RFID详细设计

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RFID 射频门禁系统

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要在生活中有些场合并不是任人自由进出的，而只允许有进出权限者通行，这时，就得使用出入口管理系统即门禁系统。

传统的门锁是最古老、最简单的门禁方式，一把锁配一把钥匙，几把锁就要配几把钥匙，使用不便。

为了适应信息时代的需要，保证建筑内部的安全性，满足用户当时的各种需求，智能门禁系统应运而生。

根据市场需求设计一款基于RFID的门禁系统。

本设计采用AT89C52作为主控芯片，用北京易火眼公司的YHY502ATG专用读卡器模块用来读射频卡的信息，当有卡进入到读卡器读卡的范围内时就会读取到相应的卡序列号，并根据得到的卡序列号做出相应的操作。

在扩展时采用Delphi软件做上位机，并建立一个Access数据库用来存储用户信息。

上位机与下位机之间的通信采用串口通信，选用MAX232CPE芯片完成上、下位机之间的通信。

按键部分采用的是自制的3*4按键矩阵，采用线反转法来判断是哪个按键按下。

本设计实现了自动、准确的识别卡序列号，对门禁系统起着重要的作用。

关键词门禁系统；射频识别；读卡器-I-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）AbstractSome occasions in life is not a fancy free access, while access privileges are allowed only to those who pass this time, you have to use the import and export management system for the access control system. The traditional hardware is the oldest, the easiest access mode, a lock with a key lock is necessary with a few a few keys, use the inconvenience. In order to meet the information needs of the times to ensure the safety of inside the building to meet the diverse needs of the user at that time, intelligent access control system came into being.According to market demand to design a RFID-based access control system. This design uses AT89C52 as the master chip, with eyes of fire the company's Beijing Yi YHY502ATG dedicated RF card reader module for reading the information, when there are card into the reader within the reader, it reads to the appropriate card serial number, and in accordance with the card serial number to be made by the appropriate action. Delphi software used in the expansion do host computer, and the establishment of an Access database used to store user information. Upper plane and lower-bit-machine communication using serial communication, use MAX232CPE chip to complete the upper and lower-bit-machine communication. Key part is the self-made 3 * 4 keypad matrix, using linear inversion method to determine which button is pressed. This design enables automatic, and accurate identification card serial number of the access control system plays an important role.Keywords Access Control System Radio Frequency Identification Proximity Coupling Device-II-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I第1章绪论 (1)1.1 课题开发背景 (1)1.2 目的和意义 (1)1.3 国内外研究发展状况 (2)1.3.1 国外研究发展现状 (2)1.3.2 国内研究发展现状 (2)1.4 本文的主要研究问题 (3)第2章系统的总体设计 (5)2.1 系统模块总体设计 (5)2.2 系统硬件设计 (6)2.3 系统软件设计 (6)2.4 本章小结 (7)第3章系统硬件详细设计 (8)3.1 硬件系统总体方案设计 (8)3.2 各模块电路设计 (8)3.2.1 元器件的选择 (8)3.2.2 读卡器数据采集电路设计 (8)3.2.3 串行E2PROM存储电路设计 (15)3.2.4 LCD1602显示电路设计 (17)3.2.5 串口通讯电路设计 (19)3.2.6 报警电路设计 (20)3.2.7 门控电路设计 (21)3.2.8 键盘电路设计 (21)3.3本章小结 (22)第4章系统软件详细设计 (23)4.1 软件结构框图 (23)4.2 软件总体流程图 (23)4.3 软件详细设计 (24)4.3.1 密码子程序 (24)4.3.2 数据采集子程序 (26)4.3.3 显示子程序 (28)4.3.4 存储子程序 (29)4.4 上位机设计 (30)-III-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）4.4.1 上位机程序流程图 (32)4.4.2 用户登录界面设计 (32)4.4.3 门禁系统界面设计 (34)4.5 开发工具简介 (36)4.5.1 集成开发环境Keil (36)4.5.1 Protel99SE (36)4.5.3 伟福简介 (37)4.6 本章小节 (39)第5章系统调试 (40)5.1 系统硬件调试 (40)5.1.1 液晶部分的调试 (40)5.1.2 键盘输入部分的调试 (40)5.1.3 串口发送/接收部分的调试 (40)5.1.4 存储部分的调试 (40)5.1.5 读卡器部分的调试 (41)5.2 系统软件调试 (41)5.3 系统整体调试 (42)5.4 本章小结 (42)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)附录1 (47)附录2 (56)附录3 (57)-IV-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第1章绪论1.1 课题开发背景射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。

