基于单片机的RFID读写器设计

摘要

射频识别（Radiofrequency identification ，RFID）,又称电子标签（E-Tag），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。因此，研究、设计和开发RFID系统具有十分重要的理论意义和实际意义。

论文系统地论述了射频识别系统和读卡器的理论分析，研究了射频识别系统中的许多关键技术，并提出了射频识别读卡器的设计方案。

本文首先分析了射频识别技术的基本原理、研究方向和应用情况。在充分研究了射频卡的基本原理、技术特点、国际相关标准后，进而提出了基于STC11F32单片机的射频读卡器系统设计的方法。设计采用MFRC522射频读写模块在STC11F32单片机的控制下实现对Mifare卡的读写访问操作。

硬件部分设计主要包括单片机控制电路设计，射频模块设计，天线电路设计，串行通信电路设计，声音提示及显示电路设计等，其中详细讨论了读卡器的软件设计方法。软件设计包括单片机处理程序，射频基站芯片RC522的基本操作、Mifare卡操作程序设计、声音提示及显示部分程序等。论文中系统地讨论了软件实现读卡器与Mifare卡之间通信所要求的请求应答、防冲撞、选卡片、认证、读写等功能模块的实现原理。

关键词：射频识别，读卡器，IC卡，STC11F32，MFRC522

Abstract

Radio frequency identification (radio frequency identification, RFID), also known as electronic tags (e-Tag), is an RF signal automatic target recognition and access to relevant information technology. With the advances in technology, RFID applications widening, has been involved in all aspects of people's daily lives, and will become a basic technology of the future information society. Therefore, research, design and development of RFID systems has important theoretical and practical significance.

Discusses the theoretical analysis of radio frequency identification system and card reader to the paper system, many of the key technology of radio frequency identification system, and the design of radio frequency identification reader.

This paper firstly analyzes the basic principle of radio frequency identification technology, the research direction and application. In the full study of RF Card basic principle, technical characteristics, relevant international standards, and then put forward based on STC11F32 single chip RF card reader system design method. The design adopts MFRC522radio frequency read write module in STC11F32under the control of a single-chip microcomputer to realize Mifare card read and write access operations.

The hardware part of the design including the MCU control circuit design, design of the RF module, Antenna circuit design, circuit design of the serial communication, voice prompts and display circuit design, including detailed discussion of the reader software design methods. Software design, including the microcontroller handler, the basic operation of the RF base station chip RC522, Mifare card operating procedures, voice prompts and display part of the program. The paper discussed the request response communication between the software implementation of the reader with Mifare card required, anti-collision, election card, certification, read and write function module principle.

Key words:RFID, reader, IC card, STC11F32, MFRC522

1 绪论 (5)

1.1课题研究的背景与意义

1.2 RFID读卡器国内外现状及前景

2 射频识别系统技术及相关理论 (7)

2.1射频识别系统原理

2.2射频识别系统组成

2.3射频识别系统的分类

2.4 非接触式IC卡 -- S50

2.5读卡器的工作原理

3 非接触式IC卡国际标准 (10)

3.1 TYPEA的初始化和防冲突

4 读卡器系统硬件设计 (14)

4.1 MCU控制部分

4.2射频部分

4.3天线设计

4.4声音提示及显示部分

5 读卡器系统软件驱动程序设计 (16)

5.1 RC522命令集的实现

5.2 Mifare卡操作程序设计

5.3 软硬件的联合测试运行

总结 (24)

致谢 (25)

参考文献 (26)

附录 (27)

第一章绪论

1.1课题研究的背景与意义

射频识别技术是二十世纪九十年代兴起的一种天线的、非接触方式的自动识别技术，是近几年发展起来的前沿科技项目。该技术主要是利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。射频识别技术的显著优点在于非接触性，因此完成识别工作时无需人工干预，能够实现识别自动化且不易损坏；可识别高速运动并可同时识别多个射频标签，操作快捷方便；射频标签不怕油渍、灰尘污染等恶劣环境，且可以穿透非金属物体进行识别，抗干扰能力强。REID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。研究RFID技术,发展RFID产业对提升社会信息化水平、促进经济可持续发展、提高人民生活质量、增强公共安全与国防安全等方面产生深远影响，具有战略性的重大意义。

因此，RFID技术已在世界各地得到广泛的应用，以美国、日本和欧洲的发达国家对该技术应用研究已达到相当高的水平，而我国处于岂不状态，大多采用了引进的技术成果。所以研究该技术已成为我国当今社会发展的必然趋势。另外RFID技术是一个崭新的技术应用领域，它不仅涵盖了微波技术与电磁学理论，而且包括通信原理及半导体集成电路技术，是一个多学科综合的新兴学科。因此对RFID技术的认识和应用研究具有深远的理论意义。

现在，射频识别技术作为一种新型的自动识别技术，也将在中国很快地普及。典型的射频识别应用系统由非接触式IC卡、非接触式IC卡读卡器和应用系统组成，其中非接触式IC卡读卡器是连接非接触式IC卡和应用系统的桥梁，是射频识别应用系统中的关键部件，而且现在的发展趋势要求射频识别系统要有更高的安全性，因此设计一款安全有效地读卡器有着重要的商业价值意义。

1.2 RFID读卡器国内外现状及前景

RFID相比传统的识别系统具有信息量大，通过无线通信方式可重复读写数据，保密性极好，环境适应能力强，使用寿命更长。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们的日常生活的各个方面，并将成为未来信息社

会建设的一项基础技术。目前第二代身份证、公共交通等都广泛采用了这项技术，超市如沃尔玛采用电子标签管理商品。现射频识别技术在中国还处于一个迅猛发展的阶段，前景十分广阔，相信随着技术越来越成熟，射频识别技术与其它技术一样走进我们日常生活的各个角落，使我们的生活更加方便快捷。

RFID技术在国外的发展较早也较快，在美国、英国、德国、瑞典、日本等国家目前都有成熟且先进的RFID系统。其中低频近距离RFID系统主要集中在125KHz 、13.56MHz，高频远距离RFID系统主要集中在UHF频段915MHz、2.45GHz、5.8GHz，UHF频段远距离系统在北美得到了很好的发展，在欧洲有源2.45GHz得到了较多的应用，5.8GHz在日本和欧洲均有较为成熟的有源RFID系统。

国内RFID读卡器按照应用场合的不同出现全面发展的态势，有读写器模块便携式读写器、超高频（UHF）读写器、高频读写器、双频标签读写微波读写器、低频读写器等各种各样的产品供应，这些产品有适合远距离读写、有近距离读写的。他们都有一个共同的特点，同质化严重，各产品之间的差别不大，性能也相近，基本上采用读卡器芯片加单片机的结构，而核心技术并不在自己手中，缺乏成套系统的自主知识产权。

目前，RFID典型应用领域包括：（1）车辆道路交通自动收费管理（2）旅客航空行包自动识别、分拣转运管理（3）车辆出入控制（4）RFID金融卡（5）产品加工过程自动控制（6）物流仓库自动管理（7）门禁管理（8）图书馆图书管理（9）防伪技术。随着技术的进步，读卡器会朝着多功能如条码识别、无线数据传输、以太网传输等方向发展，读卡器的成本也会越来越低，同时阅读器将实现多制式多频段兼容，多功能、多制式、小型化、模块化、嵌入式方向是读卡器发展的趋势。

// 1.3 本课题主要研究内容及论文主要内容

//在本课题主要研究内容中说明一下你所负责研究的重点内容，即软件设计

第二章射频识别系统技术及相关理论

2.1射频识别系统原理

从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型（初级与次级之间的能量传递及信号传递），在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型（雷达发射的电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机）。

