【正文】 電容與線圈有很大關系。通過該回路的諧振，應答器線圈上的電壓最大值。圖 23 典型的電感耦合應答器結(jié)構(gòu)閱讀器天線線圈發(fā)射磁場的一小部分磁力線穿過距離閱讀器天線線圈一定距離的應答器天線線圈。這種磁場穿過線圈橫截面和線圈周圍的空間。電感耦合的應答器偏無源工作，故芯片所需的全部能量必須由閱讀器提供。 能量供應及耦合方式射頻識別系統(tǒng)根據(jù)耦合方式不同其作用原理也互異。應答器的供電也是系統(tǒng)的一個重要特征，無源的應答器沒有電源，它的能量來自于閱讀器的電磁場，而有源的應答器多包含一個電池，為微型芯片的工作提供全部的或部份(“輔助電池”)的能量。射頻識別系統(tǒng)的應答器的數(shù)據(jù)量通常在幾個字節(jié)或者幾千個字節(jié)之間，但是有一個就是1比特應答器，它有1比特的數(shù)據(jù)量就己經(jīng)足夠了，使閱讀器發(fā)出兩種信號“在電磁場中有應答器”或者“在電磁場中無應答器”即可。因為與閱讀器本身的信號相比，在接收天線上的應答器的信號很弱的，只有使用合適的傳輸方法，才能有效區(qū)分應答器的信號與閱讀器的信號。圖 22 RFID原理框圖 系統(tǒng)基本特征射頻識別系統(tǒng)品種繁多，廠家眾多，要區(qū)分它可從以下幾方面著手:基本工作方式分全雙工和半雙式以及時序系統(tǒng)。應答器的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。閱讀器接收到來自應答器的載波信號，對接收的信號進行解調(diào)和解碼后送至計算機主機進行處理。閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號。 系統(tǒng)基本組成RFID的基本原理:射頻識別RFID系統(tǒng)一般至少由以下兩部分構(gòu)成:1) 應答器(或稱感應器/電子標簽/tag/transponder):應放置在要識別的物體上2)閱讀器(或稱讀寫器/reader):可以是讀或?qū)?讀裝置，取決于所使用的結(jié)構(gòu)和技術。本章對本課題的主要內(nèi)容、課題背景與意義以及論文結(jié)構(gòu)作了一個簡單的介紹，使讀者能夠?qū)Ρ鞠到y(tǒng)有一個初步的了解。第4章本章主要對該系統(tǒng)進行一些測試，發(fā)現(xiàn)問題并解決。第2章對系統(tǒng)設計與實現(xiàn)所需要的芯片的選型、開發(fā)環(huán)境、開發(fā)板等進行了介紹。該公司的分析認為，僅安全類的應用將占到全球100億美元份額中的30億美元市場，而供應鏈的需求量屆時會達到40億美元。 據(jù)F＆S公司預測，到2009年，全球RFID市場將從2003年的20億美元猛增到100億美元。韓國政府對RFID給予了高度重視，但至今韓國在RFID標準方面仍模糊不清。在封閉系統(tǒng)應用方面，歐洲與美國基本處在同一階段。從全球來看，美國已經(jīng)在RFID標準的建立，相關軟硬件技術的開發(fā)、應用領域走在世界的前列。近年來，RFID因其所具備的遠距離讀取、高儲存量等特性而備受矚目。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大，對卷標所能擴充容量的需求也相應增加。在被覆蓋的情況下，RFID能穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)，并能進行穿透性通信?，F(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFDI標簽則可以重復地新增、修改、刪除。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損。此外，RFID標簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以應用于不同產(chǎn)品。RFID辨識器可同時辨識讀取數(shù)個RFID標簽。從分類上看，經(jīng)過多年的發(fā)展，13．