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1、 1基于单片机的 RFID 读写器设计摘摘 要要射频识别（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
2、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
3、模块的实现原理。关键词：射频识别，读卡器，IC 卡，STC11F32，MFRC5222AbstractAbstractRadio 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 a
4、pplications widening, has been involved in all aspects of peoples 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
5、 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
6、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 STC11F3
7、2under 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
8、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
9、 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.3KeyKey words:words:RFID, reader, IC card, STC11F32, MFRC522目录1 绪论51.1 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
10、频识别系统技术及相关理论 72.1 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 - S502.5 读卡器的工作原理3 非接触式 IC 卡国际标准103.1 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165.1 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 附录附录27274第一章第一章 绪绪 论论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
11、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
12、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
13、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5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
14、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
15、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6第二章第二章 射频识别系统技术及相关理论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