射频标签与读卡器之间的电磁耦合包含两种情况：一种情况是电感耦合。在电感耦合方式中读卡器的天线相当于变压器的初级线圈，射频标签的天线相当于变压器的次级，因而也称电感耦合方式为变压器方式。电感耦合方式通过空间磁场实现耦合，耦合磁场在读卡器线圈（初级）与射频识别标签（次级）之间构成闭合电路。电感耦合方式是低频段近距离无接触射频识别的耦合方式。另一种是电磁耦合方式，在电磁耦合方式中，读卡器的天线将读卡器产生的射频信号以电磁波方式定向发送到空间范围内，形成读卡器的有效阅读区域，位于读卡器有效阅读区域中射频标签从读卡器天线发出得电磁场中提取工作电源，并通过射频标签的内部电路及标签天线将标签内存的数据信息传送到读卡器。电磁耦合与电感耦合的差别在于电磁耦合方式中得读卡器将射频信号以电磁波的形式发送出去；在电感耦合方式中，读卡器将射频信号束缚在读卡器电感线圈的周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通读卡器与射频标签天线之间的射频通道，而没有向空间辐射电磁能量。

2.2射频识别系统组成

射频识别系统一般由以下三部分组成：

①读写器（Reader）

一台典型的读写器应包含射频信号发射单元器，高频接收单元金额控制单元，此外，许多读写器还都有附加的接口（RS232、USB）,以便将获得的数据传输给另外系统作进一步的处理或存储。

②标签（Tag）

RFID标签是一种以无线方式传送数据的信息载体形势，它具有数据处理及

安全认证等特有的优点。RFID标签是射频识别系统真正的数据载体，主要有天线、谐振电容以及IC芯片组成，其种类可以分为无源标签和有源标签两种。

射频标签与读卡器之间采用双向验证机制，即读卡器验证射频标签的合法性，同时射频标签也验证读卡器的合法性；处理前，标签要与读卡器进行三次互相认证，而且在通讯过程中所有数据都加密。此外，标签中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。

③天线（Antenna）

射频识别系统中的天线用于产生磁通量，而磁通量用于向无源标签提供能量并在读卡器和标签之间传送信息。13.56 MHz射频天线及其匹配电路共有三块：天线线圈、匹配电路（LC谐振电路）和EMC滤波电路。在天线的匹配设计中必须保证产生一个尽可能强的电磁场，以使卡片能够获得足够的能量给自己供电，而且考虑到调谐电路的带通特性，天线的输出能量必须保证足够的通带范围来传送调制后的信号。

2.3 射频识别系统的分类

按照读写距离来划分，RFID系统可分为接触式和非接触式，而非接触式又分为近距离（密耦合）、中距离（遥耦合）和远距离。按照工作频段来划分，RFID 系统可分为低频、中高频、超高频和微波频段。

2.4 非接触式IC卡--S50

Mifare1 IC智能（射频）卡的核心是NXP公司的Mifare1 IC S50(-01，-02，-03，-04)系列微晶片，他确定了卡片的也行以及卡片读写器的诸多性能。Mifare1 IC智能卡采用先进的芯片制造工艺制作，内建有高速的CMOS EEPROM，MCU等。卡片上除了微晶片及一副高效率天线外，无任何其他元件。卡片上无源（无任何电池），工作时的电源能量由卡片读写器天线发送电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能，一般可达2V以上，供卡片上得IC工作。工作频率为13.56MHz。Mifare1射频卡所具有的独特的MIFARA RE(射频)非接触式接口标准已被指定为国际标准：ISO/IEC 14443 TYPEA标准。

Mifare1 IC S50是多应用的智能卡，它使用起来方便、高速、安全，经常应用在支付领域，它与读写器通信使用握手式半双工通信协议；卡片上有高速的CRC协处理器，符合CCITT标准，卡片制造是具有唯一的卡片序列号，没有重复

的相同的两张Mifare卡片。卡片上内奸8K(bit)EEPROM存储容量并划分为16个扇区，每个扇区划分为4个数据存储块，每个扇区可由多种方式的密码来管理。卡片上还内建有增值/减值的专项的数学运算电路，非常适合公交、地铁等行业的检票收费系统。典型的检票交易时间最长不超过100ms。卡片上的数据读写可超过10万次以上；数据保存期可达10年以上。

本文设计的读卡器正是用于读写Mifare1 IC S50卡的应用系统，可以对Mifare 1 IC S50进行读写操作、电子钱包操作、密码操作以及认证方式设置等操作。

2.5读卡器的工作原理

MCU通过对读卡器芯片内寄存器的读写来控制读卡器芯片，读卡器芯片搜到MCU发来的命令后，按照非接触式射频卡协议格式，通过天线及其匹配电路向附近发出一组固定频率的调制信号（13.56MHZ）进行寻卡，若此范围内有卡片存在，卡片内部的LC谐振电路（谐振频率与读卡器发送的电磁波频率相同）在电磁波的激励下，产生共振，在卡片内部电压泵的作用下不断为其另一端的电容充电，获得能量，当该电压达到2V时，即可作为电源为卡片的其他电路提供工作电压。

当有卡片在读卡器的有效工作范围内时，MCU向卡片发出寻卡命令，卡片将回复卡片类型，建立卡片与读卡器的第一步联系，若同时有多张卡片在天线的工作范围内，读卡器通过启动防冲撞机制，根据卡片序列号选定一张卡片，被选中的卡片再与读卡器进行密码校验，确保读卡器对卡片有操作权限以及卡片的合法性，而未被选中的则仍然处在闲置状态，等待下一次寻卡命令。密码验证通过后就可以对卡片进行读写等应用操作。

第三章非接触式IC卡国际标准

非接触式IC卡以作用距离的不同而分为三个不同的标准。。密耦合IC卡标准ISO/IEC10536主要是在1992年到1995年间发展的。近耦合和疏耦合IC卡标准的制定工作——国际标准ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693——大约是1995年开始着手进行的，两项标准在2000年后才开始有效完成。远耦合卡暂未出统一技术标准。

非接触式IC读卡器对应的国际标准

近耦合IC卡的作用距离在10CM左右，目前绝大部分的民用系统都采用的是近耦合IC卡，因此本章着重介绍该标准内容。

近耦合卡采用的国际标准ISO/IEC 14443标准分为四个部分：ISO/IEC14443-1物理特性ISO/IEC14443-1射频能量和信号接口，ISO/IEC14443-3初始化和防冲突 ISO/IEC14443-4传输协议，下面将着重介绍ISO/IEC14443-3初始化和防冲突。

ISO/IEC14443-3初始化和防冲突这部分描述了在一个PCD设备的射频区域里查询PICC卡，字节和帧的格式，初始化请求命令和请求命令的响应的内容，在记账卡中对一张卡的检测和通讯的方法（即防冲突）和其他一些需要初始化的参数。这里只介绍TYPEA

3.1 TYPEA的初始化和防冲突

3.1.1帧的格式和时序

PCD或PICC发送的帧都包含一个帧头和帧尾和中间的数据信息或错误检测位。PCD或PICC之间采用半双工的通信方式，帧与帧之间的延时时间也在标准里做了具体的规定。

帧分为短帧(数据长度只有一个字节)和标准帧（数据长度大于1个字节）

以及基于位数据传送的防冲突帧。

3.1.2命令集

①PCD设备间隔一定时间就发送请求命令（REQA）,REQA命令组成如下：

REQA编码

REQA帧包括以下内容：

●通信起始位S

●7位数据，低位先发送，REQA的命令代码是"0x26"

●通信结束位E

②PICC接收到REQA命令后，在PCD能量场内的所有PICC同步发出ATQA应答。编码如下表所示：

ATQA的编码:

b8b7表示UID比特帧的大小。UID比特帧的定义将在售后介绍。UID的长度不是固定的，可以由1,2,或3部分组成，对应于ATQA的B8B7位分别为00、01和10.

b5~b1中有且只有1位置为1，表示采用的是比特帧防冲突方式。RFU为保留位，均置为0.