射频识别(RFID)技术

射频识别技术Radio Frequency Identification Technology一、概述射频识别技术（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。

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(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。

1948年哈里斯托克曼发表的"利用反射功率的通信"奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。

二、射频识别技术的发展1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。

1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。

1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。

1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。

出现了一些最早的射频识别应用。

1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。

1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。

2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。

至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善。

单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。

三、RFID工作频率指南和典型应用不同频段的RFID产品会有不同的特性，下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。

基于51单片机的RFID门禁系统

湖南工业职业技术学院毕业设计课题名称基于51单片机的RFID门禁系统摘要门禁对于我们日常生活来说应该可以说是非常常见的，智能门禁系统在现在自动化应用中也是非常广泛的；随着现代社会科学技术的发展，智能家具系统开始普遍出现在日常生活中，我们对安全的要求也越来越高；智能识别技术开始运用在各个领域，而智能识别技术运用在门禁系统中大大地提高了门禁系统的安全性及易用性而受到广泛关注。

本文就RFID门禁系统的国内发展现状、未来发展趋势，提出了基于51单片机的RFID 门禁系统的设计方案，简述了RFID门禁系统的组成、系统的基本工作原理，分析了系统的硬件电路设计、软件设计，对硬件子电路的设计、子程序设计等作了详细介绍。