56MHz以下的RFID技術已相對成熟，目前業(yè)界最關注的是位于中高頻段的RFID技術，特別是860MHz～960MHz（UHF頻段）的遠距離RFID技術發(fā)展最快；而2．45GHz和5．8GHz頻段由于產(chǎn)品擁擠、易受干擾、技術相對復雜，其相關的研究和應用仍處于探索的階段。從歷史上看，RFID技術的發(fā)展基本可按10年期劃分為幾個階段（參見下表）。與傳統(tǒng)的識別方式相比，RFID技術不用直接接觸、光學可視、人工干預即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷，能夠廣泛應用于生產(chǎn)、物流、交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設備和資產(chǎn)管理等要收集和處理數(shù)據(jù)的應用領域，并被認為是條形碼標簽的未來替代品。一個典型的RFID系統(tǒng)一般由RFID標簽、讀寫器以及計算機系統(tǒng)等部分組成。目前RFID技術正處于迅速上升的時期，該技術被業(yè)界公認為是本世紀最有前途的應用技術之一，許多國家都將RFID作為一項重要產(chǎn)業(yè)予以積極推動。數(shù)字語音系統(tǒng)基于RFID技術的射頻卡設畢業(yè)論文目 錄第一章 緒論 7 7 課題背景與意義 7 優(yōu)勢及特點 8 9 RFID市場前景展望 9 章節(jié)安排 9 10第二章 RFID系統(tǒng)概要與理論基礎 11 引言 11 系統(tǒng)基本組成 11 系統(tǒng)基本特征 12 能量供應及耦合方式 13 編碼原理 14 14第三章 相關理論基礎 15 15 EM4095芯片 15 EM4100電子標簽 19 無源射頻芯片EM4100工作原理： 19 EM4100內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)格式： 21 EM4095讀取EM4100波形圖 21 1602液晶顯示屏 22 Keil C 開發(fā)環(huán)境 24 VB 開發(fā)環(huán)境 25 本章小結(jié) 26第四章 系統(tǒng)設計 27 引言 27 前期工作 27 方案的提出 27 硬件設計 30 射頻接口電路設計與實現(xiàn) 31 主控模塊 33 PC機通信模塊 35 顯示模塊 36 報警模塊 37 硬件電路的焊接與調(diào)試 38 軟件設計 39 解調(diào)輸出波特點 39 解碼軟件設計思路 40 接受卡內(nèi)信號流程圖 40 軟件讀卡過程的流程圖 41 PC機上的VB軟件設計思路 43 43第五章 系統(tǒng)測試與結(jié)果 44 引言 44 遇到的問題及解決方法 48 本章小結(jié) 48第六章 總結(jié)與展望 49致謝 50參考文獻 51附錄 53一．下位機源程序代碼： 53二．上位機源程序代碼： 71第一章 緒論射頻識別技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。近兩年來，由于受以沃爾瑪為代表的大型零售商的推動，RFID技術在全球掀起陣陣熱潮，吸引了眾多廠商參與相關技術和芯片的研究、開發(fā)。RFID（Radio Frequency Identification）是自動識別技術的一種，即通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，對目標進行識別。其中RFID標簽中一般保存有約定格式的編碼數(shù)據(jù)，用來唯一標明標簽所附著的物體。 課題背景與意義RFID技術的發(fā)展最早可以追溯至第二次世界大戰(zhàn)時期，那時它被用來在空中作戰(zhàn)行動中進行敵我識別。因此RFID并不是一個嶄新的技術。 優(yōu)勢及特點條形碼一次只能有一個條形碼受到掃描。、形狀多樣化RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性。RFID卷標是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損。