③PCD接收ATQA应答，PICC和PCD进入防冲突循环，PCD的ANTICOLLISION 和SELECT命令用于防冲突循环。命令组成式如表所示：

BCC在UID CLn为40bit才有，是前5个字节的异或，此时为SELECT命令（NVB=‘70’）；不足40个bit时，则为ANTICOLISION命令。

SEL表示CLn的层叠级数，其编码如下表所示：

SEL的编码

如果PICC已经发送了完整的UID，则该卡将是从准备状态转为活动状态，并在其SAK的响应里表明UID是完整的。否则，PICC仍保持准备状态，则PCD 设备将初始化一个新的增加了层叠级别的防冲突循环。

一个select的时序目的是取得一张PICC卡的UID，并选择该卡来做将来的通信对象。

④PCD发送SELECT命令后，与40位UID CLn匹配的PICC，以SAK作为应答。SAK的编码如表所示。

SAK编码

其中，b3(层叠位)表示UID是否完整，0表示完整，即PICC的UID已被PCD 所确认。位1表示还有部分UID CLn（n=2或3）未经确认。RFU全置为0。

3.1.3 防冲突流程

PCD初始化和防冲突流程如下图所示，包括以下步骤：

①PCD指定防冲突命令SEL的代码为93、95或97，分别对应于UID CL1、UID CL2或UID CL3。

②PCD指定NVB的值为‘20’，此值表示PCD不发出UID CLn的任一部分，而迫使所有在场的PICC发回完整的UID CLn作为应答。

③PCD发送SEL和NVB。

④所有在场的PICC发回完整的UID CLn作为应答。

⑤假如多余1张PICC发回应答，则发生了冲突，假如不发生冲突，可跳过6~10。

⑥PCD应认出发生第1个冲突的位置。

⑦PCD指示NVB值说明UID CLn的有效位数目，这些有效位是接收到的UID CLn发生冲突之前的部分，后面再由PCD加一位‘0’或一位‘1’，一般加‘1’。

⑧PCD发送SEL、NVB和有效数据位。

⑨只有这样的PICC，他们的UID CLn部分与PCD发送的有效数据位内容相等，才发送出UID CLn的其余位。

⑩假如还有冲突发生，重复6~9。最大循环次数为32.

○11假如没有再发生冲突，PCD指定NVB为‘70’，此值表示PCD将发送完整的UID CLn。

○12 PCD发送SEL 和NVB，接着发送40位UID CLn，后面是CRC校验码。

○13与40位的UID CLn匹配的PICC，以SAK作为应答。

○14如果UID是完整的，PICC将发送带有层叠为‘0’的SAK，同时从准备状态转换到活动状态。

○15如果PCD检查层叠位为‘1’的SAK，将CL加1，并再次进入防冲突循环。

第四章读卡器系统硬件设计

系统硬件电路分为控制电路,读写驱动电路和液晶显示电路等。RFID卡读写设备的基本结构包括以下几个部分（参见图3）：

图3

4.1 MCU控制部分

MCU是读写设备的数据处理控制核心。它不仅要控制射频处理模块完成对RFID卡的读写，还要负责通过通信接口与主机或应用系统进行通信以及键盘、显示设备等其他外部设备的控制。单片机选用的是STC11F32是宏晶科技公司生产的单时钟／机器周期(1T)的单片机，是高速、低功耗、具有超强抗干扰能力的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍。内部集成高可靠复位电路，可用在高速通信、智能控制、强干扰等场合；内部有32 KB 的Flash、29KB的EEPROM和1 280字节的SRAM；EA、ALE、PSEN和RST引脚可以定义为通用I／O，即4个P4引脚；编程支持ISP下载功能，使用起来比较方便。

4.2 射频部分

射频部分是非接触式IC卡读写器的关键部件，通过该部分与非接触式IC 卡进行数据通信。射频部分的主要部件就是射频基站芯片，这里选用的是MFRC522。

MF RC522 是应用于 13.56MHz 非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员。是 NXP 公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是智能仪表和便携式手持设备研发的较好选择。

MF RC522 利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。支持ISO14443A的多层应用。其内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO 14443A/MIFARE?卡和应答机的通信，无需其它的电路。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于处理

ISO14443A 兼容的应答器信号。数字部分处理 ISO14443A 帧和错误检测（奇偶＆CRC）。此外，它还支持快速 CRYPTO1 加密算法，用于验证 MIFARE 系列产品。 MFRC522支持MIFARE?更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s。

作为 13.56MHz 高集成度读写卡系列芯片家族的新成员，MF RC522与 MF RC500 和MF RC530 有不少相似之处，同时也具备诸多特点和差异。它与主机间的通信采用连线较少的串行通信，且可根据不同的用户需求，选取 SPI、I2C 或串行 UART(类似 RS232)模式之一，有利于减少连线，缩小 PCB板体积，降低成本。

●MFRC522支持SPI、I2C、UART接口；

●64字节发送和接收的FIFO缓存；

●4页，每页16个寄存器，共64个寄存器；

●具有硬件掉电、软件掉电、发送掉电三种节电模式；

●支持 ISO/IEC 14443 TypeA和MIFARE?通信协议；

4.3 天线设计

天线的作用就是产生磁通量，为卡片提供电源，在读写设备和卡片之间传送信息，天线的有效电磁场范围就是系统的工作区域。

4.4 声音提示及显示部分

非接触式IC卡读写器进行读写操作时发出提示音，发声的器件选用蜂鸣器，该器件使用方便、价格便宜。单片机的IO口驱动能力有限，不能直接驱动蜂鸣器发声，通过三极管来驱动蜂鸣器。显示部分采用LCD12864液晶显示模块。

第五章读卡器系统软件驱动程序设计

读卡器硬件必须在软件的控制下进行工作，第四章主要描述读卡器系统软件设计的原理，读卡器和Mifare1卡的通信的流程，系统的初始化、防碰撞、身份验证和读写操作等模块。所有驱动程序是在Philips公司的基准程序基础上进行

的开发，开发环境采用Keil C51.程序的每一部分按模块化设计成一个文件，单独调试通过后，再在Keil C51环境下加入到工程文件中会变成HEX文件，写入STC11F32单片机芯片中进行调试运行。

相对于Philips公司生产的其他14443基站芯片(如RC500、RC530等)，RC522简化了内部系统结构，去掉了片内E2PROM。从而大大缩减了芯片命令集。另外，对载波调制电路，发送电路和解调、解码电路的控制也相应简化，去掉了校准接收电路I时钟、Q时钟、校准发送与接收时钟相位等繁琐的操作。一般而言，单片机与RC522的通信流程如图4-1所示。

图4-1

根据RC522和MIFARE卡问传送的控制流数据的不同，通信过程中可能会出现不同的状态。对各种状态须作不同处理，这正是软件系统开发的难度所在。下面给出RC522命令集中2个最基本命令(Tranceive和MFAuthe-nt)执行过程中可能遇到的通信状态及处理。这两个命令分别实现向MIFARE卡发送/接收数据和加密认证功能。实际上，通过它们即可完成对MIFARE卡的所有操作，包括Request、Anticollision、Select、READ、WRITE等。

5.1 RC522命令集的实现

RC522主要的状态指示寄存器包括ComIrqReg、Er-rorReg、Status2Reg和

FIFOLevelReg等。软件处理的思路：通过ComIrgReg得到RC522内部中断状态;由中断判断RC522与MIFARE卡的通信流程信息，从而决定是否进行下一流程处理;若中断指示有错误发生，则需进一步读取ErrorReg的内容，据此返回错误字。

5.1.1 Tranceive命令

Tranceive命令的具体执行过程;读取RC522 FIFO中的所有数据，经基带编码和数字载波调制后通过通信接口以射频形式发送到MIFARE卡;发送完毕后通过通信接口检测有无MIFARE卡发送的射频信号回应，并将收到的信号解调、解码后放入FIFO中。分析以上Ttanceive命令执行过程，可以得到处理该命令的算法流程图，如图4-2所示。

图4-2

为了处理Mifare卡在读卡器产生的电磁场中激励后，未完成处理义从激励

场中拿开的情况，软件中启用了RC522芯片内部的定时器。若超过设定的时间未得到卡片应答，则中止与卡的通信，返回“卡无反应”的错误信息。

从图4-2中可以看出Tranceive命令的核心处理方法：根据相关通信状态指示寄存器的内容返回各种错误状态字，若有位冲突错误，则进一步返回位冲突位置。Tranceive命令不处理面向比特的帧，这种帧只可能在MIFARE卡防冲突循环中出现。为了保持Tranceive命令对各种MI-FARE卡命令的普适性，该命令只完成帧的发送和接收，不对帧信息作处理，所有位冲突处理留在函数外进行。

