RFID读写器天线设计中比较实用的方法 射频识别技术（Radio Frequency Identification,缩写RFID），射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID应用将继续以供应物流领域为主，在这个领域用RFID 收发器进行包括各种各样的可移动货物/产品的记录和跟踪，在RFID收发器（信用卡大小的塑料/纸标签，内含芯片、射频部分和天线）上的必要存储将继续成为主要的应用。另外的一个可能应用就是将收发器标签贴到纺织品、药品包装或者甚至是单个药盒内。然而，未来RFID还将被用在如地方公共交通、汽车遥控钥匙、传送轮胎气压以及在移动电话等领域内。本文主要通过实际工作中对于各种RFID读写系统的对比，总结研究RFID读写器天线设计中比较实用的方法。 1 实际RFID天线设计主要考虑物理参量 磁场强度 磁场强度是线圈安匝数的一个表征量，反映磁场的源强弱。磁感应强度则表示磁场源在特定环境下的效果。打个不恰当的比方，你用一个固定的力去移动一个物体，但实际对物体产生的效果并不一样，比如你是借助于工具的，也可能你使力的位置不同或方向不同。对你来说你用了一个确定的力。而对物体却有一个实际的感受，你作用的力好比磁场强度，而物体的实际感受好比磁感应强度。它定义为磁通密度[1]B除以真空磁导率μ0再减去磁化强度μ，即-μH为矢量。这样，在恒定磁场中磁场强度的闭合环路积分仅与环路所链环的传导电流Ic有关而不含束缚分子电流。 运动的电荷或者说电流会产生磁场，磁场的大小用磁场强度来表示。RFID天线的作用距离，与天线线圈电流所产生的磁场强度紧密相关。 圆形线圈的磁场强度（在近场耦合有效的前提下，近场耦合有效与否的判断在节）可用式（1）进行计算： 式中：H是磁场强度；I是电流强度；N为匝数；R为天线半径；x为作用距离。
健新科技JX-PU2902多功能RFID读写笔配合智能手机、智能平板等各类型终端，实现RFID 智能识别功能和智能移动终端功能的完美结合，轻松实现各行业资产盘点、智能巡检、人员物资管理等移动互联网应用。 ◆手写笔设计：纳米超纤触控笔头，手写笔外形设计，可作为触控笔使用； ◆RFID空口协议：EPCglobal UHF Class 1 Gen 2、ISO18000-6C、ISO 18000-6B ◆操作简单：两个按键即可实现所有操作功能 ◆状态指示：设备状态通过两组7色LED灯显示，清晰明了 ◆蓝牙4.0：内置蓝牙4.0模块，可与所有具备蓝牙功能的终端进行通信连接，所有具 备蓝牙功能的智能终端均可作为采集终端 ◆内置锂电池：内置350mAh锂电池，支持USB充电 一、技术指标 二、健新RFID读写笔产品优点 三、基于RFID读写笔的系统应用 四、应用系统的优点： 五、典型应用： 在某品牌空调外壳中嵌入超高频RFID标签，售后维修通过扫描空调RFID标签获得准确的产品信息，防止售后维修点虚假维修报账。 4S店车辆库存盘点：在一个区域的某类汽车品牌4S店管理中，采用超高频RFID 标签对车辆进行定位，采用RFID蓝牙读写笔对各4S店的车辆进行盘点，防止各 4S店之间库存车辆相互串货。 电力资产管理：在某电网公司，采用超高频RFID标签对资产进行标识， 使用RFID蓝牙读写笔及平板电脑对电力资产设备进行盘点，解决高压设备的远距离识别问题。 行业应用 电力：变电所、变压器、高压铁塔、线杆、高压线路、发电厂、电能表读数、安全用具巡检巡更 石油：输油管道、天然气管道、油罐库区、油田油井设施巡检巡更 铁路：路基、路轨、桥梁、水电、机车、库房、候车大厅、乘警巡逻巡检巡更 电信：光缆、电话线路、电话亭、线杆、发射机站巡检巡更 公安：巡警、交警、警车、岗哨、狱警巡逻巡检巡更 军队：边防、岗哨、弹药库、军需库巡逻巡检巡更 粮库：防火、防水、防虫、温度、湿度控制巡检巡更 林业：森林防火、森警巡逻、动植物保护、防猎巡检巡更 矿业：煤矿井下安全、井上设施、车辆、煤场巡检巡更 医院：护士查房、人员考核、保安巡逻巡检巡更 邮政：邮箱、库房、趟车的频次/时限管理巡检巡更
