信息需要調(diào)制以后，才能使用天線發(fā)射出去，負(fù)載調(diào)制是常用的一種調(diào)制方法。常見的作用距離是 1020cm。通過這種耦合的方式，閱讀器可以對(duì)電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制 [1]。如圖 所示。電感耦合方式的電子標(biāo)簽幾乎都是無(wú) 源的，電子標(biāo)簽工作的所有能量都是由閱讀器發(fā)送的電磁能量提供。 所謂的電感耦合實(shí)際上是從電子標(biāo)簽和閱讀器之間的通信及能量傳輸方式而言的。電感耦合 RFID 系統(tǒng)的工作原理：由閱讀器的發(fā)射電路通過天線發(fā)射某一 特定頻率的射頻信號(hào)，形成閱讀器的有效識(shí)別區(qū)域。在本次設(shè)計(jì)中使用的是電感耦合。 電感耦合 RFID 系統(tǒng)工作原理 電感耦合原理 電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過天線架起空間電磁波傳輸?shù)耐ǖ馈? 6 RFID 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第五章 對(duì) 射頻識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試，包括系統(tǒng)的線圈耦合的調(diào)試和正確率、最大識(shí)別距離的測(cè)量。 第三章 射頻識(shí)別系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，包括整體方案的選擇、調(diào)制方案的選取、天線的選擇、工作頻率的選擇。下面是論文的章節(jié)安排 第一章 主要介紹一些常見的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，詳細(xì)說明了射頻識(shí)別技術(shù)的原理、發(fā)展及現(xiàn)狀、應(yīng)用和特點(diǎn)。 研究?jī)?nèi)容 本論文介紹了一些常見的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，詳細(xì)介紹了射頻識(shí)別技術(shù)的概念和原理。系統(tǒng)可靠性高，操作方便快捷。 RFID 具有很強(qiáng)的環(huán)境適用性，抗干擾能力強(qiáng)，可在全天候下使用，幾乎不受惡劣環(huán)境的影響，同時(shí)還避免機(jī)械磨損。 隨著微型集 成電路、天線技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展， 微型 低功耗的智能 RFID 標(biāo)簽得到了很大發(fā)展， 并且成本也大大降低。 射頻識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 射頻識(shí)別技術(shù)（ RFID）是自動(dòng) 識(shí)別的高級(jí)形式。美國(guó)是最早采用 RFID 進(jìn)行軍事物流管理的國(guó)家，美國(guó)每年經(jīng)國(guó)防物資利用與銷售系統(tǒng)處理的物資價(jià)值在六十億以上，采用射頻識(shí)別技術(shù)后，將極大地提高物資補(bǔ)給的效率。例如，零售環(huán)節(jié)中使用 RFID 技術(shù)有效跟蹤運(yùn)輸與庫(kù)存，可以改進(jìn)零售商的庫(kù)存管理，實(shí)現(xiàn)適時(shí)補(bǔ)貨，提高效率。例如，電子收費(fèi)系統(tǒng)被用于公路、大橋和隧道第一章 緒論 5 的電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，它可以使用 RFID 技術(shù)，通過路側(cè)天線與車載電子標(biāo)簽之間的專用短程通信，不需要司機(jī)停車和收費(fèi)人員的操作，自動(dòng)完成 收費(fèi)。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展及其生產(chǎn)規(guī)模的不斷壯大，射頻識(shí)別產(chǎn)品的成本將不斷地降低，其應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。例如，我國(guó)公民將在未來(lái)開始使用采用RFID 技術(shù)的 身份證 [1]。隨著 RFID 技術(shù)的重要性日益體現(xiàn)，我國(guó)政府也希望能夠在這項(xiàng)技術(shù)上有所創(chuàng)新。目前我國(guó) RFID 應(yīng)用市場(chǎng)上大的應(yīng)用項(xiàng)目寥寥可數(shù)。 國(guó)內(nèi)由 于涉足 RFID 較晚，因而在該領(lǐng)域落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，特別是在 RFID芯片的設(shè)計(jì)生產(chǎn)方面還比較落后。 2021 年 7 月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省選擇了 7 個(gè)產(chǎn)業(yè)做 RFID 的應(yīng)用試驗(yàn)。在歐洲產(chǎn)業(yè)方面，歐洲的 Philips 公司、 ST 微電子公司在積 極開發(fā)廉價(jià) RFID 芯片； Checkpoint 公司在開發(fā)支持多系統(tǒng)的 RFID 識(shí)別系統(tǒng)。 近年來(lái)在國(guó)外的很多國(guó)家和公司都投入了一定的力量來(lái)研究 RFID 技術(shù)。 射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展 RFID 技術(shù)最早的應(yīng)用可追溯到第二次世界大戰(zhàn)中飛機(jī)的敵我