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1、 编 号： 审定成绩： *大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于RFID读写器接收射频电路设计学 院 名 称 ：*学 生 姓 名 ：*专 业 ：*班 级 ：*学 号 ：*指 导 教 师 ：答辩组 负责人 ：填表时间： 年 月重庆邮电大学教务处制摘 要无线射频识别技术是一种利用射频通信实现的非接触自动识别技术。它利用射频信号的空间耦合(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对象的目的。近年来无线射频识别技术得到了广泛的应用，本文旨在完成基于ISO14443A 标准的射频读写器设计。文中先简单介绍了RFID技术背景及相关知识。设计了基于RFID芯片MFRC522和单片机
2、C8051F340为核心的读写器及其相关周边电路。阐述了有关读写器天线的设计原理，并通过计算求得相关的参数，用工具软件对外围电路进行估算，选定匹配电路和滤波电路的相关参数。使用PCB设计软件Altium Designer10完成读写器PCB设计，并制作电路板进行测试。在了解NXP公司的MIFARE1系列的S50卡结构和相关操作流程后，在Keil4中编写了读写器测试代码，验证了硬件设计。实测读写距离达到10厘米左右。【关键词】RFID技术 MFRC522 天线设计 C8051F340ABSTRACTRadio frequency identification technology is a ra
3、dio frequency communication to achieve non-contact automatic identification technology. It uses spatial coupling of the RF signal (alternating magnetic field or electromagnetic field) to achieve access to information passed and passed the message to achieve the purpose of identifying the object.In r
4、ecent years, radio frequency identification technology has been widely used, this paper aims to complete ISO14443A standard based on the RF reader. In this paper, a brief background of RFID technology and related knowledge. Design-based RFID chips MFRC522 and the microcontroller C8051F340 as the cor
5、e reader, and its related peripheral circuits. Elaborated the design principle of the reader antenna, obtained by calculating the relevant parameters, use the tool to estimate the peripheral circuit, select the matching circuit and filter circuit parameters. PCB design software Altium Designer10 com
6、plete the reader PCB design and production of circuit boards for testing. Understand the NXP MIFARE1 Series S50 card structure and operational processes, written in Keil4 reader test code to verify the hardware design. Measured read and write range of up to about 10 cm.【Key words】RFID MFRC522 Antenn
7、a design C8051F340目 录第一章 RFID系统概述1第一节 RFID技术简介及发展趋势1第二节RFID系统结构简介3一、RFID系统的组成3二、RFID系统的基本特点6第三节 RFID系统分类6一、按工作频率分类7二、按工作距离分类7三、按标签供电方式分7第四节 RFID标准概述8第五节 常见标签天线比较9第六节 本章小结10第二章 RFID读写器硬件电路设计11第一节 总体方案设计11第二节 射频读写模块12第三节 系统控制单元16第四节 系统天线及匹配电路设计18一、天线的设计19二、匹配电路的设计19第五节 人机交互接口设计20第六节 PCB设计21第七节 本章小结22第
8、三章 RFID系统软件设计23第一节、S50卡简介23第二节、软件流程图24第四章 系统测试及结果27致 谢29参考文献30附 录31一、英文原文：31二、英文翻译：38三、工程设计图纸：42四、源程序：43第一章 RFID系统概述第一节 RFID技术简介及发展趋势射频识别(RFID，Radio Frequency Identification,RFID)技术是利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并进行交换数据的自动识别技术，实际上是自动识别技术(AEI，Automatic Equipment Identification)在无线电技术方面的具体应用与发展。它是当前最受人们关注的