中国高新技术企业１２５ｋＨｚＲＦＩＤ读写器的硬件设计 文／王萍曾宝国 【摘要】射频识别（ＲＦＩＤ）是利用无线方式对电子数据载体（电子标签）进行识别的一种新兴技术。本文针对 工作频率为１２５ｋＨｚ的电子标签ＡＴ８８ＦＲ２５６－１２，介绍了其识读系统的组成及读写终端的硬件设计。 【关键词】ＲＦＩＤ读写器硬件设计 射频识别技术（ＲＦＩＤ）是近年迅速发展起来的一项新技术，它利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现非接触式信息传递，达到自动识别目的。与接触式ＩＣ卡和条形码识别技术相比，射频识别技术最大的优势在于特别适合对数量大、分布区域广的信息进行智能化管理和高效快捷地运作，因此在物流、交通航运、自动收费、服务领域等方面有着广泛的应用前景。针对工作频率为１２５ｋＨｚ的电子标签ＡＴ８８ＦＲ２５６－１２，本文介绍了其识读系统的组成及读写终端的硬件设计。 １读写器的系统组成 本文所研究的ＲＦＩＤ系统为１２５ｋＨｚ近耦合射频识别系统，系统组成如图１所示。ＲＦＩＤ读写器硬件主要由三部分构成：接口电路、控制模块、射频模块及天线。控制中心或Ｉ／Ｏ设备通过接口电路与控制模块通信，向控制模块发送控制命令或接收来自控制模块的数据与操作报告。控制模块采用ＡＴＭＥＬ公司生产的ＡＴ８９Ｓ５２单片机，实现过程控制、数据处理以及通过接口电路完成与控制中心的数据通信或Ｉ／Ｏ设备的数据传输。射频模块用于实现数据调制、解调及收发信号，本系统采用ＲＦＩＤ专用无线基站芯片ＥＭ４０９５作为电子标签与识读终端之间的接口。电子标签采用Ａｔｍｅｌ公司的ＡＴ８８ＦＲ２５６－１２无源可读写标签，使用时可根据用户要求通过读写器将相关信息写入标签。当标签进入读写器的工作范围内时，标签被激活，读写器发送读数据给标签，标签根据接收到的读数据信号将存储单元中指定的数据通过天线发送至读写器，读写器再将处理后的数据通过接口电路送回控制中心；若需要修改标签的数据，可由读写器发送写数据信号给标签，标签收到数据后自动修改内存数据。 图１ＲＦＩＤ识读系统的组成 ２读写器的硬件设计 ２．１电源电路设计 ＥＭ４０９５和ＡＴ８９Ｓ５２的工作电压均为＋５Ｖ，可用２２０Ｖ市电经整流、滤波、稳压后输出稳定的＋５Ｖ的直流电为其供电。＋５Ｖ稳压器采用ＣＷ７８０５，其应用电路如图２所示。图中，滤波电容Ｃ１和Ｃ３的值为１０００μＦ，Ｃ２和Ｃ４为０．３３μＦ。发光二极管Ｄ的作用是显示读写器的电源是否接通，若接通则Ｄ灯亮，无接通则Ｄ灯灭。 图２电源电路原理图 ２．２射频收发模块电路设计 ＥＭ４０９５兼容多种传输协议（如ＥＭ４ＯＯＸ、ＥＭ４１５０等），工作频率１００ｋＨｚ￣１５０ｋＨｚ；不需外接晶振，利用内部锁相环ＰＬＬ就可得到与天线匹配的谐振频率；采用调幅同步解调技术，具有睡眠模式，与微控制器的接口简单。 ＥＭ４０９５的内部结构如图３所示。接收模块由采样保持器、滤波器、比较器组成。ＤＭＯＤ－ＩＮ端输入的ＡＭ信号在ＶＣＯ输出信号的同步控制下被采样，采样输出信号由端脚ＣＤＥＣ外接的电容隔离直和带通滤波采样（消除输出中的载频成分、高频和低频噪声）后，经异步比较得到对应的数字信号。发送模块由锁相环ＰＬＬ、天线驱动器和调制器组成。其中ＰＬＬ由环路滤波器、相位比较器、压控制振荡器组成。天线感生的信号经耦合电容输入ＤＭＯＤ－ＩＮ端，该信号与天线驱动器的输入信号由相位比较器进行相位比较，形成与相位差对应的电压，作为压控振荡器的控制信号，最终实现对天线发射信号频率的锁定。 图３射频芯片ＥＭ４０９５内部结构图 ＥＭ４０９５的工作受输入信号ＳＨＤ和ＭＯＤ控制。ＭＯＤ＝０时，芯片工作于只读模式；ＭＯＤ＝１时，芯片工作于读／写模式。ＳＨＤ＝１时，为睡眠模式。芯片供电之后，ＳＨＤ应先为高电平，以初始化芯片，然后再接低电平，芯片即处于收发状态。天线感生到的ＡＭ信号中携带的数据经解调模块解调后由ＤＭＯＤ－０ＵＴ端输出。ＲＤＹ／ＣＬＫ端用于向微控制器提供芯片内部的状态以及与收发信号同步的参考时钟。ＳＨＤ＝１时，ＲＤＹ／ＣＬＫ端输出低电平；ＳＨＤ由高电平变为低电平后，经过约３５ｍｓ，ＲＤＹ／ＣＬＫ端输出同步时钟信号，该参考时钟信号的出现表示发射模块和接收模块已经启动。通过查询ＲＤＹ／ＣＬＫ端信号状态，微控制器即可确定从ＤＭＯＤ－ＯＵＴ端接收数据的时刻。 由ＥＭ４０９５构成的射频收发模块电路如图４所示，ＬＡ、ＣＲＥＳ、ＣＤＶ１和ＣＤＶ２组成ＬＣ串联谐振天线，谐振频率为ｆ０＝１／［２π×（ＬＡ、Ｃ０）１／２］，其中Ｃ０＝ＣＲＥＳ＋ＣＤＶ１‖ＣＤＶ２。天线的工作电流与谐振电路Ｑ值有关，可在天线线圈ＬＡ上并联一个电阻调节Ｑ值。 图４射频收发／控制模块电路设计 ２．３控制模块电路设计 微控制器ＡＴ８９Ｓ５２负责启动ＥＭ４０９５并接收由ＥＭ４０９５解调的编码数据。ＥＭ４０９５的ＤＭＯＤ－ＯＵＴ端接Ｐ１．０，ＳＨＤ接Ｐ１．１，ＭＯＤ接Ｐ１．２，ＲＤＹ／ＣＬＫ端接Ｐ３．４，用作编解码的同步时钟。 图５ＡＴ８９Ｓ５２与ＭＡＸ２３２Ａ电路连接图 （下转８８页 ）科技论坛 ８５ －－
