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1、第34页本科生毕业设计基于UHF学生签到系统硬件设计摘 要射频识别技术是利用无线信道实现双向通信的一种识别技术。近些年来，射频识别系统的应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的很多方面。相对于13.56MHz射频识别系统，915MHz射频识别系统有着读取距离较远，阅读速度较快等优点，是目前国际上RFID产品发展的热点。本文基于ISO/IECl80006 Type B协议设计了一款915MHz频段的学生签到系统的射频读卡器硬件电路。在硬件设计中，选用单片机ATmega64作为主控制器，并以RFM公司的TRl000为射频收发芯片进行了射频收发电路的设计，并结合系统要求完成了主控部分、通信部分、指
2、示部分的电路设计、调试并与软件部分进行联合调试，完成了基于UHF的学生签到系统的硬件设计。关键字：UHF；RFID；读写器 Hardware design of registers systembased on the UHFAbstractRFID (Radio Frequency Identification) is one of the identification technologies which can realize intercommunication by using wireless channel. In recent years，the application of
3、radio frequency identification systems is more and more abroadAnd it has been involved in many aspects of peoples daily life. Comparing with 13.56MHz RFID systems，the 915MHz RFID system has longer reading distance and faster speed, etc，Nowadays，it has become a hot spot in RFID products，This text acc
4、ording to ISO/IECl80006 Type the B negotiate the radio frequency card reader hardware telephone that the student label of designing a style of 915 MHz band of frequency arrives system .Design in the hardware amid, choice unipole slab the machine ATmega64 is a main controller, and took the TRl000 of
5、RFM company as a radio frequency to receive and dispatch chip to carry on the design that the radio frequency receives and dispatches telephone, and combine system to ask for completing lord to control fraction, correspondence fraction, indication fraction of telephone design, adjust to try, and uni
6、te with software parts of progress to adjust to try, complete according to the label of UHF student to the design of system.Key Words：UHF; Radio Frequency Identification; Reader目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 研究背景与意义11.2 RFID系统国内外发展现状41.3 射频识别系统的频段和应用领域61.4 本文开展的主要工作72 RFID技术工作原理及相关技术82.1 RFID系统组成及工作原理82.
7、1.1 射频识别系统原理82.1.2 射频识别系统组成82.2 UHF的技术特点102.3 学生签到系统介绍102.4 射频读卡器系统的介绍102.5 lSO/lEC180006协议122.5.1 lSO/lECl8000-6协议简介123 学生签到系统的UHF读卡器的硬件电路设计143.1 射频读卡器硬件系统功能和读卡器流程简介143.2 主控模块电路设计153.2.1 徽控制器及其复位电路153.2.2 RS-232串行通信接口电路193.2.3 电源及稳压电路213.2.4 指示装置电路223.3 射频收发电路设计243.3.1 射频收发模块芯片243.3.2 射频发射模块设计263.3