9、热点技术之一，也是我国信息化建设的核心技术之一。近年来在全球得到迅速发展，其应用领域广泛，发展迅速，正在逐步走向成熟。RFID的应用十分广泛，目前在各类票务系统（如城市公交车、停车场、门票等）、收费卡、票务、证件、防盗、环境监控、物联网等众多领域有广泛的应用。下面作一个简单的介绍： 军事物流系统RFID 技术源于美国，早在二战期间，就用于飞机的敌我识别。RFID是一种自动识别技术，它通过非接触的射频信号读写标签数据以识别目标，它既可以自动识别高速运动的目标，有的也可以并可同时识别多个目标。其操作简编，受环境影响小，且可以不需要人为操作。它可以用于军用物资处于采购、运输、仓储、使用、维修的任何环
10、节。实现弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪等。美国在伊拉克战争中已有大量使用。美国国防部已与其上万的供应商正在对军事物资进行电子标签标识与识别。RFID的军事应用被认为是RFID最有潜力的应用领域之一。 门禁保安即射频卡应用于门禁保安系统，这是一种常见的应用。而且还可以实现一卡可以多用。比如，既可作为可以出入证，又能作为停车卡使用等。其目的都是识别人员身份、简化管理、方便收费，同时提高效率等等。如公司工作人员需佩戴射频卡的工作证，进出公司或其他部门时需在读写器上面”刷卡”，以识别人员身份，并给出相应的操作权限或措施，如遇到非法闯入会给出警报等。在某些安全要求更严的地方，还可以结合其它的自
11、动识别方式，如将指纹或面部特征存入射频卡。另外公司还可以用射频卡跟踪和保护贵重设备。将射频卡贴在物品上面，如计算机、重要文件、综测仪或其它实验室设备上，公司就可以通过与射频卡配套的读写器自动跟踪管理这些贵重设备，可以跟踪一个物品从某地转运到某地，或是在设备离开某地后报警。若结合全球定位系统（GPS），还可以对特殊设备、特殊车辆等进行有效追踪。 汽车防盗目前已经出现了小到能够封装到汽车钥匙中的射频标签产品。用于汽车防盗时，需要在汽车上面按安装特殊的读写器。只有当含有特殊信息的带有射频标签的钥匙插入到点火器中时，汽车才能发动引擎。如果读写器识别不到射频标签或者是射频标签不含有特定信号，汽车的引擎将
12、不会发动。还有一种汽车防盗系统已经普及，司机自己携带含有射频标签的遥控器，司机只要离车子数尺之遥，就可以使用遥控来解开防盗器，然后打开车门；甚至也可以在警急状况下启动汽车的警报器。这类遥控开锁设备在1980年代开始被使用，一般来说它有一个电路版，一个锁码的射频识别芯片，还有电池跟小型天线。电池跟小型天线是用来让这个黑盒子可以将信号发射出去。遥控上的射频芯片有一组与特定的汽车运作的密码。这些密码是长度40位的变动串列：每次使用后，这组密码就会稍稍改变，整个组合的数量大概有1000亿组。当你按下开锁按钮时，遥控会发送40位长的密码与开锁的命令。如果接收器收到正确的密码，汽车就会按照命令动作，如果是
13、错误的密码，便不会有任何反应。 物流跟踪沃尔玛早在2003年要求其供货商在商品包装上粘贴RFID标签。现在在沃尔玛的6万家供货商（加上750家山姆会员店的供货商）当中，至少有600家已部署了RFID技术。在沃尔玛的努力下，在美国的4000家沃尔玛和山姆会员店中已有大约1000家采用了RFID技术。沃尔玛采用RFID技术后，脱销的商品减少，货架上缺货的情况较少发生，同样还有利于减少库存和改善库存数据管理等方面。RFID技术还改进了沃尔玛客户服务水平。对新鲜货品，如新鲜食品、海鲜等一些容易变质的商品，可通过RFID技术对其有效期进行控制。沃尔玛将他读到的信息会反馈给供应商并和供应商共享。供应商也可
14、以用同样的形式跟踪他们的货物，从而发现一些问题，包括是否缺货，从而构成了一个真正进行实时跟踪的系统。RFID技术的发展得益于多项技术的发展，它不仅涵盖了射频技术,还包含了密码学、 通信原理、编码理论、半导体集成电路和计算机技术,是一个多学科综合的新兴学科。因此,对RFID技术的认识和研究具有深远的理论意义。随着技术的不断进步，射频识别产品的种类将越来越丰富。可以预见，在未来，射频识别技术将继续保持高速发展的势头：在应答器方面，应答器芯片所需的功率更低，无源应答器技术将更趋成熟；作用距离将更远；无线可读、可写性能也将更加完善，并且识别速度将更快，能适合高速移动物品识别；具有快速多应答器读/写功能
15、，同时在强磁场环境下的自我保护功能也会更加完善。在阅读器方面，多功能阅读器，包括条形码识别集成、无线数据传输、传感器技术、脱机工作等功能将会被更多的应用。阅读器会朝多制式多频段、便携化、模块化、低成本的方向发展。在高层系统方面，近距离系统将具有更高的智能和安全特性，远距离系统性能将更加完善，成本更低。总之，射频识别技术在未来的发展中，利用其他高新技术，如全球定位系统、传感器技术和生物识别技术等，在单一识别向多功能识别方向发展的同时，将结合现代通信和计算机技术，从独立系统应用走向网络化应用，实现跨地区、跨行业的应用。第二节RFID系统结构简介一、RFID系统的组成RFID系统在具体的应用过程中，会根据的应用目的和应用环境的不同，实际系统的组成可能会有所不同。但一个典型的RFID系统的组成结构如下图所示，整个系统一般由应答器、阅读器和高层三部分组成，简单的应用系统
