《实训报告模板》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实训报告模板（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南 阳 理 工 学 院计 算 机 与 信 息 工 程 学 院软硬件专业综合课程设计总结报告 题目： 基于单片机的RFID读写器设计 通信工程专业实训题目要与专业相关，一般不得以“XXX管理系统”或者“XXX网站”等纯软件形式。 姓 名： 学 号： 专 业： 指导教师： 起止日期： 13.11.1814.01.10 南 阳 理 工 学 院计 算 机 与 信 息 工 程 学 院软硬件专业综合课程设计任务书实践题目基于单片机的RFID读写器设计学生姓名班级学号指导教师职称实践地点实践日期2023年11月18日起至2023年1月10日日期不能错。选题的目的：RFID是当今世界先进的射频技术和身份辨认技
2、术相结合的产物，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功地解决了无源和免接触这一难题，使标志身份的卡片在靠近读写器表面时即可完毕卡中数据的读写操作。RFID技术一经问世，便立即引起广泛的关注。由于其操作方便、抗干扰性强、可靠性高、安全性好的特点，使得它在一些接触式IC卡不合用或者无法使用的场合，具有无可比拟的优势，被广泛应用于公交、收费、门禁系统、考勤系统等领域。技术规定：1、系统规定运用VC+软件开发和Protel电路设计工具，结合万用表、示波器等工具；2、系统的重要功能有：(1) 显示系统：液晶屏显示，能显示系统时钟和卡片信息等；(2) 按键操作：能实现对系统的设立和卡上数据的操作；(
3、3) 机器读卡速度：0.5秒可完毕一次打卡过程，读卡距离为5至10厘米。进度安排：2023年11月18日2023年11月30日 查阅资料、项目总体分析2023年12月01日2023年12月13日 系统功能总体设计2023年12月14日2023年12月26日 软件程序及硬件电路设计2023年12月27日2023年01月03日 软硬件系统调试、测试2023年01月04日2023年01月08日 撰写实训报告2023年01月09日2023年01月10日 验收重要参考资料：1 谭民等.RFID技术系统工程及应用指南M.北京：机械工业出版社.2023.4；2 郎为民.射频辨认（RFID）技术原理与应用M.
4、北京：机械工业出版社.2023.8；3 韦龙新， 高玉玲. 一种近距离RFID读写器的设计J.信息通信.2023年03期教师署名： 年 月 日目录1 引言12 方案设计12.1读写器基本原理12.2各模块方案选择22.总体方案拟定33.硬件电路设计43.1 单片机控制部分43.2 射频解决模块53.3 天线部分63.4 声音提醒及显示部分74.单片机程序设计74.1 Mifare卡操作程序设计74.2 软硬件的联合测试运营135.总结16参考文献17附录171 引言RFID是无线射频辨认技术英文 Radio frequency identification的缩写，无线射频辨认技术是20世纪90
5、年代开始兴起并逐渐成熟的一种辨认技术，是一项运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成辨认目的的技术。本次软硬件专业综合课程设计的任务是基于单片机设计一种RFID读写器，该读写器可以将信息编码写入标签，粘贴在需要辨认的物体表面，然后借助无限远程传输功能进行信息传递和更新，完毕对其定位、辨认和管理。2 方案设计2.1读写器基本原理RFID读写器以射频辨认技术为核心，读写器内重要使用专用的读写解决芯片，它是读/写操作的核心器件，其功能涉及调制、解调、产生射频信号、安全管理和防碰撞机制。其内部结构分为射频区和接口区：射频区内含调制解调器和电源供电电路，直接与天线连接；接口区有与
6、单片机相连的端口，还具有与射频区相连的收/发器、数据缓冲器、防碰撞模块和控制单元。这是与智能IC卡实现无线通信的核心模块，也是读写器读写智能IC卡的关键接口芯片。读写器工作时，不断地向外发出一组固定频率的电磁波，当有卡靠近时，卡片内有一个LG串联谐振电路，其频率与读写器的发射频率相同，这样在电磁波的激励下，LG谐振电路产生共振，从而使电容充电有了电荷。在这个电容另一端，接有一个单向导电的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储。当电容器充电达成一定电压值时，此电容就作为电源为卡片上的其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器发出的数据与保存。读卡器的工作过程如下:(1) 读卡器将载
7、波信号经天线向外发送；(2) 卡进入读卡器的工作区域后，卡内天线和电容组成的谐振回路接受读卡器发射的载波信号，射频接口模块将其转换成电源电压、复位信号，使卡片激活；(3) 存取控制模块将存储器中信息调制到载波上，经卡上天线送给读卡器；(4) 读卡器对接受到的信号进行解调、解码后送至后台计算机；(5) 后台计算机根据卡号的合法性，针对不同应用做出相应的解决和控制。2.2各模块方案选择(1)控制器的选择采用ATMEL公司的AT89S52作为系统的控制器。AT89S52单片机算术运算功能强、软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等特点，