需要注意的是，Tranceive命令不能自动中止，在任何情况下从该命令返回时必须先执行IDLE指令使RC522转入空闲态。

5.1.2 MFAuthent命令

RC522简化了与MIFARE卡的加密认证操作，用一个MFAuthent命令代替了原来RC500需要的Authentl和Authent2两条命令。MFAuthent命令执行的最终目的在于开启RC522的加密认证单元。该指令执行成功后，RC522芯片与MIFARE 卡间的通信信息将首先加密，然后再通过射频接口发送。从本质上讲，MFAuthent 是一条变相的Tranceive命令，其算法流程图与图4一致。但RC522芯片内部已经对通信过程中的各种通信状态作了相应处理，且该命令执行完后自动中止，因此用户只须检测定时器状态和错误寄存器状态来判断执行情况。实际上，MFAuthent只可能有一种错误状态(RC522与MI-FARE卡通信帧格式错误)，此时该命令不能打开加密认证单元，用户必须重新执行认证操作。

MFAuthent执行过程中RC522将依次从FIFO中读取1字节认证模式、l字节要认证的E2PROM块号、6字节密钥和4字节射频卡UID号等信息，在命令执行前必须保证这12字节数据完整地保存在FIFO中。认证模式有A密钥认证和B 密钥认证两种，一般选用A密钥认证。

一次MFAutllent认证只能保证对MIFARE卡的一个扇区中的4个数据块解密，若要操作其他扇区的数据用户还须另外启动对该扇区的认证操作。

5.2 Mifare卡操作程序设计

对Mifare卡的操作分为请求、反碰撞、选择、认证、读、写、增值、减值、存取和传输，对Mifare卡的操作流程图如图所示，具体描述如下：

1请求操作

当有Mifare卡进入读写器天线作用范围内，读写器发出Request命令。卡上的ATR将启动，将卡上的第0扇区的第0块上得卡片类型号（TagType）共2个字节数据发给读写器，建立卡与读写器的第一步通信联络。如果不进行请求操作，接下去的操作无法进行。

请求函数如下：

char PcdRequest(unsigned char data req_code,unsigned char *pTagType) req_mode是输入参数，Request All时输入命令代码52H，Request Idle 时输入参数26H.

pTagType是输出，返回2个字节的卡类型号。

操作成功返回值为0 。

2 反碰撞操作

在请求操作之后，要进行的是反碰撞操作，得到一张卡的序列号。当多张Mifare卡同时处于读写器天线作用范围内，读写器与一张Mifare卡进行通信，取得徐序列号。由于Mifare卡的序列号全球唯一，不可能重复，保证下一步只对一张Mifare卡操作。

反碰撞函数如下：

char PcdAnticoll(unsigned char *pSnr)

pSnr是输入，存放序列号（4byte）的内存单元首地址。

操作成功时函数返回值为0.

3卡选择操作

在Mifare卡成功完成请求，反碰撞操作后，进行的操作是卡选择。对指定序列号的卡进行选择操作，选中的卡可以进一步同RC522进行通信，其余的卡恢复到初始状态。

卡选择操作函数：

char PcdSelect(unsigned char *pSnr)

pSnr是输入，Mifare卡的序列号。

操作成功时函数返回值为0.

4 认证操作

为了访问Mifare卡的EEPROM存储器中存放的数据，必须进行认证操作。认证的过程从RC522内部开始。用户首先要将正确的密钥放入RC522的密钥缓冲区中，然后比较RC522的密钥缓冲区中存放的密钥与Mifare卡尾块中存放的密钥是否相同，相同可以对Mifare卡进行下一步操作，不相同不允许对Mifare进行下一步操作。

认证的程序流程一般分为三步：（1）为了进行认证操作，密钥必须转化为标准的格式，然后存入RC522的内部密钥缓冲区中，将6字节的未编码的密钥转化成12字节的编码密钥，有米要编码函数char ChangeCodeKey( )实现；（2）讲已转换格式后的密钥送到RC522的FIFO中，有函数char PcdAuthKey( )实现；（3）用存放RC522的FIFO 中得密钥和卡上的密钥进行验证，由函数char PcdAuthState( )完成。

RFID读写器天线设计中比较实用的方法

RFID读写器天线设计中比较实用的方法射频识别技术（Radio Frequency Identification,缩写RFID），射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID应用将继续以供应物流领域为主，在这个领域用RFID 收发器进行包括各种各样的可移动货物/产品的记录和跟踪，在RFID收发器（信用卡大小的塑料/纸标签，内含芯片、射频部分和天线）上的必要存储将继续成为主要的应用。另外的一个可能应用就是将收发器标签贴到纺织品、药品包装或者甚至是单个药盒内。然而，未来RFID还将被用在如地方公共交通、汽车遥控钥匙、传送轮胎气压以及在移动电话等领域内。本文主要通过实际工作中对于各种RFID读写系统的对比，总结研究RFID读写器天线设计中比较实用的方法。 1 实际RFID天线设计主要考虑物理参量磁场强度磁场强度是线圈安匝数的一个表征量，反映磁场的源强弱。磁感应强度则表示磁场源在特定环境下的效果。打个不恰当的比方，你用一个固定的力去移动一个物体，但实际对物体产生的效果并不一样，比如你是借助于工具的，也可能你使力的位置不同或方向不同。对你来说你用了一个确定的力。而对物体却有一个实际的感受，你作用的力好比磁场强度，而物体的实际感受好比磁感应强度。它定义为磁通密度[1]B除以真空磁导率μ0再减去磁化强度μ，即-μH为矢量。这样，在恒定磁场中磁场强度的闭合环路积分仅与环路所链环的传导电流Ic有关而不含束缚分子电流。运动的电荷或者说电流会产生磁场，磁场的大小用磁场强度来表示。RFID天线的作用距离，与天线线圈电流所产生的磁场强度紧密相关。圆形线圈的磁场强度（在近场耦合有效的前提下，近场耦合有效与否的判断在节）可用式（1）进行计算：式中：H是磁场强度；I是电流强度；N为匝数；R为天线半径；x为作用距离。

RFID课程设计报告——图书管理系统

RFID课程设计报告名称图书管理系统专业班级物联网111 学号201110410119 姓名雷林尚指导教师江虹 2014.7

一、设计背景目前大多数图书馆还是采用条码加磁条的作业方式，借书流程仍然需要人工将图书打开并找到条码位置进行扫描。但随着读者人数的激增，这样的操作流程显得较为繁琐，借还书效率低。另外条码容易破损，影响正常的借还书程序，降低了读者的满意度。图书馆使用了射频识别(RFID)技术，读者一卡在手，就可自由进出各个借阅室。图书将采用电子数字标签，读者可自动化借还书。自助借还书机以及还书箱的出现，特别是其一次可以做多本借还书服务和24小时还书服务等功能，大大节省了馆员的工作量和读者等待的时间。RFID能更好地提高图书流通管理和典藏管理的工作效率，使得图书馆管理员可以有更多的时间来为读者提供服务，为图书馆行业的发展带来新的机遇。二、系统功能描述 1.RFID概述 RFID的全称是Radio Frequency IDentification，即无线射频识别技术，它使用无线传输方式实现对人或物的非接触识别和数据信息交换。在动物跟踪、防盗系统、门禁管理、停车场管理、自动生产线、物料管理等行业领域已有20多年的应用历史。在图书馆的应用中，RFID标签可为一本书籍或一张光盘存储一个唯一的标识符号，并且可以通过这个符号进行快速高效的流通处理和库存管理。科技的发展与应用的普及，RFID的原理可简化为基于资料存储在一个透过无线电能够被读写器读取资料的标签。如图所示，一个RFID系统包含

