基于射频识别技术的多协议读写器设计报告.doc
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1、河海大学计算机及信息工程学院(常州)课程设计报告题 目 专业综合实习报告 专业学号 0862610305 学生姓名 授课班号 271301 指导教师 完成时间 201112-6 基于射频识别技术的多协议读写器设计摘要:该射频识别(RFID)读写器由微控制单元、射频读写模块、高频功率放大模块、天线、通信接口、液晶显示模块、射频卡/标签等部分组成。基于电磁波的能量传输原理,RFID利用射频卡/标签和读写器内部自带的天线激发形成电磁场,通过电磁波能量效应和信息效应,构建起非接触信息传输通道来传输信息,实现身份识别和数据交换等一系列的交互操作.该装置具有存储量大、可读写、穿透力强、识别距离远、识别速度
2、快、使用寿命长、环境适应性好等特点,在公共交通、物流管理、身份识别等领域有着广泛的应用。在具体方案实施和执行中,该装置由ATmega16完成整个系统的控制,以CLRC632芯片为核心的读写器实现与射频卡/标签之间的无线通信与指令应答,实现了多协议的方便切换,成功开发出适用于现有各种主流RFID协议的非接触式射频卡/标签的读写器。关键词:射频识别;电磁波;射频卡/标签AbstractThe radio frequency identification (RFID) reader consists of microcontrol unit, radio frequency reader modul
3、e, high-frequency power amplifier module, antenna, communication interface, LCD modules, radio frequency cards / tags, etc. Based on the principle of electromagnetic wave energy transmission, RFID uses radio frequency cards / tags and the built-in antenna within the reader to stimulate the formation
4、 of electromagnetic fields and builds up the noncontact information transmission channels through electromagnetic waves to transmit information which results in a series of interactive operation such as achieving identification, data exchange and so on。 The device has features of large memory capaci
5、ty, being able to read and write, strong penetrating power,long identification distance, fast identification speed, long life and good environmental adaptability, and has a wide range of applications in the filed of public transport, logistics management and identification 。 In the process of implem
6、entation and enforcement of specific programs, mega16 in the device complete the whole system of control orders and tasks,as the core of the reader card the CLRC632 chip and the Mifare1 card reader achieve wireless communication and command between the response and instructions for response to reali
7、ze the convenience of multiprotocol switching, successfully developed to be applied to all major RFID existing agreements with noncontact RF card / tag reader.Keywords: radio frequency identification; electromagnetic wave; radio frequency cards / tags。5一基于射频识别技术的多协议读写器设计思想1.多协议读写器的工作原理RFID系统是按电磁波能量耦
8、合原理工作的.由读写器向射频卡/标签发射特定频率的无线电磁波。当射频卡/标签靠近读写器时,受读写器发射的电磁波激励,卡片内的 LC 谐振电路产生共振并且接收电磁波能量。当射频卡/标签接收到足够的能量时,就将卡内存储的识别资料以及其他数据以无线电波的方式输到读写器并且接受读写器对卡内数据的进一步操作。该卡的读写过程是由射频卡/标签与读写器之间通过无线电磁波来完成读写操作。射频卡/标签是一种无源体,当读写器对卡进行读写操作时,读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号,该信号由卡接收后,与其本身的 LC 产生谐振,产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号,指挥芯片完成数据的
9、修改、存储等,并返回给读写器,完成一次读写操作。2电磁场与电磁波理论基础2。1 电磁场理论每个运动的电荷或者说电流,都伴随有磁场,为了在电感耦合式RFID系统的写/读设备中产生交变磁场,采用了“短圆柱形线圈”或用导体回路来做磁性天线。如图1:rHd图1射频识别系统发射天线周围的磁力线研究表明,从线圈半径(或面积)到一定距离的磁场强度几乎是不变的,而后则急剧下降,在自由空间,线圈的近场中磁场强度的衰减大约为60dB/10倍频程,在形成电磁波的远场中变得比较平缓,为20dB/10倍频程.2。2 射频匹配电路设计原理在本设计中,为提高整个系统的使用范围,在芯片选择上使用功能更加强大的 CLRC632
10、,这也是整个系统的核心部分。CLRC632 内部集成了振荡器缓冲,连接外部的13。56MHz 的石英震荡晶体,以获取低相位抖动。由于提供给 CLRC632 的时钟要作为同步系统的编码器和解码器的时间基准,因此频率的稳定性是正确执行的一个重要因素,为了获得最佳性能,时钟抖动应该尽可能小。CLRC632 根据寄存器的设定对发送缓冲区中的数据进行调制得到发送的信号,通过由 TX1、TX2 引脚驱动的天线以电磁波的形式发出去,IC 卡采用 RF场的负载调制进行响应。天线拾取 IC 卡的响应信号经过天线匹配电路送到 RX 引脚,CLRC632 内部接收缓冲器对信号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处理
11、.处理后的数据发送到并行接口由ATmega16读取。该系统在 13。56MHz 频率下操作,石英晶振产生用于驱动 CLRC632 以及作为驱动天线的 13。56MHz 能量载波的基频,会产生比该频率更高的谐波,因此对输出信号必须进行适当的滤波,低通滤波器元件包括 L1 和 C11.2.3 天线与电磁波理论射频识别系统的阅读器要通过天线来发射能量,形成电磁场,通过电磁场来对电子标签进行识别。为了驱动天线,CLRC632 通过 TX1 和 TX2 提供 13.56MHz 的能量载波。根据寄存器的设定对发送数据进行调制得到发送的信号.IC 卡采用 RF 场的负载调制进行响应.天线拾取的信号经过天线匹
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