8、使其在各个领域应用广泛。AT89S52是我们熟悉的控制器，编程比较熟悉，易于掌握。 (2)RFID读卡芯片的选择随着RFID市场的迅猛增长，各大传统IC芯片制造商都加入到RFID读卡芯片的开发当中，可供选择的芯片很多。其中NXP公司是较早进入RFID芯片行业的国际半导体公司，在射频读写芯片上产品较全。MF-RC500芯片就是NXP公司生产的。MF-RC500是高整合的13.56MHz非接触IC卡读写芯片，整合了所有积极非接触通信方式和协议，MF-RC500支持ISO 14443A&B的所有层的通信方案；内部收发器部分可以驱动近耦合设计的天线而不需要此外的电路；数字部分能解决完整的ISO1444
9、3帧数据尚有错误检测；具有合适的并行接口，可以直接与8位的微解决器相连，并且支持SPI兼容接口。由于MF-RC500可以满足设计需求，并且应用范围比其他的芯片更广，资料齐备，作为本设计的射频接口芯片。(3)显示模块的选择使用液晶显示屏显示各种信息。液晶显示屏具有轻薄短小、低耗电量、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，并且符合本系统显示信息量多的需求，运用LCD自带的字符库，进行编程就可以实现所需信息的显示，其不必运用控制芯片创建字符库，既节省了资源，又省去了该部分的大量编程任务。为了使人机界面更加和谐，操作更加方便，采用LCD液晶显示。(4)键盘模块的选择由于该系统规定具有对卡片进行读/写操
10、作，系统时钟的设立等，用到的按键较多，在设计时考虑采用矩阵式按键。矩阵式按键接口合用于按键数量较多，又不想使用专用键盘芯片的场合。这种方式的按键接口由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。这种方的优点是可以节省很多I/O资源，相对于专用键盘可以节省成本，且更为灵活。缺陷是需要用软件解决消抖、重键等。(5)系统时钟和存储芯片的选择刷卡时要记录刷卡的时间，用外接硬件时钟芯片的办法，为系统提供一个准确可靠的时钟，用3V备用电池保证在系统掉电时也能正常走时。在此选用体积小、接口简朴的实时时钟芯片DS1302。它是美国Dallas公司推出的低功耗串行通信接口专用芯片，采用3线串行方式与单片机进行数据
11、通信。 采用AT24C64作数据存储器。AT24C64是串行E2PROM存储器，支持I2C总线数据传输协议，8K存储器容量，用两根线与CPU构成串行接口。由于本设计采用的AT89S52单片机不具有I2C总线接口，因此采用软件法加以解决。2.总体方案拟定根据综合分析，系统设计方案如下：RDID读写器以AT89S52单片机作为微控制器，采用MF-RC500芯片作为射频卡读/写模块，采用DS1302作为系统时钟，以AT24C64作为不掉电存储器，采用LCD显示，并以RS232接口和计算机通信，组成一套功能齐全的非接触IC卡读写系统。当IC卡在天线区域通过时，单片机自动需求对IC卡进行读写，再把读/写
12、卡的时间一起存到存储器中，计算机可以通过串口把相关读/写卡信息读到计算机上，再进行记录、报表和打印输出等。系统框图如图1所示。图1 RFID读写器系统结构框图3.硬件电路设计在本章中重要叙述开发的读写器系统的硬件设计方案，对单片机控制部分、射频解决模块、天线以及声音和显示部分电路的设计进行了具体说明。重要原理是通过单片机AT89S52控制读写芯片MFRC522中的寄存器，从而实现MFRC522对Mifare卡进行读写访问操作。系统硬件电路分为控制电路,读写驱动电路和液晶显示电路等。射频辨认卡读写设备的基本结构由以下几个部分组成（如图2所示）：LCD显示模块通信接口单片机键盘及其他射频解决模 块
13、天线图2系统硬件模块3.1 单片机控制部分单片机是整个读写设备的核心部分，重要负责数据解决，它不仅要控制射频读卡解决模块完毕对射频辨认卡的读写，还要负责通过串口接口与上位机或其他应用系统进行通信以及键盘、显示模块等其他外部模块的控制。本文设计的读写器系统的单片机采用的是AT89S52。图3 单片机部分电路原理图3.2 射频解决模块射频解决部分是射频辨认读写器的关键部件，通过射频解决部分与非接触式IC卡进行数据通信。射频解决部分的核心部件就是射频基站芯片，本文设计的读写器的射频基站芯片采用了MFRC522芯片。MFRC522是高度集成的非接触式（13.56MHz）读写卡芯片。此发送模块运用调制和
14、解调的原理，并将它们完全集成在各种非接触式通信方法和协议中（13.56MHz）。MFRC522的内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO 14443/ MIFARE卡和应答机的通信，无需其它的电路。接受其部分提供一个功能强大和高效的借条和译码电路，用来解决兼容ISO 14443/ MIFARE的卡和应答机的信号。数字电路部分解决完整的ISO14443A帧和错误检测（奇偶&CRC）。MFRC522支持MIFARE Classic（如，MIFARE标准）器件。MFRC522支持MIFARE更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s。可实现各种不同主机接口的功能：SPI接口；串行UART（类似RS232，电压电平取决于提供的管脚电压；I2C接口。图4 射频部分电路原理图3.3 天线部分 天线是一种可以将接受到的电磁波转换为电流信号，或者将电流信号转换为电磁波信号的装置。13.56 MHz射频天线及其匹配电路共有三块：天线线圈、匹配电路（LC谐振电路）和EMC滤波电路。在天线的匹配设计中必须保证产生一个尽也许强的电磁场，以使卡片可以获得足够的能量给自己供电，并且考虑到调谐电路的带通特性，天线的输出能量必须保证足够的通带范围来传送调制后的信号。图5 天线部分电路原理图3.4 声音提醒及显示部分非接触式IC卡读写器进行读写操作时发出提醒音