三个主要部分：RFID标签(tag或称为transponder应答器)、RFID读写器(reader或称为interrogator)、运用于管理两者之间传输资料的应用系统。标签通常是由一组耦合原件与一个电子晶片，提供天线的功能。一个读写器包含射频模块(提供传送与接收信号的处理)和控制模块，以及一组耦合原件，通过输入/输出接口，如串口、USB接口等，与应用系统设备(如PC)连接。 RFID标签按信号发射机制的不同可分为有源标签和无源标签，按工作的频段不同可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类。目前适合图书馆所使用的标签为13.56MHz的HF频段无源标签。 2.RFID图书智能管理系统的功能 RFID文献智能管理系统在读者、文献、书架的RFID标识的基础上，以RFID 标签为流通管理介质，通过相关的RFID流通设备、RFID读写设备、RFID安全门设备、RFID典藏设备进行读者、文献、书架的一体化管理与维护，并借助移动归架书车保持文献与书架的一一对应关系，采用流通设备、典藏设备、智能文献定位书车设备，对读者而言能够实现自助式的操作、定位索取文献，能全面提升读者服务水平，提高服务效率，对工作人员而言能够实现文献的高效率借还、定位管理、精确点藏，能有效降低一线人员的工作量，提高工作效率，提升馆藏管理能力。

125kHzRFID读写器的硬件设计_

中国高新技术企业１２５ｋＨｚＲＦＩＤ读写器的硬件设计文／王萍曾宝国【摘要】射频识别（ＲＦＩＤ）是利用无线方式对电子数据载体（电子标签）进行识别的一种新兴技术。本文针对工作频率为１２５ｋＨｚ的电子标签ＡＴ８８ＦＲ２５６－１２，介绍了其识读系统的组成及读写终端的硬件设计。【关键词】ＲＦＩＤ读写器硬件设计射频识别技术（ＲＦＩＤ）是近年迅速发展起来的一项新技术，它利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现非接触式信息传递，达到自动识别目的。与接触式ＩＣ卡和条形码识别技术相比，射频识别技术最大的优势在于特别适合对数量大、分布区域广的信息进行智能化管理和高效快捷地运作，因此在物流、交通航运、自动收费、服务领域等方面有着广泛的应用前景。针对工作频率为１２５ｋＨｚ的电子标签ＡＴ８８ＦＲ２５６－１２，本文介绍了其识读系统的组成及读写终端的硬件设计。１读写器的系统组成本文所研究的ＲＦＩＤ系统为１２５ｋＨｚ近耦合射频识别系统，系统组成如图１所示。ＲＦＩＤ读写器硬件主要由三部分构成：接口电路、控制模块、射频模块及天线。控制中心或Ｉ／Ｏ设备通过接口电路与控制模块通信，向控制模块发送控制命令或接收来自控制模块的数据与操作报告。控制模块采用ＡＴＭＥＬ公司生产的ＡＴ８９Ｓ５２单片机，实现过程控制、数据处理以及通过接口电路完成与控制中心的数据通信或Ｉ／Ｏ设备的数据传输。射频模块用于实现数据调制、解调及收发信号，本系统采用ＲＦＩＤ专用无线基站芯片ＥＭ４０９５作为电子标签与识读终端之间的接口。电子标签采用Ａｔｍｅｌ公司的ＡＴ８８ＦＲ２５６－１２无源可读写标签，使用时可根据用户要求通过读写器将相关信息写入标签。当标签进入读写器的工作范围内时，标签被激活，读写器发送读数据给标签，标签根据接收到的读数据信号将存储单元中指定的数据通过天线发送至读写器，读写器再将处理后的数据通过接口电路送回控制中心；若需要修改标签的数据，可由读写器发送写数据信号给标签，标签收到数据后自动修改内存数据。图１ＲＦＩＤ识读系统的组成２读写器的硬件设计２．１电源电路设计ＥＭ４０９５和ＡＴ８９Ｓ５２的工作电压均为＋５Ｖ，可用２２０Ｖ市电经整流、滤波、稳压后输出稳定的＋５Ｖ的直流电为其供电。＋５Ｖ稳压器采用ＣＷ７８０５，其应用电路如图２所示。图中，滤波电容Ｃ１和Ｃ３的值为１０００μＦ，Ｃ２和Ｃ４为０．３３μＦ。发光二极管Ｄ的作用是显示读写器的电源是否接通，若接通则Ｄ灯亮，无接通则Ｄ灯灭。图２电源电路原理图２．２射频收发模块电路设计ＥＭ４０９５兼容多种传输协议（如ＥＭ４ＯＯＸ、ＥＭ４１５０等），工作频率１００ｋＨｚ￣１５０ｋＨｚ；不需外接晶振，利用内部锁相环ＰＬＬ就可得到与天线匹配的谐振频率；采用调幅同步解调技术，具有睡眠模式，与微控制器的接口简单。ＥＭ４０９５的内部结构如图３所示。接收模块由采样保持器、滤波器、比较器组成。ＤＭＯＤ－ＩＮ端输入的ＡＭ信号在ＶＣＯ输出信号的同步控制下被采样，采样输出信号由端脚ＣＤＥＣ外接的电容隔离直和带通滤波采样（消除输出中的载频成分、高频和低频噪声）后，经异步比较得到对应的数字信号。发送模块由锁相环ＰＬＬ、天线驱动器和调制器组成。其中ＰＬＬ由环路滤波器、相位比较器、压控制振荡器组成。天线感生的信号经耦合电容输入ＤＭＯＤ－ＩＮ端，该信号与天线驱动器的输入信号由相位比较器进行相位比较，形成与相位差对应的电压，作为压控振荡器的控制信号，最终实现对天线发射信号频率的锁定。图３射频芯片ＥＭ４０９５内部结构图ＥＭ４０９５的工作受输入信号ＳＨＤ和ＭＯＤ控制。ＭＯＤ＝０时，芯片工作于只读模式；ＭＯＤ＝１时，芯片工作于读／写模式。ＳＨＤ＝１时，为睡眠模式。芯片供电之后，ＳＨＤ应先为高电平，以初始化芯片，然后再接低电平，芯片即处于收发状态。天线感生到的ＡＭ信号中携带的数据经解调模块解调后由ＤＭＯＤ－０ＵＴ端输出。ＲＤＹ／ＣＬＫ端用于向微控制器提供芯片内部的状态以及与收发信号同步的参考时钟。ＳＨＤ＝１时，ＲＤＹ／ＣＬＫ端输出低电平；ＳＨＤ由高电平变为低电平后，经过约３５ｍｓ，ＲＤＹ／ＣＬＫ端输出同步时钟信号，该参考时钟信号的出现表示发射模块和接收模块已经启动。通过查询ＲＤＹ／ＣＬＫ端信号状态，微控制器即可确定从ＤＭＯＤ－ＯＵＴ端接收数据的时刻。由ＥＭ４０９５构成的射频收发模块电路如图４所示，ＬＡ、ＣＲＥＳ、ＣＤＶ１和ＣＤＶ２组成ＬＣ串联谐振天线，谐振频率为ｆ０＝１／［２π×（ＬＡ、Ｃ０）１／２］，其中Ｃ０＝ＣＲＥＳ＋ＣＤＶ１‖ＣＤＶ２。天线的工作电流与谐振电路Ｑ值有关，可在天线线圈ＬＡ上并联一个电阻调节Ｑ值。图４射频收发／控制模块电路设计２．３控制模块电路设计微控制器ＡＴ８９Ｓ５２负责启动ＥＭ４０９５并接收由ＥＭ４０９５解调的编码数据。ＥＭ４０９５的ＤＭＯＤ－ＯＵＴ端接Ｐ１．０，ＳＨＤ接Ｐ１．１，ＭＯＤ接Ｐ１．２，ＲＤＹ／ＣＬＫ端接Ｐ３．４，用作编解码的同步时钟。图５ＡＴ８９Ｓ５２与ＭＡＸ２３２Ａ电路连接图（下转８８页）科技论坛８５－－