RFID门禁系统主要采用了STC89C52RC单片机作为控制模块及FM1702SL读卡器作为识别模块。

门禁系统能读写标准的非接触式射频卡，读取射频卡的距离约10cm左右。

当有卡进入读取范围时则读取卡内数据然后通过单片机处理后程序自动判断是不是已注册RFID卡，并且将卡号显示到LCD1602显示屏上。

如果是已注册的RFID卡则可以使继电器工作，以达到开门效果。

关键词：RFID；智能门禁系统；STC89C52RC；FM1702SL目录摘要 (I)目录 (II)第一章绪论...................................................................................................................................... - 1 -课题背景及意义........................................................................................................................ - 1 -课题背景............................................................................................................................ - 1 -课题意义............................................................................................................................ - 1 -RFID门禁系统国内研究现状及发展趋势 ............................................................................... - 1 -门禁系统国内研究现状 .................................................................................................... - 1 -门禁系统发展趋势............................................................................................................ - 2 -本文主要内容与结构................................................................................................................ - 2 -本文主要内容.................................................................................................................... - 2 -本文结构............................................................................................................................ - 2 -第二章 RFID门禁系统理论............................................................................................................. - 4 -射频识别技术及其原理............................................................................................................ - 4 -射频识别技术.................................................................................................................... - 4 -射频识别技术原理............................................................................................................ - 4 -RFID系统结构........................................................................................................................... - 5 -RFID门禁系统设计基本原则 ................................................................................................... - 6 -本章小结.................................................................................................................................... - 7 -第三章 RFID门禁系统电路设计..................................................................................................... - 8 -RFID门禁系统原理及电路设计主框图 ................................................................................... - 8 -FM1702SL读卡器....................................................................................................................... - 9 -SPI总线协议................................................................................................................... - 10 -Mifare射频卡介绍..................................................................................................................- 11 -串行EEPROM存储电路............................................................................................................ - 12 -EEPROM存储器接口......................................................................................................... - 13 -I2C总线协议................................................................................................................... - 13 -时钟芯片.................................................................................................................................. - 14 -步进电机电路.......................................................................................................................... - 15 -红外传感器.............................................................................................................................. - 16 -本章小结.................................................................................................................................. - 16 -第四章 RFID门禁系统软件设计................................................................................................... - 17 -RFID门禁系统软件模块框图 ................................................................................................. - 17 -门禁系统主程序介绍.............................................................................................................. - 18 -............................................................... - 18 -读卡过程及程序设计流程图.................................................................................................. - 19 -寻卡.................................................................................................................................. - 20 -防冲突.............................................................................................................................. - 20 -选择卡片.......................................................................................................................... - 20 -验证.................................................................................................................................. - 20 -读取卡号.......................................................................................................................... - 21 -卡挂起.............................................................................................................................. - 21 -其他程序设计流程图.............................................................................................................. - 21 -LCD1602显示程序设计 ................................................................................................... - 21 -按键控制程序设计.......................................................................................................... - 23 -定时器模块程序设计...................................................................................................... - 24 -存储程序设计.................................................................................................................. - 25 -开门模块程序设计.......................................................................................................... - 26 -程序编译与调试...................................................................................................................... - 27 -建立项目工程.................................................................................................................. - 27 -程序编译调试.................................................................................................................. - 28 -本章小结.................................................................................................................................. - 28 -结论.................................................................................................................................................. - 29 -参考文献.......................................................................................................................................... - 30 -致谢.................................................................................................................................................. - 31 -第一章绪论课题背景及意义课题背景射频识别，RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，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。

基于RFID技术的会展信息化管理系统设计与实现

会展业是一门系统工程、合经济，相关的行业很密切，及面广，举办城市的旅游、产、业等行业的带动效应之大难综与涉对房商
以估量。在上世纪末期，早国外Ｉ系统集成商开始探索会展管理信息化解决方案。１ｒ由于会展信息系统与当时软硬件系统对接的难度较大，展从业人员长期形成的手工操作惯性等原，展信息化管理软件长期得不到推广和运用。会会
对系统进行了整体测试．并进行了理系统：据库系统；计分析ＲＦＤ：数统
中图分类号：３１ＴＰ１文献标识码：Ａ文章编号：０９３４（００１ — ３８０１０ — ０４２１）６４５ — ２
黄巍
（州学院，贺广西贺州５２０）４８０
摘要：文首先对国内外会展业信息化建设现状．Ｉ技术的系统组成、该ＲＦＤ工作原理进行了介绍，后分析了会展管理系统的业务然需求，用合理的设计思想对会展管理系统的系统架构、利网络平面结构图和具体功能模块进行了设计。在详细设计的基础上，最后
ｌＳＮ１０ — Ｏ４Ｓ０９３４
Ｅｍａ：ｓ＠ｃｃ．ｔｎ－ｉｊｔｃｃｅ．ｌｌｎｃ
ｈｔ：ｗｗ．ｎｓｎｔａｔ／ｗｄｚ．ｅ．ｐ／ｃＴｌ８ — ５ — ６０６５９９４ｅ：６５５９９３＋１６０６

RFID介绍

一、RFID的定义射频识别技术，英文Radio Frequency Identification的缩写。

又称电子标签。

是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。

二、RFID的发展历程[1] [2]RFID自二战时期最早应用于作战时辅助敌我识别之后主要经历了一下的发展阶段：表1：RFID的发展历程如今RFID技术逐渐由13.56MHz以下的低频段向技术更为复杂、应用更为丰富的中高频段发展，特别是近来860—960MHz的远距离技术的发展，使RFID 的市场应用逐渐普遍。

三、RFID的组成[2] [6]RFID系统由5部分组成：1.标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象.2.阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式.3.天线(Antenna)：是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。

