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1、物联网技术仿真实验实训台实验手册（RFID）目录第1章 RFID基础知识11.1RFID简介11.2RFID工作原理11.3RFID应用2第2章 HF RFID32.1高频（HF）读卡模块简介32.1.1MFRC500简介32.1.2MFRC500特点72.1.3MIFARE卡介绍72.2实训1 MIFARE 1卡读写测试实训142.2.1实训目的142.2.2实训设备142.2.3实训内容142.2.4实训原理142.2.5实训步骤172.3实训2 MIFARE 1卡通讯测试实训252.3.1实训目的252.3.2实训设备252.3.3实训内容252.3.4实训原理252.3.5实训步骤29
2、第3章 UHF RFID323.1超高频（UHF）读卡模块简介323.1.1JT-2860模组特点323.1.2JT-2860模组参数333.1.3JT-2860模组接口定义343.2实训3 标签读写测试实训363.2.1实训目的363.2.2实训设备363.2.3实训内容363.2.4实训原理363.2.5实训步骤37第4章 IC卡收费系统开发实训464.1实训目的464.2实训设备464.3实训内容464.4实训原理464.4.1IC卡收费系统简介464.4.2IC卡收费系统运行方式474.4.3IC卡收费系统组成484.5实训步骤504.5.1新建一个Qt工程504.5.2与读卡器建立通
3、讯514.5.3实现开户功能654.5.4实现查询功能73第76页第1章 RFID基础知识1.1 RFID简介RFID(射频识别：radio frequency identification)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。RFID按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW)，相对应的代表性频率分
4、别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M960MHz、微波2.4G，5.8GRFID按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。无源RFID读写距离近，价格低；有源RFID可以提供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合。1.2 RFID工作原理RFID（radiofrequencyidentification）技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Ac
5、tiveTag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的RFID系统,是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成,其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据,送给应用程序做相应的处理。以RFID卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成,感应偶合(InductiveCoupling)及后向散射偶合(BackscatterCoupl
6、ing)两种,一般低频的RFID大都采用第一种式,而较高频大多采用第二种方式。阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。1.3 RFID应用短距离射频识别产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在
7、这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频识别产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。1在零售业中，条形码技术的运用使得数以万计的商品种类、价格、产地、批次、货架、库存、销售等各环节被管理得井然有序。2采用车辆自动识别技术，使得路桥、停车场等收费场所避免了车辆排队通关现象，减少了时间浪费，从而极大地提高了交通运输效率及交通运输设施的通行能力。3在自动化的生产流水线上，整个产品生产流程的各个环节均被置于严密的监控和管理之下。4在粉尘、污染、寒冷、炎热等恶劣环境中，远距离射频识别技术的运用改善了卡车司机必须下车办理手续的不便。5在公交车的运行管理中，自
8、动识别系统准确地记录着车辆在沿线各站点的到发站时刻，为车辆调度及全程运行管理提供实时可靠的信息。6.在设备管理中，RFID自动识别系统可以将设备的具体位置做与RFID读取器做绑定，当设备移动出了指定读取器的位置时，记录其过程。RFID电子标签的技术应用非常广泛，目前典型应用：移动支付、动物晶片、门禁控制、航空包裹识别、文档追踪管理、包裹追踪识别、畜牧业、后勤管理、移动商务、产品防伪、运动计时、票证管理、汽车晶片防盗器、停车场管制、生产线自动化、物料管理等等。第2章 HF RFID2.1 高频（HF）读卡模块简介本实训台中预留了HF RFID的接口扩展，装上HF RFID的扩展子板即可。HF R
