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1、 智能识别系统设计2 院 系: 信息科学与技术系 专 业 班 级: 电子信息工程0801班 姓 名: 董 淑 珍 学 号: 20211186026 指 导 教 师: 徐芯 孙义明 2021年5月智能识别系统设计2The Design of IntelligentRecognition System(2) 摘 要 智能识别即是射频识别RFIDRadio Frequency Identification，它是一种非接触的自动识别技术，作为实体，它是利用无线射频技术对物体对象进行非接触式和即时自动识别的无线通信信息系统。 本课题研究的是智能识别系统的设计。射频识别系统由阅读器和应答器两局部组成。主要
2、是实现阅读器和应答器之间的信息传送和能量传送。本文共分为四个局部。第一局部主要介绍了系统的组成,工作原理,特点及前景。第二局部较为详细的说明了射频识别系统的设计，包括了元件选择的指标，阅读器电路的设计，应答器电路的设计等。第三局部主要是系统软件方面的设计，包括了整个软件程序编写的原理，阅读器的编写程序，应答器的编写程序等。第四局部阐述了整个系统如何进行安装和调试，找出系统调试出现的问题，改正之后，写出调试结果。在论文的最后我也对此课题进行了总结。关键词:射频识别 阅读器 应答器 AbstractThe Intelligent identification is the radio freque
3、ncy identification RFID (Radio Frequency Identification), which is a non-contact automatic identification technology, as an entity, It is making use of the wireless RF technology for the object for non-contact and instant recognition of a wireless communication system. This research is the design of
4、 intelligent identification system.Radio frequency identification system consists of two parts of the reader and transponder.It is mainly achieved between the reader and transponder information transfer and energy transfer. This article is divided into four sections.The first part mainly introduced
5、the system composition, the principle of work, the characteristic and the prospect.The second part of a more detailed description of the radio frequency identification system design, including component selection indicators, reading the design of the circuit, the response of circuit design.The third
6、 part is a system of software design, including the principle of the entire software program to write, a reader program, transponder writing programs, and so on.The fourth part elaborated how the overall system does carry on the installment and the debugging, discovers question which the system debu
7、gging appears, after correction, writes the debugging result.At the end of the paper I has carried on the summary.Key words: Radio Frequency Identification reader transponder目 录摘要IAbstractII绪论11 系统组成及其工作原理21.1 系统的组成21.2 系统工作原理31.3 技术特点及优势31.4 应用现状和前景分析42 RFID硬件设计62.1 系统设计62.2 主要元器件113 软件设计163.1 单片机编
8、程原理163.2 系统工作流程173.3 应答器编码程序173.4 阅读器解码程序184 系统调试204.1 高频振荡器的检测与调整204.2 高频功率放大器的检测与调整204.3 应答器电路的检测与调整204.4 检波与比拟电路的检测与调整214.5 问题分析及解决方案22结论23致谢24参考文献25绪 论智能识别RFID技术是近年来随着无线电技术和大规模集成电路的普及应用而出现的一项先进的自动识别和数据采集技术，使用RFID技术，可以利用无线电波对人、动物和货物等识别对象进行高效率的自动识别。RFID 最早的应用可追溯到第二次世界大战中用于区分联军和纳粹飞机的“敌我辨识系统。RFID的特点
9、是利用无线电波传送识别信息，不受空间限制，可快速地进行物品追踪和数据交换。RFID 典型应用包括：在物流领域用于仓库管理、生产线自动化、日用品销售；在交通运输领域用于集装箱与包裹管理、高速公路收费与停车收费；在农牧渔业用于羊群、鱼类、水果等的管理以及宠物、野生动物跟踪；在医疗行业用于药品生产、病人看护、医疗垃圾跟踪；在制造业用于零部件与库存的可视化管理；RFID 还可以应用于图书与文档管理、门禁管理、定位与物体跟踪、环境感知和支票防伪等多种应用领域。目前，RFID 已成为IT 业界的研究热点，被视为IT 业的下一个“金矿。各大软硬件厂商，包括IBM、Motorola、Philips、TI、Mi
10、crosoft、Oracle、Sun、BEA、SAP 等在内的各家企业都对RFID 技术及其应用表现出了浓厚的兴趣，相继投入大量研发经费，推出了各自的软件或硬件产品及系统应用解决方案。在应用领域，以Wal-Mart、UPS、Gillette 等为代表的大批企业已经开始准备采用RFID 技术对业务系统进行改造，以提高企业的工作效率并为客户提供各种增值效劳。在标签领域，RFID 标签与条码相比，具有读取速度快、存储空间大、工作距离远、穿透性强、外形多样、工作环境适应性强和可重复使用等多种优势。1 系统组成及其工作原理1.1 系统组成一般的智能识别系统由读写器(Reader)、天线(Antenna)
11、、标签(Tag)组成。读写器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；每个标签都有一个全球唯一的ID号码UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改。智能识别系统的组成如图11所示。 图11 智能识别系统组成智能识别系统的原理框图如图1-2所示。智能识别读写器后台管理系统天线天线能量 时钟数据 标签 图1-2 智能识别系统原理框图1.2 系统工作原理 系统的工作过程是：接通阅读器电源后，高频振荡器产生13
12、.56MHz方波信号，经功率放大器放大后输送到天线线圈，在阅读器的天线线圈周围会产生高频强电磁场。当应答器线圈靠近阅读器线圈时，一局部磁力线穿过应答器的天线线圈，通过电磁感应，在应答器的天线线圈上产生一个高频交流电压，该电压经过应答器的整流电路整流后再由稳压电路进行稳压输出直流电压作为应答器单片机的工作电源，实现能量传送。应答器单片机在通电之后进入正常工作状态，会不停的通过输出端口向外发送数字编码信号。单片机发送的有上下电平变化的数字编码信号到达开关电路后，开关电路由于输入信号上下电平的变化就会相应的在接通和关断两个状态进行改变。开关电路上下电平的变化会影响应答器电路的品质因素和复变阻抗的大小
13、。通过这些应答器电路参数的改变，会反作用于阅读器天线的电压变化，实现ASK调制负载调制。在阅读器中，由检波电路将经过ASK调制的高频载波进行包络捡波，并将高频成分滤掉后将包络复原为应答器单片机所发送的数字编码信号送给阅读器上的解码单片机。解码单片机收到信号后控制与之相连的数码管显示电路将该应答器所传送的信息通过数码管显示出来，实现信息传送。1.3 技术特点及优势 RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可自由工作在各种恶劣环境下：短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可
14、以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体；长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。主要有以下几个方面特点： (1) 读取方便快捷：数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更大，采用自带电池的主动标签时，有效识别距离可到达30米以上； (2) 识别速度快：标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别； (3) 数据容量大：数据容量最大的二维条形码(PDF417)，最多也只能存储2725个数字；假设包含字母，存储量那么会更少；RFID标签那么可以根据用户的需要扩充到数十K； (4) 使用寿命长，应用范围广：其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码； (5) 标签数据可动态更改：利用编程器可以向写入数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间相比打印条形码更少； (6) 更好的平安性：不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产