4.中间件（middleware）是一种面向消息的、可以接受应用软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。

5.应用软件（application software）是直接面向RFID应用最终用户的人机交互界面，协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将RFID原子事件转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示。

四、RFID技术的工作原理：RFID技术的工作原理可以用以下三步来解释：1.读取：标签进入磁场后，收到阅读器发出的射频信号，从而发出标签中存储的信息。

2.解码：读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

3.写入：中央处理器经过分析后，通过阅读器对标签发出命令或写入数据。

图1：RFID工作原理五、RFID的分类：[3]1.按工作频率分（1）低频（LF）：频率范围在100-500KHz，读取范围可达50厘米，主要应用有门禁控制、生物识别、车辆门锁等。

RFID天线制造方法

RFID天线制造方法RFID天线是一种用于无线识别与跟踪技术的核心部件，它可以通过无线电信号与读取器进行通信，实现数据的传输。

RFID天线制造方法是指从设计到生产的一系列过程，其中包括天线结构设计、材料选取、工艺流程确定等环节。

接下来，我们将详细介绍RFID天线的制造方法。

首先，RFID天线的结构设计是RFID天线制造方法的重要环节之一、天线的结构类型主要有PCB、线圈和微带天线。

PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）是常见的天线结构类型，它一般由铜箔或其他导电材料制作而成。

线圈结构是由金属线圈绕成的，通过可变电感与外部设备进行通信。

微带天线则是利用微带传输线作为辐射单元，封装在绝缘基板上。

结构设计要根据具体应用需求进行选择。

其次，RFID天线的材料选取也是RFID天线制造方法的关键步骤之一、材料主要分为导电材料和绝缘材料两大类。

导电材料一般选择具有优良导电性的金属，如铜、铝等。

绝缘材料则可以选择PET、FR-4等常见的绝缘材料，用于制作天线的基底。

材料的选择要考虑天线的性能和成本等因素。

接下来，RFID天线的制造方法还包括工艺流程的确定。

一般来说，制造RFID天线的工艺流程包括以下几个步骤：1.材料准备：包括导电材料和绝缘材料的采购和预处理。

导电材料需要进行切割和铺设，绝缘材料需要进行切割和扩展。

2.设计绘制：根据天线结构设计绘制天线的布局图和生产图。

这一步可以使用CAD软件进行设计和绘制。

3.制作基底：将绝缘材料切割成合适的尺寸，并通过印刷等工艺将布局图转移到基底上。

4.制作导电部分：将导电材料进行成型，如将铜箔压贴在基底上，并通过蒸发或镀覆等工艺进行金属化处理。

5.电路连接：将RFID芯片与天线连接，在PCB天线中通过焊接或PAD连接等方式实现。

6.测试和调试：对制作好的天线进行测试和调试，确保其性能符合要求。

最后，制造完成的RFID天线需要进行质量检验和包装等环节。

西门子RFID的使用详细讲解

S7-300通过PROFIBUS DP对RF300进行操作1、概述无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别和数据交换。

1．1 RFID基本组成：数据存储器，用于存储数据。

也就是标签块。

读写器，实现数据读出和写入。

也就是感应器。

天线，在数据存储器和读写器间传递射频信号。

通信模块，用于系统集成的接口模块。

1．2 西门子主要的RFID产品西门子RFID产品主要包括用于工业自动化的 MOBY E、MOBY I 、RF300、MOBY U等，见表1表1：RFID产品和用于物流管理的 MOBY D、RF600 ，见表2表2：RFID产品1．3 RF300系统集成随着工业自动化程度的提高，以及应用领域的需求，RFID的技术被越来越多的集成于系统。