9、FID扩展子板采用采用的是市场上广泛使用的飞利浦MFRC500芯片方案，MFRC500 是应用于13.56MHz 非接触式通信中高集成读卡IC 系列中的一员该读卡IC 系列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可靠性高，通用性强。通过51单片机连接MFRC500控制器，进行IC卡的读写操作，HF RFID的扩展子板通过串口与智能网关进行通信和数据交换。2.1.1 MFRC500简介MF RC500 是应用于13.56MHz 非接触式通信中高集成读卡IC 系列中的一员。该读卡IC 系列利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz
10、下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。MF RC500 支持ISO14443A 所有的层。内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线（可达100mm）。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于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。方便的并行接口可直接连接到任何8 位微处理器，这样给读卡器/终端的设计提供了极大的灵活性。MFRC500管脚图管脚描述：管脚类型I：输入O：输出PWR：电源管脚符号类型描述1OSCINI晶振输入：振
11、荡器反相放大器输入。该脚也作为外部时钟输入(fosc=13.56MHz)2IRQO中断请求：输出中断事件请求信号3MFINIMIFARE接口输入：接受符合ISO14443A(MIFIRE)的数字串行数据流4MFOUTOMIFARE接口输出：发送符合ISO14443A(MIFIRE)的数字串行数据流5TX1O发送器1：发送经过调制的13.56MHz能量载波6TVDDPWR发送器电源：提供TX1和TX2输出电源7TX2O发送器2：发送经过调制的13.56MHz能量载波8TVSSPWR发送器地：提供TX1和TX2输出电源9NCSI/片选：选择和激活MFRC500的微处理器接口10NWRI/写：MFR
12、C500寄存器写入数据（D0D7）选通R/NWI读/写：选择所要执行的是读还是写nWriteI/写：选择所要执行的是读还是写11NRDI/读MFRC500寄存器读出数据（D0D7）选通NDSI/数据选通：读和写周期的选通nDStrbI/数据选通：读和写周期的选通12DVSSPWR数字地13D0D7I/O8位双向数据总线20AD0AD7I/O8位双向地址和数据总线21ALEI地址锁存使能为高时将AD0AD5，锁存为内部地址ASI地址选通为低时选通信号将AD0AD5，锁存为内部地址nAStrbI/地址选通为低时选通信号将AD0AD5，锁存为内部地址22A0I地址线0：寄存器地址位0nWaitO/等
13、待：信号为低可以开始一个存取周期，为高时可以停止23A1I地址线1：寄存器地址位124A2I地址线2：寄存器地址位225DVDDPWR数字电源26AVDDPWR模拟电源27AUXO辅助输出：该脚输出模拟测试信号。该信号可通过TestAnaOutSel寄存器选择。28AVSSPWR模拟地29RXI接收器输入：卡应答输入脚，该应答为经过天线电路耦合的调制13.56MHz载波。30VMIDPWR内部参考电压：该脚输出内部参考电压。注：必须接一个100nF电容。31RSTPDI复位和掉电：当为高时，内部灌电流关闭，振荡器停止，输入端与外部断开，该管脚的下降沿启动内部复位。32OSCOUTO晶振输出：振
14、荡器反向放大器输出MFRC500功能结构图2.1.2 MFRC500特点l 高集成度模拟电路用于卡应答的解调和解码l 缓冲输出驱动器使用最少数目的外部元件连接到天线l 近距离操作(可达100mm)l 支持MIFARE 双接口卡IC和ISO14443A1-4部分l 加密并保护内部非易失性密匙存储器l 并行微处理器接口带有内部地址锁存和IRQ 线l 灵活的中断处理l 自动检测微处理器并行接口类型l 方便的64 字节发送和接收FIFO 缓冲区l 带低功耗的硬件复位l 软件实现掉电模式l 可编程定时器l 唯一的序列号l 用户可编程的启动配置l 位和字节定位帧l 数字模拟和发送器部分各自独立的电源输入脚l 内部振荡器缓冲连接13.56MHz，石英晶体低相位抖动l 时钟频率滤波l 短距离应用中发送器（天线驱动器）为3.3V 操作2.1.3 MIFARE卡介绍与MFRC500配套使用的是MIFARE卡，有M1卡和ML卡。1) M1卡工作原理卡片的电气部分只由一个天线和ASIC组成。天线：卡片的天线是只有几组绕线的线圈