8、.3 射频接收模块设计273.3.4 系统天线设计29结 论31致 谢32参考文献33附录 A341 绪论1.1 研究背景与意义射频识别是无线频率识别(RFID，Radio Frequency Identity)的简称，即RFID技术是利用无线射频方式进行非接触双向通信，自动识别目标并获取相关信息数据的无线通信技术。与传统的自动识别技术(如条形码、接触式IC卡)相比，RFID技术具有很多优势：可以定向或不定向的远距离读取或写入数据，无需保持识别的目标可见：可以透过外部材料读取数据；可以在恶劣环境下工作；可以同时处理多个电子标签；可以储存的信息量很大；可以通过RFID标签对物体进行物理定位等等。
9、所以，随着RFID技术的发展与成熟，开始广泛应用于社会各行业部门。射频识别技术的发展过程，按照每十年可以划分如下：19401950年：雷达的改进和应用催生了RFID技术。1948年，Harry Stockman发表的论文Communication by Means of Reflected Power成为了之后RFID技术的理论基础。1950-1960年：这时期RFID技术研究主要是实验室实验研究为主，对RFID各方面的理论进行研究，总体上还处于一个探索阶段，还没出现社会上的应用。19601970年：RFID技术理论得到了一定的发展，一系列重要论文的发表，促使了其商业以及社会应用的一些最初步尝
10、试。19701980年：RFID技术研究与相关的RFID产品研发取得很大的进步，理论研究也有一定突破，RFID技术得到快速发展，出现了一些最早的应用。随着1980-1990年间，微电子技术取得的重大的突破。在这段时期里，RFID技术及产品的越发成熟使它正式投入了商业应用，社会涌现了各种商业上以及生活上的应用。而RFID作为一门新兴的通信技术领域也引起了更多专家学者的兴趣，RFID技术将会极大地改变人们生活的理念得到一致的共识。1990-2000年：RFID技术持续发展，应用更加深入到人们的日常生活中去。与此同时，RFID标准化的问题开始受到国际社会的重视，相关组织部门开始意识到统一标准对继续促
11、进RFID发展的必要性和重要性。进入2000年后，标准化的问题更加突出，而出于利益等冲突，不同国家之间始终没有达成统一的标准。同时射频识别产品种类更加丰富，而且趋向于和其他通信技术如传感网技术、2G/3G移动通信技术融合发展，应用也开始深入到社会生活的各个方面。目前，市场上多种RFID标准并存的局面，主要是因为RFID技术在全球范围内还没有统一的标准，这在一定程度上阻碍了RFID的发展。但随着RFID在全球物流行业大规模应用的开始以及其他行业各种应用的普及，RFID标准的统一问题已经引起业界的广泛重视。目前世界范围内形成了五大标准，这五大标准代表了不同集团或者国家的利益：EPC Global是
12、由北美UCC产品统一编码组织和欧洲EAN产品标准资质联合成立，在全球范围内拥有上百家跨国公司的大力支持，由于综合了美国和欧洲厂商，EPC Global实力相对占上风；AIM、ISO、UID标准则分别代表了欧美国家和日本，影响力仅次于EPC Global，也有部分行业巨头支持；在五大标准中处于最弱位置的是IP-X标准，其成员以亚洲、非洲、大洋洲等国家为主。表1.1：各种射频识别技术的比较系统参数条形码识别技术光学符号识别生物识别技术接触式IC卡识别射频识别数据密度小小高很高很高机器的可读性好好费时间好好个人的可读性受制约简单容易困难不可能不可能受环境的影响很严重很严重可能（接触）没有光遮影响全部
13、失效全部失效可能没有方向位置影响很小很小一个方向没有用坏/磨损有条件有条件接触没有阅读设备成本很低一般很高很低一般工作费用很小很小无一般无阅读速度快较低很低较快最快阅读距离050cm1cm距离较近直接接触010mRFID技术的一些主要应用包括有：在物流跟踪、管理及监控方面：部分发达国家的机场、客运站等引进了RFID技术，应用在行李物品管理中，实现了物品的跟踪监控，提高了分拣效率。2010年1月，中国电信惠州分公司、中国石化惠州石油公司、中国平安财产惠州支公司共同打造了新型物流信息服务平台，实现了货物人员车辆可跟踪的“物联网”运营方式，对提高整个物流行业的效率效益具有深远意义。 在车辆识别和智能
14、交通方面：一些国家的城市交通引进了RFID技术，应用于车辆自动识别、车辆监控跟踪、自动收费等领域；煤矿山开采等行业也使用了RFID监控系统，提高了在复杂环境中的工作效率。我国香港使用的“驾易通”：装有RFID标签的汽车在经过收费站或者某些交通枢纽时可以被自动识别，无需停车缴费，大大提高了行车速度和效率。RFID技术在未来的智能交通方面还会有更大的发展空间。在射频卡标签用方面：RFID标签广泛应用于门禁、票务等领域。日本的公共汽车和铁路部门普遍采用基于RFID技术的电子票据。在我国，目前越来越来的票系统应用RFID射频卡，例如广州地铁的票务系统。2009年12月，我国铁路系统火车票迎来了一次升级
15、换代：基于RFID技术的智能火车票开始投入使用。在防伪技术方面：国际上大多数发达国家的公民身份证已经内置有RFID芯片，存储着必要的持证者的身份信息，难以被非法盗取以及伪造。我国内在此领域也已经形成了包括第二代居民身份证在内的相当规模的应用。RFID技术应用于电子票据防伪，从而不再需要人工识别，实现人员的快速通过。2008年北京奥运会以及2010上海世博会则是票务防伪应用方面最好的例子。随着相关技术的进步和成熟以及生产规模的扩大，RFID产品的成本将会不断降低，应用将会延伸到人们生活中的各个领域。不难预计，在未来数年内，RFID技术将保持高速发展的势头，RFID系统中的各部分包括电子标签、读写器、天线、中间件等方面将会取得新的进展。在“技术融合”的大背景下，RFID技术结合其他高新技术，比如2G/3G无线通信、GPS定位、无线传感网络、生物识别等技术，由一维度信息采集向多维度信息采集
