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1、安徽工程大学毕业设计（论文）用于车辆自动识别的RFID读写器设计摘 要RFID技术是一种通过电磁耦合方式工作的无线识别技术，相对于传统的条形码、光学字符识别、磁条(卡)、IC卡等识别技术有着诸多优点而成为一种前沿技术。RFID技术不仅涵盖电磁场理论和微波技术，还综合了大规模集成电路、通信技术、电磁兼容、数据保护和密码学、制造工艺等学科，其自身的各种特点，使得研究和发展RFID技术具有理论和现实的意义。近年来，随着RFID技术的发展不断应用到新的实际系统中，RFID技术推动了新的理论和应用领域的发展。相对于13.56MHz射频识别系统，本论文采用2.45GHz微波段，此频段的射频识别系统具有识别
2、距离较远，阅读速度较快，抗干扰能力强等优点，而且此频段无须申请，在中远距离应用中有着独特的优势。本文对RFID技术和系统进行了分析，研究了RFID射频天线的设计方法，完成了2.45GHz微带天线的设计。本论文根据嵌入式系统技术，分析了系统使用的硬件平台特点，完成了射频读写模块电路的设计。本文中设计的读写器可实现远距离识别车辆信息，并将其传入上位机中。关键词：射频识别（RFID）；车辆自动识别；2.45GHz；读写器The Design of RFID Reader for AVIAbstractRadio Frequency Identification (RFID) is a kind of
3、 wireless identification technology, which works based on electromagnetic coupling. Compared with traditional bar codes, optical character recognition，magnetic stripe(card)，IC card and speech recognition，since RFID has many advantages，it has successfully developed into a cutting-edge technology. RFI
4、D technology not only covers the electromagnetic theory and microwave technology， but also incorporates other subjects such as a large-scale integrated circuits， communications technology，electromagnetic compatibility，data protection and cryptography，manufacturing techniques，etcIt own various charac
5、teristics those make research and development of RFID technology have theoretical and practical significance. RFID technology has driven new theoretical and practical developments.In recent years，with the continuous development of RFID，this technology is applied to emerging application areasCompared
6、 with traditional RFID technology such as 13.56MHz, frequency of 2.45GHz used by our paper provides the capability of longer reading distance，higher speed communication and higher antiinterference capacityIn addition, the frequency of 2.45GHz is free all over the world which makes it a unique advant
7、age in the long-distance applicationsThe emphasis of this paper is to carry on the analysis and research for RFID technology，make researches on the design method of RFID antenna, and finish the 2.45GHz micro strip antenna design. This paper based embedded system technology , the system is analyzed u