RFID卷標內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。而條形碼掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可辨讀條形碼。RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護，使其內(nèi)容不易被偽造及變造。它不僅可以幫助一個企業(yè)大幅提高貨物、信息管理的效率，還可以讓銷售企業(yè)和制造企業(yè)互聯(lián)，從而更加準確地接收反饋信息，控制需求信息，優(yōu)化整個供應鏈。歐洲RFID標準追隨美國主導的EPCglobal標準。日本雖然已經(jīng)提出UID標準，但主要得到的是本國廠商的支持，如要成為國際標準還有很長的路要走。 RFID市場前景展望隨著RFID技術的發(fā)展演進以及成本的降低，未來幾年內(nèi)，全球開放的市場將為RFID帶來巨大的商機。該公司將這個市場分為四大類應用：門禁控制、資產(chǎn)管理、供應鏈管理和交通運輸，此外，還有其它類的應用，包括運動和醫(yī)療衛(wèi)生。 章節(jié)安排第1章介紹課題的背景和意義、論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排。第3章介紹了該系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)軟硬件的具體設計。第5章總結(jié)與研究本次系統(tǒng)的實現(xiàn)的成果，并對未來的前景進行的簡單的分析。第二章 RFID系統(tǒng)概要與理論基礎 引言為了本次畢業(yè)設計工作更好的開展，在系統(tǒng)方案的確定與設計之前先介紹一些RFID系統(tǒng)的理論知識。圖 21 閱讀器與應答器是各種識別系統(tǒng)的基本組成部分應答器中一般保存有約定格式的編碼數(shù)據(jù)，用以唯一標識標簽所附著的物體。當應答器進入閱讀器工作區(qū)域時，其天線產(chǎn)生感應電流，從而應答器獲得能量被激活并向讀寫器發(fā)送出自身編碼等數(shù)據(jù)信息。計算機系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該標簽的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號。一臺典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)，控合元件，此外許多閱讀器還有附加的接口(如RS232)，而應答器往往由耦合元件以及微電子芯片組成。在全雙工和半雙工系統(tǒng)中，在閱讀器接通高頻電/磁場的情況下應答器的應答響應發(fā)送出去的?，F(xiàn)實生活中，人們對應答器到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸往往使用閱讀器發(fā)射頻率的諧波，負載調(diào)制，或者有副載波的負載調(diào)制，在市場上不難找到相對應的產(chǎn)品。比如圖書借閱門禁系統(tǒng)就是例子。射頻識別系統(tǒng)的重要特征就是工作頻率和作用距離一般是指閱讀器的工作頻率或發(fā)送頻率。而最為常用的有電感耦合:該類系統(tǒng)往往由單個微型芯片與用作天線用的大面積線圈，以及小量外圍電路元件所組成。高頻的強電磁場由閱讀器的天線線圈產(chǎn)生。因為頻率范圍(35Hkz:2400m，:)波長比閱讀器天線和應答器之間的距離大好多倍，因此只需把應答器到天線間的電磁場當作簡單的交變磁場來處理。應答器的天線線圈和電容器Ci構(gòu)成振蕩回路，調(diào)諧到閱讀器的發(fā)射頻率。將其整流后作為數(shù)據(jù)載體(微型芯片)的電源。 編碼原理射頻識別系統(tǒng)從某種角度來講也是一個數(shù)字通信系統(tǒng)，它的數(shù)據(jù)傳輸含三個主要的功能模塊，從閱讀器到應答器的傳輸方向，依次是閱讀器中的信號編碼(信號處理)和調(diào)制器(載波電路)，傳輸介質(zhì)(通路)，以及應答器中的解調(diào)器(載波回路)和信號譯碼(信號處理)。