由于全集成自动化是西门子产品设计的核心理念之一，因此，为RFID集成于自动化系统提供了多种解决方案。

通过RFID的通信接口模块，可将RFID 集成到PC，主流PLC，如:S5、S7、PROFIBUS DP、非西门子PLC、以太网等。

如图1，这是现在西门子产品的图谱。

图1：RF300的集成方式2、本文试验设备简介。

2．1 硬件设备RF360T：6GT2800-4AC00，RF300 数据存储器（移动载体）RF380R：6GT2801-3AA10，RF300读写器ASM456：6GT2002-0ED00，通讯模块，独立的PROFIBUS DP从站，可连接2个通道的读写设备（SLG），用于将RFID系统集成到PROFIBUS DP/DP-V1 。

ECOFAST 连接块：6ES7194-3AA00-0AA0PROFIBUS ECOFAST 混合直插头插针型：6GK1 905-0CA00，每包 5 件插座型：6GK1 905-0CB00，每包 5 件PROFIBUS ECOFAST 终端电阻插头：6GK1 905-0DA10RF300 SLG电缆：6GT2891-0FH50，5米PS307：6ES7 307-1KA01-0AA0，S7-300电源模块CPU315-2PN/DP：6ES7 315-2EH13-0AB0，S7-300 中央处理器S7-300道轨PROFIBUS DP电缆2．2 软件STEP 7 V5.4 SP5，用于组态、编程MOBY 系统软件：6GT2 080-2AA10，GSD 文件，FC45，手册3、FC45FC45 是STEP 7为RFID识别系统所编写的功能块，SIMATIC S7-300/400 通过通信接口模块连接RFID读写器，通过FC45与RFID 识别系统进行数据交换。

rfid 读写器技术参数

rfid 读写器技术参数RFID读写器是一种能够通过无线电频率识别标签并读取或写入数据的设备。

它使用射频识别（RFID）技术，可以实现物联网应用中的自动识别和数据采集功能。

RFID读写器具有多种技术参数，包括工作频率、读写距离、读写速度、接口类型等，下面将对这些参数进行详细介绍。

首先是工作频率，RFID读写器的工作频率通常分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和超高频（SHF）四种。

低频通常在125 kHz到134 kHz之间，高频通常在13.56 MHz，超高频通常在860 MHz到960 MHz，而超高频通常在2.4 GHz到2.5 GHz 之间。