8、sing the features of the hardware platform, complete radio frequency reader module circuit. This reader can be designed to achieve long-range vehicle identification information and the incoming host computer.Keywords：RFID; AVI; 2.45GHz; Reader目 录引 言- 1 -第1章 绪论- 2 -1.1 课题的研究意义- 2 -1.2 课题的研究现状- 2 -1.3
9、 本论文的主要研究内容- 3 -第2章 RFID系统原理与组成- 4 -2.1 RFID技术简介- 4 -2.2 RFID系统原理- 5 -2.3 RFID系统的构成- 6 -2.4 RFID的频率与使用标准- 8 -2.5 RFID系统的分类- 10 -第3章 RFID读写器的设计- 11 -3.1 读写器的功能- 11 -3.2 读写器的硬件设计- 11 -3.2.1 读写器的工作过程- 11 -3.2.2 ARM920T内核S3C2440嵌入式芯片- 12 -3.2.3 电源和时钟源的设计- 13 -3.2.4 复位电路设计- 15 -3.2.5 系统硬件配置- 16 -3.2.6 存储
10、器设计- 16 -3.2.7 USB接口设计- 16 -3.2.8 LCD显示电路- 17 -3.3 射频芯片nRF2401的设计- 19 -3.3.1 射频芯片nRF2401的优势- 19 -3.3.2 射频芯片nRF2401的特性- 19 -3.3.3 nRF2401引脚功能- 19 -3.3.4 nRF2401工作模式- 21 -3.3.5 nRF2401硬件电路- 21 -3.4 2.45GHz微带天线设计- 23 -3.4.1 RFID天线简介- 23 -3.4.2 微带天线介质板材料的选择- 23 -3.4.3 贴片天线宽度W的确定- 24 -3.4.4 贴片天线长度L的确定- 2
11、4 -3.4.5 2.45GHz微带天线结构- 25 -3.4.6 远距离天线的实现- 26 -结论与展望- 27 -致 谢- 28 -参考文献- 29 -附录A：引用的外文文献及其译文- 30 -附录B：主要参考文献的题录及摘要或主要参考文献原文- 37 -插图清单图2-1 自动识别系统应用模型- 4 -图2-2 RFID系统原理图- 5 -图2-3 射频识别系统的结构框图- 6 -图3-1 RFID系统结构- 12 -图3-2 1.8V电源生成电路- 14 -图3-3 3.3V电压生成电路- 14 -图3-4 1.25V电源生成电路- 14 -图3-5 S3C2440时钟电路- 15 -图
12、3-6 复位电路- 15 -图3-7 USB接口- 17 -图3-8 LCD电路连接- 18 -图3-9 nRF2401引脚图- 19 -图3-10 nRF2401外围器件表- 22 -图3-11 2.45GHz读写器天线结构- 25 -图3-12 变压器匹配电路- 26 -表格清单表3-1 晶振源配置表- 15 -表3-2 数据总线宽度配置- 16 -表3-3 nRF2401引脚功能表- 20 -表3-4 工作模式配置- 21 -表3-5 nRF2401外围器件表- 22 -表3-6 面波瓣宽度与r的关系- 23 -表3-7 矩形微波天线的宽度- 24 -III 引 言射频识别(RFID)技
13、术是一项复杂的应用技术，它不仅涵盖了微波技术理论和电磁学理论，而且还涉及通信原理及半导体集成电路技术，是一项多学科融合的新兴应用技术。如今RFID技术已在全球范围内广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，研究开发RFID技术有着巨大的经济效益和社会意义。在我国，RFID技术应用还处于发展阶段，市场前景非常广阔。就技术来讲目前有两大发展内容：发展智能安全技术，增强通讯安全性，即RFID电子标签芯片增加各种加密解密算法，将在原接触卡中才能使用的各种加密解密算法移植到非接触电子标签芯片上，或者开发适合于非接触RFID电子标签芯片应用的加密解密算法，这目前主要集中在13.56MH
14、z频段，适合取代原接触加密卡领域；发展超高频低成本单品级技术，超高频频段RFID射频识别系统具有识别距离远、识别速度快、多标签识别效率高和标签成本低等优点，尤其是低成本和单品级产品适合物流控制与管理领域。车辆的自动识别以及防盗：通过建立采用射频识别技术的自动车号识别系统，能够随时了解车辆的运行情况，一是实现了车辆的自动跟踪管理，二是大大减少了发生事故的可能性，三是通过射频识别技术对车辆的主人进行有效验证，防止车辆偷盗发生，四是可以在车辆丢失以后有效寻找丢失的车辆。采用射频识别技术还可以对道路交通流量实时监控、统计、调度，车辆闯红灯记录报警，被盗(可疑)车辆报警、跟踪、特殊车辆跟踪，肇事逃逸车辆
15、排查等。有趣的是，英国计划在汽车上安装射频芯片，超速将被自动“举报”。第1章 绪论1.1 课题的研究意义RFID经过多年的发展，因其先进的运用优势，可靠的技术特点，已经越来越多地走进多数国际公司的视野。然而在国内，RFID发展较晚，应用发展方向主要在低频范围，而在高频范围，特别是甚高频、微波段应用较少。读写器在射频识别系统中起着举足轻重的作用，读写器是负责读取或写入标签信息的设备。读写器可以是单独的整体，也可以作为部件的形式嵌入到其他系统中去。它可以单独具有读写、显示、数据处理等功能，也可以与计算机或其他系统进行联合，完成对射频标签的操作。读写器的频率决定了射频识别系统的工作频段，同时，读写器的