RFID 如有帮助，欢迎下载支持 健新科技JX-PU2902多功能RFID 读写笔配合智能手机、智能平板等各类型终端，实现 智能识别功能和智能移动终端功能的完美结合，轻松实现各行业资产盘点、智能巡检、人员 物资管理等移动互联网应用。 手写笔设计：纳米超纤触控笔头，手写笔外形设计，可作为触控笔使用； RFID 空口协议：EPCglobal UHF Class 1 Gen 2、IS018000-6C ISO 18000-6B 操作简单：两个按键即可实现所有操作功能 状态指示：设备状态通过两组 7色LED 灯显示，清晰明了 蓝牙4.0 :内置蓝牙4.0模块，可与所有具备蓝牙功能的终端进行通信连接，所有具 备蓝牙功能的智能终端均可作为采集终端 内置锂电池：内置350mAh fi 电池，支持USB 充电 一、 技术指标 二、 健新RFID 读写笔产品优点 三、 基于RFID 读写笔的系统应用 四、 应用系统的优点： 五、 典型应用： 在某品牌空调外壳中嵌入超高频 RFID 标签，售后维修通过扫描空调 RFID 标签获得准确的产 品信息，防止售后维修点虚假维修报账。 4S 店车辆库存盘点：在一个区域的某类汽车品牌 4S 店管理中，采用超高频 RFID 标签对车辆进行定位，采用 RFID 蓝牙读写笔对各 4S 店的车辆进行盘点，防止各 4S 店之间库存车辆相互串货。 电力资产管理：在某电网公司，采用超高频RFID 标签对资产进行标识， 使用 RFID 蓝牙读写笔及平板电脑对电力资产设备进行盘点，解决高压 设备的远距 离识别问题。 行业应用 电力： 变电所、变压器、高压铁塔、线杆、高压线路、发电厂、电能表读数、安全用具 巡检巡更 石油： 输油管道、天然气管道、 油罐库区、 油田油井设施巡检巡更 铁路： 路基、路轨、桥梁、水电、机车、库房、候车大厅、乘警巡逻巡检巡更 电信： 光缆、电话线路、电话亭、线杆、发射机站巡检巡更 公安： 巡警、交警、警车、岗哨、狱警巡逻巡检巡更 军队： 边防、岗哨、弹药库、军需库巡逻巡检巡更 粮库： 防火、防水、防虫、温度、湿度控制巡检巡更 林业： 森林防火、森警巡逻、动植物保护、防猎巡检巡更 矿业： 煤矿井下安全、井上设施、车辆、煤场巡检巡更 医院： 护士查房、人员考核、保安巡逻巡检巡更 邮政： 邮箱、库房、趟车的频次/时限管理巡检巡更
RFID技术及应用实训报告 题目: RFID读写器设计与制作 班级: 学号: 姓名: 指导教师: 二〇一五年七月一日
目录 第1章RFID读写器的设计与制作..................... 错误!未定义书签。 读写器组成与分析.............................. 错误!未定义书签。 读写器原理图与PCB设计........................ 错误!未定义书签。 读写器原理图............................... 错误!未定义书签。 读写器PCB设计............................. 错误!未定义书签。 读写器装配与功能测试.......................... 错误!未定义书签。 装配....................................... 错误!未定义书签。 功能调试................................... 错误!未定义书签。第2章RFID上位机软件开发与调试................... 错误!未定义书签。 数据访问层设计与实现.......................... 错误!未定义书签。 数据访问层设计............................. 错误!未定义书签。 实现过程及代码分析......................... 错误!未定义书签。 窗体表示层设计与实现.......................... 错误!未定义书签。 设计与实现................................. 错误!未定义书签。总结.............................................. 错误!未定义书签。