其次是读写距离，即RFID读写器与标签之间的最大通信距离。

读写距离的大小与读写器的功率、天线设计、标签类型等因素有关。

一般来说，低频RFID读写器的读写距离较短，通常在几厘米到几十厘米之间；而高频和超高频RFID读写器的读写距离较远，可以达到几米甚至更远。

第三是读写速度，即RFID读写器与标签之间的数据传输速率。

读写速度的快慢取决于读写器的处理能力以及标签的存储容量和通信协议等因素。

一般来说，高频和超高频RFID读写器的读写速度较快，可以达到几十个标签每秒的读写速率。

接下来是接口类型，即RFID读写器与其他设备之间进行数据交互的接口。

常见的接口类型包括串口（RS232、RS485）、USB、以太网等。

不同的接口类型适用于不同的设备和应用场景，可以满足不同的数据传输需求。

RFID读写器还具有其他一些常见的技术参数，如功耗、工作温度、防护等级等。

功耗是指读写器在工作时的能耗，通常以瓦特（W）为单位。

工作温度是指读写器能够正常工作的温度范围，不同的读写器有不同的工作温度范围。

防护等级是指读写器的防尘防水能力，常见的防护等级有IP65、IP67等。

RFID读写器是一种重要的物联网设备，具有多种技术参数。

了解这些技术参数可以帮助我们选择合适的读写器，并在实际应用中发挥其最大的作用。

基于RFID技术的仓储管理系统方案设计

出库管理流程如图３所示。仓库相关人员通过前端软件下载待出库物品清单，向系统数据库查询物品的具并
图２入库管理
作者简介：裴（９３）男，徽合肥人，士，国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司工程师，究方向为系统研发和集成；谭１８一，安博中研侯成功（９７）男，徽合肥人，士，国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司助理工程师，究方向为系统研发１８－，安硕中研
上架。
读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当ＲＦＤ标签进入读写器的射频场时，Ｉ标签内置天线ＩＲＦＤ
获得感应电流。经标签内的升压电路升压后，应电流为感
标签提供能量。同时，信息的感应电流通过射频前端电带路检得的数字信号，送人逻辑控制电路进行信息处理。被ＲＦＤ标签将自身芯片内存储的编码等信息通过标签的Ｉ内置发送天线发送出去；线接收到从ＲＦＤ标签发送过天Ｉ来的载波信号，调节器传送到读写器；写器对接收的经读信号进行解调和解码，后送到后台主系统进行相关处然
一
２系统功能需求

RFID智能图书馆系统介绍

RFID智能图书馆系统介绍RFID智能图书馆系统介绍一、引言本章将主要介绍RFID智能图书馆系统的背景和意义，以及本文档的目的和范围。

二、系统概述本章将详细介绍RFID智能图书馆系统的基本架构、工作原理以及主要功能模块。

⑴系统架构本节将介绍RFID智能图书馆系统的整体架构，包括硬件和软件方面的构成。

⑵工作原理本节将详细阐述RFID智能图书馆系统的工作原理，包括标签识别、信息存储和获取、数据传输等过程。

⑶功能模块本节将逐一介绍RFID智能图书馆系统的各个主要功能模块，包括图书借还管理、图书查询和定位、读者信息管理等。

三、系统需求分析本章将对RFID智能图书馆系统的需求进行详细分析，包括功能需求和性能需求。

⑴功能需求本节将列出RFID智能图书馆系统各个功能模块的具体需求和规格。

⑵性能需求本节将详细描述RFID智能图书馆系统在性能方面的需求，包括响应时间、并发能力等指标。

四、系统设计与实现本章将对RFID智能图书馆系统的设计和实现进行详细介绍。

⑴硬件设计本节将详细阐述RFID智能图书馆系统所需的各种硬件设备的选择和配置。

⑵软件设计本节将详细介绍RFID智能图书馆系统的软件设计，包括系统架构、数据库设计等方面。

⑶系统实现本节将说明RFID智能图书馆系统的实现过程，包括安装、配置、测试等。

五、系统测试与评估本章将对RFID智能图书馆系统进行全面的测试和评估，包括功能测试、性能测试、安全性评估等方面。

六、系统部署与维护本章将介绍RFID智能图书馆系统的部署和维护工作，包括服务器部署、应用发布、故障排除等。

七、参考资料本章将列出本文档所参考的资料和文献。

附件：本文档所涉及的附件，包括系统设计图、测试报告等。

法律名词及注释：本文所涉及的法律名词及其注释。

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1 中国民航大学电子信息工程CDIO初级项目简易的RFID识别系统详细设计报告（总体）总 15页第 1 页编号

1、设计方案本系统主要是基于RFID的简单射频识别系统，该系统基于51单片机控制，以无线通信为基础。该系统有如下优点：①识别时，无需接触；②识别时间短；③错误识别的概率相对较小；④有良好的扩展性。这种系统进行功能扩展后可用于停车场、交通道路管理、智能物业管理等多种场合。系统设计主要分阅读器、应答器两部分。各部分电路为：阅读器：1、电源2、电源控制器3、本振信号源4、功率放大放大电路5、包络检波电路6、带通滤波电路7、方波整形电路8、电压比较电路 9、51单片机控制电路。应答器：1、电源：2、拨码电路 3、编码电路：4、加密电路 5、调制电路 6、功放电路