曼徹斯特編碼:在半個比特周期時的負邊沿表示二進制l，半個比特周期中的正邊沿表示二進制0。本章著重介紹了RFDI系統(tǒng)的基礎知識。第三章 相關理論基礎為了本次畢業(yè)設計工作更好的開展，在系統(tǒng)方案的確定與設計之前先介紹一些與本課題相關的理論知識，如EM4095芯片,EM4100的特點、開發(fā)環(huán)境等。圖 31 EM4095引腳圖圖 32 EM4095的結(jié)構(gòu)框圖EM4095的引腳SHD和MOD用來操作設備。在上電的時候，SHD輸入必須是高電平，用來使能正確的初始化操作。引腳MOD是用來對125KHz射頻信號進行調(diào)制的。EM4095用作只讀模式，引腳MOD沒有使用，推薦將它連接至VSS。通過使用外部電容分壓，DEMOD_IN引腳上得到天線上的真實的高電壓。所以鎖相環(huán)可以將載波頻率鎖定在天線的諧振頻率上。當諧振頻率在這一范圍內(nèi)的時候，它就會被鎖相環(huán)鎖定。接收模塊解調(diào)的輸入信號是天線上的電壓信號。高于VSS+。分壓器增加的電容必須通過相對較小的諧振電容來補償。接收鏈路由采樣和保持、直流偏置取消、帶通濾波和比較器組成。AM信號被采樣，采樣通過VCO時鐘進行同步，所有的信號直流成分被CDEC電容移除。經(jīng)過放大和濾波的接收信號傳輸?shù)疆惒奖容^器，比較器的輸出被緩存至DEMOD_OUT。ANT1上的同步時鐘表示PLL被鎖定并且接收鏈路操作點被設置。當SHD上的電平由高轉(zhuǎn)低時，PLL為鎖定狀態(tài)，接收鏈路工作。這時候，傳送到ANT1上的信號同時也傳送至RDY/CLK，提示微處理器可以開始觀察DEMOD_OUT上的信號和于此同時的時鐘信號。當SHD引腳上的電平從高到低之后，經(jīng)過時間Tset后，RDY/CLK引腳上的信號被100kΩ的下拉電阻拉低。在這種情況下它被用來做為輔助驅(qū)動器。 DVDD和DVSS腳應該分別和VDD以及VSS連接。在DVSS和DVDD腳之間應該加一個100nF的電容，并使其盡量靠近芯片。對管腳VSS和VDD進行隔離也是有用的。所有和管腳DC2/AGND/DMOD_IN相關的電容都應該連接到相同的VSS線上。該線不能在連接其它元件或者成為為DVSS供電的線路的一部分。任何將引起天線高壓以mV級波動的電源波動都將導致系統(tǒng)性能下降甚至發(fā)生故障。AGND管腳上的電容值可以從220nF上升到1uF。AGND的電壓可以通過外部電容和內(nèi)部的2kΩ的電阻進行濾波。這兩個輸出上的最大絕對值是300mA。如果天線的品質(zhì)因數(shù)很高，這個值就可能超過，則必須通過串聯(lián)電阻加以限制。Cdec為33nF到220nF。 FCAP引腳上的偏置電壓。這樣的相位偏移會導致鎖相環(huán)在不是天線回路串聯(lián)諧振頻率的頻率上工作。在使用高品質(zhì)因數(shù)天線回路并且增強器是必須而且重要的應用產(chǎn)品中，會出現(xiàn)這樣的對相位偏移的補償。盡管使用了外部解調(diào)器，天線信號仍然要進入EM4095。要使用一個電容分壓來減小來自天線的高電壓。在EM4095 BOOSTER CIRCUIT中，一個高壓NMOS三極管隔離了調(diào)制時候的放電路徑?？刂芅MOS門的信號必須與MOD信號同步設為低電平，只有在天線上的振幅在調(diào)制之后恢復后該信號才可以置高電平。通過使用外部檢測回路可以提高讀取靈敏性?？墒?，PLL鎖定仍需要電容分壓器。作為接受天線的線圈和微芯片已連好并封裝在一起。模擬模塊包括：全波整流電路，時鐘提取電路，調(diào)制電路；數(shù)字模塊包括:序列發(fā)生器，只讀存儲器，數(shù)據(jù)編碼器。因此，電子標簽天線與識讀終端天線之間的作用是基于電磁感應原理，等效電路見圖19。圖34 EM4095與EM4100作用的等效電路圖互感M在L2上產(chǎn)生的電壓 Ui=jwI1作為L2回路的信號源。諧振信號經(jīng)整流濾波后作為芯片工作電源，當該電壓值達到EM4100的要求時，芯片啟動工作。顯然，電子標簽與識讀終端之間的距離直接影響該電壓值。芯片內(nèi)存儲有唯一的64