基于FPGA的超高频RFID读写器设计 [日期：2008-10-9 17:48:00] 作者：未知来源：射频识别技术(RFID)是利用射频方式进行远距离通信以达到物品识别目的，可用来追踪和管理几 乎所有物理对象在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪等众多领域，甚至军事用途都 具有广泛的应用前景，并且引起了广泛的关注 1 引言 RFID系统一般包括读写器和电子标签(或称应答器)2个部分RFID电子标签(Tag)由芯片与天线(Antenna)组成，每个标签具有惟一的电子编码标签附在物体上以标识目标对象RFID读写器(Reader)的主要任务是控制射频模块向标签发射读写信号，并接收标签的应答对标签信息进行解码，并将信息传输到主机以供处理根据应用的不同，阅读器可以是手持式或固定式本文重点介绍的就是读写器的开发 EPC规范已经颁布第一代规范规范把标签细分为Class 0，Class 1，Class 2三种其中Class 0和Class 1标签都是一次写入多次读取标签，Class 0标签只能由厂商写入信息，用户无法修改，因而又称为只读标签，主要用于供应链管理)Class 1则提供了更多的灵活性，信息可由用户写入一次Class 0和Class 1标签采用不同的空中接口标准进行通信，因此两类标签不能互操作Class 2标签具备多次写入能力，并增加了部分存储空间用于存储用户的附加数据Class 2标签允许加入安全与访问控制、感知网络和Ad Hoc网络等功能支持目前EPCglobal正在制定第二代标签标准，即UHF Class l Generation 2(C1G2)C1G2具有随时更新标签内容的能力，保证标签始终保存最新信息EPC规范 l_0版本包括EPC Tag数据规范、Class 0(900 MHz)标签规范、C1ass 1(13．56 MHz)标签接口规范、Class l(860～930 MHz)标签射频与逻辑通讯接口规范、物理标识语言(PhysicalMarkup Language，PML) 本文重点介绍EPC Class 1读写器系统设计、数字部分设计及FPGA在数字实现上的应用由于U 频段RFID技术的应用还处在早期的发展阶段，符合EPCClass 1协议的读写器在国内还没有相关产品面世本文对相关开发有一定的参考价值 2 EPC Class lb系统设计 一个完整的RFID系统包括：读写器、天线、标签和PC机读写器完成对标签(Tag)的读写操作通过RS 232或RS 485总线完成PC机的命令接收和EPC卡号的上传图l是读写器的系统组成框图读写器组成包括与PC机的串口通信部分、单片机和FPGA组成的数字部分、射频部分RF单元实现和标签的通信，数字部分完成对射频部分的控制、回波命令解析PC机接收卡号实现上位机的控制下面对
摘要 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、读写等功能模块的实现原理。 关键词：射频识别，读卡器，IC卡，STC11F32，MFRC522
Abstract Radio 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 applications widening, has been involved in all aspects of people's 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 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 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 STC11F32under 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 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 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. Key words:RFID, reader, IC card, STC11F32, MFRC522
基于单片机的RFID读写器设计 摘要 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、读写等功能模块的实现原理。 关键词：射频识别，读卡器，IC卡，STC11F32，MFRC522