原理概述：电路主要由阅读器与应答器两部分构成。阅读器是可以利用射频技术来完成读取电子标签信息的设备，它通过发射信号唤醒和传送命令给电子标签，并接受标签返回的信号，在经过对信号进行初步过滤和处理之后，将信息传送给中央处理单元处理得到有用的数据（并显示出来）,从而完成对电子标签信息的获取与解析。阅读器的工作频率决定了RFID系统的工作频率，另外阅读器的发射频率又决定了识别距离的远近。应答器主要作为信息的载体储存了不同的信息，应答器接受读写器的命令后开始工作，将存储的信息编码、加密、调制、放大后通过天线耦合到初级线圈，完成信息的传输。

系统结构框图项目名称：简易

的RFID识别系统 2

图1 系统结构框图射频识别系统结构与组成阅读器：1、电源：给阅读器个各部分电路供电；2、电源控制器：控制发射端的接通与关闭； 3、本振信号源：为检波与信号传输提供振荡信号；4、放大电路：增加信号功率便于传输与处理； 5、包络检波电路：将调制信号解调得到有用的信号；6、带通滤波电路：滤除噪声和消除载波； 7、方波整形电路：将得到的信号方波平滑整形；电压比较电路：使方波更加适合数字处理； 8、51单片机发送信号发射命令和对信号进行解码，控制LED显示应答器：1、电源：给应答器的拨码电路中的拨码开关供电；2、拨码电路：不同拨码的组合形成不同的信息； 3、编码电路：将拨码电路产生的输入信号进行编码；4、加密电路：对编码的信号进行加密； 3

5、调制电路：对本振与输入信号进行调制，使用与门或与非门； 6、功放电路：放大调制信号，使其符合天线耦合传输的需要；

2、各分系统或部件的技术、质量指标要求阅读器部分电路设计：一、本源振荡电路：为信号传输提供振荡信号；本设计采用并联谐振c-b型晶体振荡电路（也称皮尔斯电路）晶体振荡电路中，把晶体置于反馈网络的振荡电路之中，作为一感性元件，与其他回路元件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。由于石英晶体存在感性和容性之分，且在感性荣性之间有一条极陡峭的感抗曲线，而振荡器又被限定在此频率范围内工作。该电抗曲线对频率有极大的变化速度，亦即石英晶体在这频率范围内具有极陡峭的相频特性曲线。所以他具有很高的稳频能力，或者说具有很高的电感补偿能力。因此选用c-b型皮尔斯电路进行制作。

为信号传输提供振荡信号；本设计采用并联谐振c-b型晶体振荡电路（也称皮尔斯电路）。设计理由：具有很高的稳频能力（或者说具有很高的电感补偿能力），因此可产生更加稳定的频率。主要技术指标： 1、振荡频率：ƒ。=13.56MHz 2、工作环境温度范围：-40℃~+85℃ 3、电源电压：+12V 4、输出电压：1V 主要参数：三极管工作在放大区，因此：

反馈系数：F=C3/C1 图2 皮尔斯电路石英晶体选取：HC_49/U_13.56MHz晶振工作原理：晶体振荡电路中，把晶体置于反馈网络的振荡电路之中作为一感性元件，与其他回路元件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。由于石英晶体存在感性和容性之分，且在感性容性之间有一条极陡峭的感抗曲线，而振荡器又被限定在此频率范围内工作。该电抗曲线对频率有极大的变化速度，亦即石英晶体在这频率范围

HLKRKRKR2,110,301321 4

内具有极陡峭的相频特性曲线。所以他具有很高的稳频能力，或者说具有很高的电感补偿能力。因此选用c-b型皮尔斯电路进行制作。原理图二、功率放大电路：增加信号功率便于传输与处理；本设计采用丙类功率放大电路确定功放的工作状态：丙类高频功率放大器可工作在欠压状态、过压状态和临界状态。因欠压状态效率低，而过压状态严重失真，谐波分量大，为尽可能兼顾输出大功率、高效率，一般选用临界状态。