基于RFID的公交卡管理系统课程设计说明书

郑州轻工业学院课程设计说明书题目：基于RFID的公交卡管理系统姓名：院（系）：计算机与通信工程学院专业班级：物联网工程XXX 学号：指导教师：成绩：时间：2016年 1 月5日至2016年 1 月8日

郑州轻工业学院课程设计任务书题目基于RFID的公交卡管理系统专业、班级物联网工程XX班学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：利用实验室的读卡器和M1卡，编写程序，实现一简单的公交卡管理功能。基本要求：（1）当卡放到读卡器上时能够自动显示姓名；（2）读卡器可识别出该卡的类别，即月票、电子钱包、学生票，并显示出剩余的钱数或次数；（3）当刷卡时，可自动扣除钱数或次数；（4）当充值时，可加钱数或次数。参考资料：[1]高建良，贺建飚.物联网RFID原理与技术[M].北京：电子工业出版社，2015. [2]黄玉兰.物联网射频识别（RFID）核心技术详解[M].北京：人民邮电出版社，2011. 2016年 1月 5日

课程设计成绩评定表

目录 1实验任务和目的 (1) 2实验过程和结果 (1) 2.1实验过程 (1) 2.2实验结果 (1) 3实验总结和心得 (3) 4参考文献 (4) 5附录（代码） (4)

1实验任务和目的利用实验室的读卡器和M1卡，编写程序，实现一简单的公交卡管理功能。能达到如下功能：（1）当卡放到读卡器上时能够自动显示姓名；（2）读卡器可识别出该卡的类别，即月票、电子钱包、学生票，并显示出剩余的钱数或次数；（3）当刷卡时，可自动扣除钱数或次数；（4）当充值时，可加钱数或次数。 2实验过程和结果 2.1实验过程 1.打开VC，建立新的MFC工程； 2.在MFC建立Dialog界面，如下图 3.建立相关的控件链接； 4.在程序编写相关程序，使其能达到相关目标； 5.运行程序检测实验是否成功。 2.2实验结果 1.基本界面

MHz RFID读写器设计与制作

RFID技术及应用实训报告题目: RFID读写器设计与制作班级: 学号: 姓名: 指导教师: 二〇一五年七月一日

目录第1章RFID读写器的设计与制作..................... 错误!未定义书签。读写器组成与分析.............................. 错误!未定义书签。读写器原理图与PCB设计........................ 错误!未定义书签。读写器原理图............................... 错误!未定义书签。读写器PCB设计............................. 错误!未定义书签。读写器装配与功能测试.......................... 错误!未定义书签。装配....................................... 错误!未定义书签。功能调试................................... 错误!未定义书签。第2章RFID上位机软件开发与调试................... 错误!未定义书签。数据访问层设计与实现.......................... 错误!未定义书签。数据访问层设计............................. 错误!未定义书签。实现过程及代码分析......................... 错误!未定义书签。窗体表示层设计与实现.......................... 错误!未定义书签。设计与实现................................. 错误!未定义书签。总结.............................................. 错误!未定义书签。

基于RFID超市管理系统的课程设计

大，销售额和门店数量大幅度增加，而且许多超市正在突破以食品为主的传统格局，向品种多样化发展。小型超市在业务上需要处理大量的库存信息，还要时刻更新产品的销售信息，不断添加商品信息，并对商品各种信息进行统计分析。因此，在超市管理中引进现代化的办公软件，实现超市庞大商品的控制和传输，从而方便销售行业的管理和决策，为超市和超市管理人员解除后顾之忧。 1.2系统目的帮助超市工作人员提高工作效率，帮助超市工作人员利用计算机，极为方便的对超市的商品进行等有关操作，使杂乱的超市数据能够具体化、直观化、合理化等。 1.3研究背景目前，我国零售业信息化状况的三个层面的分布基本明朗：在高端企业，进销调存核心结构体系基本运作正常，面临的主要问题是数据的深挖掘和加工、财务业务系统的高度集成、根据企业的并购重组保证系统和数据的统一、稳定；在中端企业，分散营运向集中管理转变，进销调存核心结构系统正在由分散单店管理、销售核算向连锁管理、进价核算过渡；在低端企业，刚刚涉足、转向连锁零售业，对于信息化认识处于表面层次，业务流程和信息系统建设需要一段时间的探索、认识和渐进过程。而整个零售行业对信息化的认识已经逐渐趋向一致的认识：信息化是企业可持续发展、增强核心竞争力的必要手段。超市软件系统从企业运营及管理的实际情况出发，结合当前中国零售业业态发展趋势，顺应了零售行业对信息化的要求，为商业管理信息系统提供了系统全面的技术解决方案。基于以上原因，超市信息管理系统目前在各个商业领域都发挥了很大的作用，也得到了越来越多的大、中、小型商业企业的应用。但就目前的应用状况分析，管理系统在中、高端企业得到了广泛的应用和重视，在小型企业、零售店的应用仅局限于信息化的表面层次，没有得到高度的重视。同时，小企业也因资金方面问题限制了其向更高程度信息化的应用！随着信息化的快速发展，以及激烈的市场竞争，各企业也将在信息化上下功夫，以高效率、低成本立足市场，获得更多的利润。 2.需求分析 2.1系统需求要求系统能有效、快速、安全、可靠和无误的完成上述操作。并要求客户机的界面要单明了，易于操作，服务器程序利于维护。 2.2功能需求

基于单片机的RFID读写器设计毕业设计

摘要射频识别（Radiofrequency identification ，RFID）,又称电子标签（E-Tag），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。因此，研究、设计和开发RFID系统具有十分重要的理论意义和实际意义。论文系统地论述了射频识别系统和读卡器的理论分析，研究了射频识别系统中的许多关键技术，并提出了射频识别读卡器的设计方案。本文首先分析了射频识别技术的基本原理、研究方向和应用情况。在充分研究了射频卡的基本原理、技术特点、国际相关标准后，进而提出了基于STC11F32单片机的射频读卡器系统设计的方法。设计采用MFRC522射频读写模块在STC11F32单片机的控制下实现对Mifare卡的读写访问操作。硬件部分设计主要包括单片机控制电路设计，射频模块设计，天线电路设计，串行通信电路设计，声音提示及显示电路设计等，其中详细讨论了读卡器的软件设计方法。软件设计包括单片机处理程序，射频基站芯片RC522的基本操作、Mifare卡操作程序设计、声音提示及显示部分程序等。论文中系统地讨论了软件实现读卡器与Mifare卡之间通信所要求的请求应答、防冲撞、选卡片、认证、读写等功能模块的实现原理。关键词：射频识别，读卡器，IC卡，STC11F32，MFRC522

Abstract Radio frequency identification (radio frequency identification, RFID), also known as electronic tags (e-Tag), is an RF signal automatic target recognition and access to relevant information technology. With the advances in technology, RFID applications widening, has been involved in all aspects of people's daily lives, and will become a basic technology of the future information society. Therefore, research, design and development of RFID systems has important theoretical and practical significance. Discusses the theoretical analysis of radio frequency identification system and card reader to the paper system, many of the key technology of radio frequency identification system, and the design of radio frequency identification reader. This paper firstly analyzes the basic principle of radio frequency identification technology, the research direction and application. In the full study of RF Card basic principle, technical characteristics, relevant international standards, and then put forward based on STC11F32 single chip RF card reader system design method. The design adopts MFRC522radio frequency read write module in STC11F32under the control of a single-chip microcomputer to realize Mifare card read and write access operations. The hardware part of the design including the MCU control circuit design, design of the RF module, Antenna circuit design, circuit design of the serial communication, voice prompts and display circuit design, including detailed discussion of the reader software design methods. Software design, including the microcontroller handler, the basic operation of the RF base station chip RC522, Mifare card operating procedures, voice prompts and display part of the program. The paper discussed the request response communication between the software implementation of the reader with Mifare card required, anti-collision, election card, certification, read and write function module principle. Key words:RFID, reader, IC card, STC11F32, MFRC522