Abstract Radio 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 applications widening, has been involved in all aspects of people's 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 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 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 STC11F32under 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 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 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.
第28卷 第3期2005年9月 电 子 器 件 Chinese Journal of Electro n Devices Vo l.28No.3 Sep.2005 Design of UHF RFID Interrogator ZH A NG X iao-p eng1,2,ZH U Yun-long1,L UO H ai-bo1 1.S heny ang Institute o f Au tomation,Chinese A cad emy o f S ciences,S henyang110016,China; 2.G radu ate S chool of the Chine se A cad emy o f S ciences,B eij ing100039,China Abstract:UH F RFID system is becom ing more w idespread due to its advantag e,such as fast read-w rite speed,large m em ory,long recog nition distance and simultaneous read-w rite multi-tag.This paper intro-duces the characteristic and structure and principle and r ead-wr ite method of an UHF RFID tag accorded w ith ISO18000-6Standard,and presents the solution of its interr ogator,ex patiates hardw are design of in-terro gator and flow of softw are prog ram.Its has m er its of fast read-w rite speed(single tag64bit/6ms) and hig h reco gnition rate,and long recog nition distance(≥4m)prove out as a result of practical applica-tio n. Keywords:RFID;tag;interrog ato r;UHF EEACC:7210 超高频射频识别系统读写器设计 张晓鹏1,2,朱云龙1,罗海波1 (1.中国科学院沈阳自动化研究所,沈阳110016;2.中国科学院研究生院,北京100039) 摘 要:超高频射频识别系统具有读写速度快、存储容量大、识别距离远和同时读写多个标签等特点,已经在物流等领域得到越来越广泛的应用。介绍了符合I SO18000-6标准的超高频R FID电子标签主要特点、结构、工作原理及读写方法,提出了相应读写器的解决方案,重点阐述了读写器的硬件设计及软件程序流程。实际应用结果表明该读写器读写速度快(单个标签64bit/6ms)、识别率高,识别距离远(≥4m)。 关键词:射频识别;标签;读写器;超高频 中图分类号:TM931 文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2005)03-0542-04 射频识别(RFID,Radio Frequency Identifica-tio n)技术是一种新兴的自动识别技术。它是利用无线射频方式进行非接触双向数据通信,以达到目标识别并交换数据的目的。