主要设计指标：1、输出功率Po≥125mW 2、谐振频率f=13.56MHz 3、η>65%； 4、增益放大倍数≥50 主要参数计算：

L=41.1nH C=3.3nF 三级管工作在临界状态图3 丙类功率放大器丙类功放θc=60°—90°，这里为方便计算，设θc=70°。可得集电极电流余弦脉冲直流ICO系数 α0(70°)=0.25，集电极电流余弦脉冲基波ICM1系数α1(70°)=0.44。设功放的输出功率为0.5W。（1）集电极参数计算集电极电流脉冲的直流分量：ICO=ICmax*α0(θc)=216*0.25=54mA 电源提供的直流功率：PD=VCCICO=12V*54mA= 0.65w 集电极的耗散功率：PC=PD-PO=0.65w-0.5w=0.15w 集电极的效率：η=PO/PD=0.5/0.65=77% （2）基极参数计算基极基波电流的振幅：IB1m=IBm*α1(70°)=9.5mA

MHzLCf56.13210 5

基极输入的电压振幅：VBm=2Pi/IB1m=5.3V （3）电源去耦滤波元件选择高频电路的电源去耦滤波网络通常采用π型LC低通滤波器，滤波电感可按经验取50—100uH，滤波电感一般取0.01uf。三、低通滤波器：滤除剩余载波分量，设计采用二阶低通有源滤波器电路。在设计的过程中运用的是滤波器的快速算法设计理由：提高通带的增益放大倍数，避免信号过小导致检测困难，采用有源滤波电路

主要设计指标：1、通带增益Av=5 2、截止频率f=125KHz 3、品质因数Q=0.707 主要参数计算：通带增益：

截止频率：品质因数：图3 低通滤波电路同相比例因数：

四、电压增益放大电路：增大调制信号的电压，便于检波。本设计采用二级甲类功率放大电路。设计理由：甲类功率放大电路，在信号全范围内均导通，非线性失真小，但输出功率和效率低，为弥补输出功率低的缺点设置二级放大，因为输入信号为已调信号，其频率跨度很大使用丙类放大会对信号造成严重失真，因此选用线性的功率放大器作为增益放大电路

21CCAv

212121CCRRfc

VFAQ31

45R

RAAF 6

主要设计指标：1、输出功率Po≥125mW 2、η>65%； 3、增益放大倍数：20 4、电源供电为12V，晶体管用2N2219 主要参数：

图5 二级甲类功率放大电路原理图五、检波电路：将调制信号解调得到有用的信号。本设计采用二极管检波电路。

设计理由：二极管包络检波器具有电路简单，易于实现的优点。主要设计指标：1、输出波形频率：250KHz 2、包络波形衰减率<10%

主要参数计算： =300kHz

FC01.01

图6 二极管检波电路原理图该电路中一般要求输入信号的幅度在0.5V以上，所以二极管处于大信号工作状态，又称为大信号检波电路。它适用于解调含有较大载波分量的大信号，利用二极管的单向导电特性和检波负载LRC的充放电过程实现检波。所以LRC时间常数的选择很重要。LRC时间常数过大，会产生惰性失真。LRC常数太小，高频分量会滤不干净。综合考虑要求

满足其中：ma为调制度f0为载波频率，Ωmax为调制信号角频率的最大值。

50820,221VVmAImAICECC

2101CRw

aaLmmCRfmax2011 7

六、带通滤波电路：滤除信道噪声。本设计采用四阶切比雪夫带通滤波电路. 设计理由：本设计采用归一化切比雪夫低通滤波电路转化为带通滤波电路。主要性能指标：1、中心频率为：fo =13.56MHz 2、上通带截止频率：f1=13MHz 3、下通带截止频率：f2=14MHz 4、阻带频率：MHzfMHzfss15,1221 5、通带增益： Av=1； 6、品质因数Q值取1；图6 电路原理图 7、阻带衰减速率为：-40dB/10倍频。

低通通滤波器转换成带通滤波器的设计公式：

420444443203333322022222120111111,..1,1,..1,CwLCCLwCLLCwLCCLwCLL