基于单片机的RFID读写器设计

基于单片机的RFID读写器设计摘要射频识别（Radiofrequency identification ，RFID）,又称电子标签（E-Tag），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。因此，研究、设计和开发RFID系统具有十分重要的理论意义和实际意义。论文系统地论述了射频识别系统和读卡器的理论分析，研究了射频识别系统中的许多关键技术，并提出了射频识别读卡器的设计方案。本文首先分析了射频识别技术的基本原理、研究方向和应用情况。在充分研究了射频卡的基本原理、技术特点、国际相关标准后，进而提出了基于STC11F32单片机的射频读卡器系统设计的方法。设计采用MFRC522射频读写模块在STC11F32单片机的控制下实现对Mifare卡的读写访问操作。硬件部分设计主要包括单片机控制电路设计，射频模块设计，天线电路设计，串行通信电路设计，声音提示及显示电路设计等，其中详细讨论了读卡器的软件设计方法。软件设计包括单片机处理程序，射频基站芯片RC522的基本操作、Mifare卡操作程序设计、声音提示及显示部分程序等。论文中系统地讨论了软件实现读卡器与Mifare卡之间通信所要求的请求应答、防冲撞、选卡片、认证、读写等功能模块的实现原理。关键词：射频识别，读卡器，IC卡，STC11F32，MFRC522

中南大学RFID课程设计报告

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 课程设计报告课程： RFID课程设计班级：物联网工程1201班学号： 0909120316 姓名：王兆岳指导教师：李刚日期： 2015年4月25日

第一节课程设计选题 (1) 1.1选题背景 (1) 1.2课程设计目标 (1) 1.3课程设计使用的相关语言及数据库 (2) 1.4测试环境 (2) 第二节总体设计 (2) 2.1处理流程概要 (2) 2.2总体架构设计 (3) 2.3总体处理流程 (4) 第三节 PC端具体设计 (4) 3.1PC端模块划分 (4) 3.2出入库控制模块 (5) 3.3信息查询模块 (6) 3.4账号注册模块 (8) 3.5充值缴费模块 (8) 3.6硬件通讯中间件 (10) 第四节移动端具体设计 (11) 4.1剩余车位展示 (11) 4.2停车场线路导航 (12) 4.3个人记录、余额查询 (13) 第五节主要算法 (13) 6.1避免刷卡同时激活入库和出库 (13) 6.2多张卡同时在区域内时的屏蔽 (14) 6.3屏蔽偶发错误 (15) 第六节实验总结 (15)

第一节课程设计选题 1.1选题背景近几年随着我国高速发展，我国的机动车保有量也在不断攀升，因此楼宇、社区和商业区构建停车场及管理系统就显得十分迫切，构建一套包含车辆进出、停车泊位、缴费结算、资料查询、信息提示等功能的相对完善的管理系统，已成为停车场管理部门的共同愿望，同时由于传统停车场并没有与互联网实现对接，经常造成停车位的浪费或是由于驾驶员不能及时获知停车位已满的消息而导致能源的极大浪费、加剧交通拥堵的状况，基于此我选择停车场管理系统作为本次RFID课程设计的题目。 1.2课程设计目标在本方案中，效率、正确率、信息的整合、以及便捷性是重点追求的目标。效率读取后数据应及时进行处理，并写入数据库备查正确率保证每次读取信息的准确性，避免“漏读”或“重读” 信息的整合不同功能模块要实现良好的整合便捷性尽可能减少人员手动操作，尽量实现自动化

基于RFID超市管理系统的课程设计

1.超市管理系统规划 1.1现状分析最初的超市资料管理，都是靠人力来完成的。但近几年中国超市经营规模日趋扩大，销售额和门店数量大幅度增加，而且许多超市正在突破以食品为主的传统格局，向品种多样化发展。小型超市在业务上需要处理大量的库存信息，还要时刻更新产品的销售信息，不断添加商品信息，并对商品各种信息进行统计分析。因此，在超市管理中引进现代化的办公软件，实现超市庞大商品的控制和传输，从而方便销售行业的管理和决策，为超市和超市管理人员解除后顾之忧。 1.2系统目的帮助超市工作人员提高工作效率，帮助超市工作人员利用计算机，极为方便的对超市的商品进行等有关操作，使杂乱的超市数据能够具体化、直观化、合理化等。 1.3研究背景当前，中国零售业信息化状况的三个层面的分布基本明朗：在高端企业，进销调存核心结构体系基本运作正常，面临的主要问题是数据的深挖掘和加工、财务业务系统的高度集成、根据企业的并购重组保证系统和数据的统一、稳定；在中端企业，分散营运向集中管理转变，进销调存核心结构系统正在由分散单店管理、销售核算向连锁管理、进价核算过渡；在低端企业，刚刚涉足、转向连锁零售业，对于信息化认识处于表面层次，业务流程和信息系统建设需要一段时间的探索、认识和渐进过程。而整个零售行业对信息化的认识已经逐渐趋向一致的认识：信息化是企业可持续发展、增强核心竞争力的必要手段。超市软件系统从企业运营及管理的实际情况出发，结合当前中国零售业业态发展趋势，顺应了零售行业对信息化的要求，为商业管理信息系统提供了系统全面的技术解决方案。基于以上原因，超市信息管理系统当前在各个商业领域都发挥了很大的作用，也得到了越来越多的大、中、小型商业企业的应用。但就当前的应用状况分析，管理系统在中、高端企业得到了广泛的应用和重视，在小型企业、零售店的应用仅局限于信息化的表面层次，没有得到高度的重视。同时，小企业也因资金

UHF RFID读写器设计方案

[导读]为了分析UHF RFID读写器系统抗干扰性能，本文提出了基于ISO18000-6 type B 协议下UHF RFID读写器的设计方案，并对其通信过程进行了Simulink仿真，给出了曼彻斯特编解码以及2ASK调制解调的模型。为了分析UHF RFID读写器系统抗干扰性能，本文提出了基于ISO18000-6 type B 协议下UHF RFID读写器的设计方案，并对其通信过程进行了Simulink仿真，给出了曼彻斯特编解码以及2ASK调制解调的模型。最后，结合实际中经常遇到的高斯白噪声信道分析了系统的信道抗干扰性能，给出了系统的误码率随信噪比变化曲线。仿真表明本方案所设计的UHF RFID读写器系统具有较高的抗干扰性能。 0 引言射频识别系统是一种非接触的自动识别系统，通过射频无线信号自动识别目标对象，并进行读、写数据等相关操作，这种无线获取数据的方式在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理众多领域得到广泛应用。 RFID系统由阅读器、电子标签和计算机网络构成，其中读写器是RFID系统信息控制和处理中心，在系统工作中起着举足轻重的作用，其性能的好坏直接影响到数据获取的可靠性和有效性。而超高频读写器在远距离识别以及高速数据读取方面有着显着的优势，为此本文研究基于ISO 18000-6标准的Type B协议下的高频读写器具有重要的现实意义。 1 RFID工作原理

不同的RFID系统，工作原理略有不同，但其依据的基本工作原理是一样的。RFID系统读写器与电子标签基本结构如图1所示。由读写器模块中振荡器产生射频振荡信号，经过载波形成电路产生载波信号，再经过发送通道编码、调制和功率放大后经天线发出射频信号，当电子标签进入到工作区域，读取读写器发送的信号，一部分用于产生能量驱动电源激活自身工作，一部分用于获取信息，并根据指令将带有自身信息的信号经过编码、调制后由天线发送给读写器。读写器再将读取的信号传送给数据处理模块进行相应操作。读写器在RFID 系统中扮演重要的角色，主要负责与电子标签的双向通信，同时接收来自主机系统的控制指令。各种读写器虽然在耦合方式、通信流程、数据传输方法，特别是在频率范围等方面有着根本的差别，但是在功能原理上，以及由此决定的构造设计上，各种读写器是十分类似的。在ISO18000-6 Type B 协议下RFID 系统是基于读写器先发言原理工作，即读写器先发送出一定频率的射频信号，当电子标签进入到该工作区域时，首先产生感