可用来跟踪和管理几乎所有的物理对象,在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪及军事等众多领域都有广泛的应用前景。按照工作频段的不同,RFID系统还可以分为低频(135kHz以下)、高频(13.56M Hz)、超高频(860～960MHz)和微波(2.4GHz以上)等几类[1～2]。目前大多数RFID系统为低频和高频系统,但超高频(U HF)频段的RFID系统具有操作距离远、通讯速度快、成本低、尺寸小等优点,更适合未来物流、供应链领域的应用,也为实现“物联网”提供了可能。因此超高频RFID系统的发展是当前RFID系统 收稿日期:2005-01-30 基金项目:中科院先进制造基地创新项目(F040210) 作者简介:张晓鹏(1979-),女,硕士研究,研究方向为RFI D软硬件系统及其应用,zhang xp@https://www.doczj.com/doc/ce17040698.html,; 朱云龙(1967-),男,研究员,博士生导师,中科院沈阳自动化研究所先进制造技术实验室主任,主要研究方向为CIM S、分布式智能技术、协同制造理论与方法以及SCM/ERP/CRM系统管理软件的开发等; 罗海波(1967-),男,研究员,硕士生导师,主要研究方向为模式识别与图像处理、DSP系统设计、实时信号处理系统。
[导读]为了分析UHF RFID读写器系统抗干扰性能，本文提出了基于ISO18000-6 type B 协议下UHF RFID读写器的设计方案，并对其通信过程进行了Simulink仿真，给出了曼彻斯特编解码以及2ASK调制解调的模型。 为了分析UHF RFID读写器系统抗干扰性能，本文提出了基于ISO18000-6 type B 协议下UHF RFID读写器的设计方案，并对其通信过程进行了Simulink仿真，给出了曼彻斯特编解码以及2ASK调制解调的模型。 最后，结合实际中经常遇到的高斯白噪声信道分析了系统的信道抗干扰性能，给出了系统的误码率随信噪比变化曲线。仿真表明本方案所设计的UHF RFID读写器系统具有较高的抗干扰性能。 0 引言 射频识别系统是一种非接触的自动识别系统，通过射频无线信号自动识别目标对象，并进行读、写数据等相关操作，这种无线获取数据的方式在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理众多领域得到广泛应用。 RFID系统由阅读器、电子标签和计算机网络构成，其中读写器是RFID系统信息控制和处理中心，在系统工作中起着举足轻重的作用，其性能的好坏直接影响到数据获取的可靠性和有效性。而超高频读写器在远距离识别以及高速数据读取方面有着显着的优势，为此本文研究基于ISO 18000-6标准的Type B协议下的高频读写器具有重要的现实意义。 1 RFID工作原理
不同的RFID系统，工作原理略有不同，但其依据的基本工作原理是一样的。RFID系统读写器与电子标签基本结构如图1所示。由读写器模块中振荡器产生射频振荡信号，经过载波形成电路产生载波信号，再经过发送通道编码、调制和功率放大后经天线发出射频信号，当电子标签进入到工作区域，读取读写器发送的信号，一部分用于产生能量驱动电源激活自身工作，一部分用于获取信息，并根据指令将带有自身信息的信号经过编码、调制后由天线发送给读写器。读写器再将读取的信号传送给数据处理模块进行相应操作。 读写器在RFID 系统中扮演重要的角色，主要负责与电子标签的双向通信，同时接收来自主机系统的控制指令。各种读写器虽然在耦合方式、通信流程、数据传输方法，特别是在频率范围等方面有着根本的差别，但是在功能原理上，以及由此决定的构造设计上，各种读写器是十分类似的。在ISO18000-6 Type B 协议下RFID 系统是基于读写器先发言原理工作，即读写器先发送出一定频率的射频信号，当电子标签进入到该工作区域时，首先产生感
超高频RFID 读写器设计原理 摘要：RFID技术是一种非接触的自动识别技术，通过无线射频的方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关数据。RFID系统通常主要由电子标签、读写器、天线3部分组成。读写器对电子标签进行操作，并将所获得的电子标签信息反馈给PC机。 引言 RFID技术是一种非接触的自动识别技术，通过无线射频的方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关数据。RFID系统通常主要由电子标签、读写器、天线3部分组成。读写器对电子标签进行操作，并将所获得的电子标签信息反馈给PC机。