RFID课程设计

武汉理工大学华夏学院课程设计报告课程名称：射频识别基础课程设计题目：高频数据块写入专业信息工程系班级学号姓名成绩_________________ 指导教师 2015年1月5日至2015年1月9日

设计实验目的学习和掌握高频RFID电子标签的识别控制原理。一、设计实验内容将电子标签放入高频RFID模块的识别范围内，高频RFID模块识别后在LCD上显示识别的卡号。二、使用仪器电脑一台、WSN通用底板、RF2530模块、高频RFID模块、电子标签、zigbee多功能仿真器(带10pin的JTAG下载线)、A转Mini USB线。三、设计实验原理射频识别技术（RFID）是一种新型自动识别技术，具有可靠性高、保密性强、方便快捷的特点，它利用无线射频方式，通过电磁感应、无线电波或微波能量，在读写基站和应答目标之间进行非接触双向通信，以达到目标识别和数据交换的目的，这项技术简称为“电子标签”。射频识别系统通常由电子标签（射频标签）和阅读器组成。电子标签内，存有一定格式的电子数据，常以此作为待识别目标的标示性信息。应用中将电子标签附在待识别目标上，作为待识别目标的电子标记，阅读器与电子标签可按约定的通信协议互传信息，RFID标签主要分为无源标签和有源标签两类（或是称为主动和被动）。最常见的是被动标签（无源标签），当阅读器遇见RFID标签时，发出电磁波，周围形成电磁场，标签从电磁场中获得能量激活标签中的微芯片电路，芯片转换电磁波，然后发送给解读器，解读器把它转换成相关数据。这里我们主要使用的电子标签是Mifare S70射频薄卡，该卡采用的飞利浦(NXP)原装的Mifare IC S70芯片，符合IEC/ISO 14443A 空气接口协议。其具有先进的数据加密及双向密码验证系统，与S50芯片相比，其具有更大的存储容量，是企业一卡通，水表预付费，公交储值卡，高速公路收费，停车场，小区管理，交运卡，公园，公路等首选的高频RFID产品。卡片有4K的存储空间，有32个小扇区和8个大扇区。小扇区的结构为：每扇区有4块，每块16个字节，一共64字节，第3块为密钥和控制字节；大扇区的结构为：每扇区16块，每块16个字节，一共256字节，第15块为密钥和控制字节；详细介绍如下: （1）4K字节, 共40个扇区。前32个扇区中，每个扇区4个数据块；后8个扇区中，每个扇区16个数据块。每个数据块16个字节；（2）每个扇区有独立的一组密码及访问控制；（3）每张卡有唯一序列号，为32位；（4）具有防冲突机制，支持多卡操作；（5）无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路；（6）数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次；（7）工作频率：13.56MHZ；（8）通信速率：106 KBPS；（9）读写距离：10 cm以内（与读写器有关）。其存储结构——4K字节, 共40个扇区，前32个扇区中，每个扇区4个数据块；后8

rfid技术课程设计

******************* 实践教学 ******************* 计算机与通信学院 2014年秋季学期 RFID技术课程设计题目：基于高频的RFID职工考勤管理系统专业班级：计算机科学与技术（物联网方向）1班姓名：学号：指导教师：成绩：

目录摘要 (3) 正文 ............................................................................................. 错误！未定义书签。一、前言 (4) 二、案例描述 (5) 2.1、系统核心功能 (5) 2.2、实施步骤 (5) 三、需求分析 (7) 3.1、实验箱模块的选择 (7) 3.2、HF高频读写器原理 (8) 3.3、射频通信原理 (9) 四、整体描述和实现 (10) 4.1实现RFID高频职工考勤管理系统的硬件设计 (10) 4.2实现RFID高频职工考勤管理系统的软件设计 (11) 4.3程序代码 (14) 4.4系统运行结果 (27) 总结 (29) 致谢 (30) 参考文献 (31)

摘要无线射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种非接触的自动识别技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。它基本由三部分组成：标签(Tag)、阅读器(Reader)和天线(Antenna)。 RFID技术与条码、生物识别等自动识别技术，以及与互联网、通信、传感网络等信息技术融合，构筑一个无所不在的网络环境。现在很多学校也充分的利用信息网络技术和计算机互联网技术，发挥信息网络的各种技术手段和现有各种教育、科研、信息资源的优势，开发各种应用系统和管理系统，实现网络交互式管理，全面推进信息化管理。而基于RFID的职工考勤应用系统就是学校管理系统的一个组成部分，它将智能化的完成考察职工出勤情况。它实时的自动采集数据信息、自动对所采集数据进行分析处理，然后以可视化界面回报给学校管理人员。通过点名、磁卡和接触式IC卡等方式对职工的上课出勤情况进行考勤、记录管理，既耗时，而且又会相互干扰；而非接触式RFID员工考勤应用系统实现了利用无线射频识别技术对员工考勤管理，既方便、快捷，又省资源。本文设计了一种基于RFID高频职工考勤管理系统，它是基于北京奥尔斯电子科技有限公司生产的物联网RFID综合实验系统V1.0。利用其中的HF模块，嵌入式网关，并连接PC的串口线到嵌入式网关的J28接口。即可以实现网关控制HF 模块，也可以实现PC机对HF模块的控制。该系统采用13.56M射频识别技术进行职工的门禁考勤管理，职工每人佩戴13.56M无源电子标签一张，作为考勤卡。用于上课、下课时的考勤记录，只要标签处于读写器的有效识别范围，则阅读器便可自动识别到该标签信息，通过软件系统自动记录考勤信息，同时控制电子锁开门。关键词：RFID；高频；职工考勤

射频识别技术课程设计报告

宁波大学机械工程与力学学院工业工程系课程设计报告 2012 — 2013学年第1学期课程名称现代物流设施与规划设计题目RFID射频识别技术组组员号专业班级 2012年12月23日

目录一、设计任务和要求 (3) 二、设计背景和意义 (3) 三、技术方案与技术路线 (4) 四、取得的成果 (6) 五、遇到的问题及解决方案 (8) 六、分析总结 (9) 参考文献 (9)

一、设计任务和要求 1、学会资料的查询：从Internet上搜寻RFID射频识别技术的相关文献，对射频识别技术有一个大概的认识和了解； 2、学会专研：通过帮助文档及相关资料的查阅，了解射频识别技术的原理和应用场合，寻找一个射频识别技术的应用场合并且设计一个相应的应用射频识别技术系统； 3、要求以小组为单位完成，组员全程参与及合作； 4、公开演示成果，并由老师随机向组员提问； 5、记小组分；第16周课提交资料并进行演示。二、项目背景和和意义我们小组选择医院这个社会矛盾的聚集点，设计一款可以帮助提高医院服务救助水平的应用RFID射频识别技术的系统。医院作为救死扶伤的场所也越来越多的引起了大家的关注。由于我国的医院服务救助水平和医务人员的素质都有待提高，不时会有一些恶性的医疗事故的发生，使人们存在对医护人员排斥甚至厌恶感。针对医药费用的纠纷也常常见诸报纸等新闻媒介。救死扶伤最重要的就是时间。时间就是生命这句话在医疗救助中绝对称得上是真理。众所周知，现代工业的高速发展给我们带来无比快捷舒适的生活方式的同时恶性疾病也在我国逐年快速增加。例如大家熟知的呼吸道疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等等。这些疾病的特点是发病迅速对抢救时间要求极高并且都极易因为抢救不及时造成病人的生命危险。急救车上有一系列的设备装置和药品，随时准备提供给患者。美国国民患者安全理事会首席专家说，2003年11月至2005年6月，由于急救车的问题引起了8起事故，都是由于相应的设备不在车上或药物过期造成的。这并非人为疏忽，而是在这些推车上至少有三种不同的物品，虽然有检查各物品是否配备的程序，尤其是在急救室执行急救过程中，迅速完成这项检查任务仍然很困难。如何及时了解患者情况，节约医护人员在救助过程中的时间就成了关键中的关键。我们小组成员针对紧急救助情况如何节约时间给出了方案。