射频识别技术以其独特的优势，逐渐被广泛应用于生产、物流、交通运输、防伪、跟踪及军事等方面。按工作频段不同，RFID系统可以分为低频、高频、超高频和微波等几类。目前，大多数RFID 系统为低频和高频系统，但超高频频段的RFID系统具有操作距离远，通信速度快，成本低，尺寸小等优点，更适合未来物流、供应链领域的应用。尽管目前，RFID超高频技术的发展已比较成熟，也已经有了一些标准，标签的价格也有所下降；但RFID超高频读写器却有变得更大，更复杂和更昂贵的趋势，其消耗能量将更多，制造元件达数百个之多。然而，这里的设计采用高度集成的R1000，可以解决上述问题，既可降低芯片设计中的复杂性和生产成本，又能使制造商制造出体积更小，更有创新性的读写器，从而开拓新的RFID应用领域。 1 读写器硬件结构设计 该设计选用W78E465作为主控模块，IntelR1000收发器作为射频模块。该设计可以作为手持终端，并用RS 232串行通信模块和电平转换接口MAX232与上位机相连。系统硬件原理见图1. 1.1 主控模块 W78E365是具有带ISP功能的FLASH EPROM的低功耗8位微控制器，可用于固件升级。它的指令集与标准8052指令集完全兼容。W78E365包含64 KB的主ROM，4 KB的辅助FLASH EPROM，256 B片内RAM；4个8位双向、可位寻址的I／0口；一个附加的4位I／O口P4；3个16位定时／计数器及1个串行口。这些外围设备都由有9个中断源和4级中断能力的中断系统支持。为了方便用户进行编程和验证，W78E365内含的ROM允许电编程和电读写。一旦代码确定后，用户就可以对代码进行保护。
RFID 读写器的设计 0 引言射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是利用感应、电磁场或电磁波为传输手段，完成非接触式双向通信，获取相关数据的一种自动识别技术。射频识别卡最大的优点就在于非接触，因此完成识别工作时无须人工干预，适于实现自动化且不易损坏，可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。目前，射频识别技术己经广泛使用，准备接替目前许多人工完成的工作程序。 RFID 技术是一个崭新的技术应用领域，它不仅涵盖了射频技术，还包含了射频技术、密码学、通信原理和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 技术的认识和研究具有深远的理论意义。随着21世纪数字化时代的到来，基于远程信息化网络管理技术和移动商务的社会需求，RFID 技术智能管理系统将在各个领域中发挥巨大的作用。RFID 技术正在成为一个新的经济增长点，在全球范围内蔓延开来，研究开发 RFID 技术有着巨大的经济效益和社会意义。一个典型的 RFID 系统一般由 RFID 标签、读写器以及计算机系统等部分组成。其中 RFID 标签中一般保存有约定格式的编码数据，用以惟一标识标签所附着的物体。与传统的识别方式相比，RFID 技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，且操作方便快捷。能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域，并且认为是条形码标签的未来代替品。RFID 系统的工作原理框图。 读写器通过天线发送出一定频率的射频信号：当 RFID 标签进入读写器工作场时，其天线产生感应电流，从而 RFID 标签获得能量被激活并向读写器发出自身编码等信息；读写器接收到来自标签的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号；RFID 标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。 RFID 针对常用的接触式识别系统的缺点加以改良，采用射频信号以无线方式传送数据资料，因此识别卡不必与读卡机接触就能读写数据资料。 1 系统总体简介本系统以 AT89252 单片机为控制核心，利用 RFID 读写基站 U2270B 对 Temic 公司的射频卡(本系统使用 EM4100卡)进行数据的读写。在通信方面使用 USB 高速通信接口，采用南京沁恒公司的 USB 主控芯片 CH375。数据库的存储管理利用 SD卡。系统总体框。 2 RFID 读写模块 U2270B的载波频率为100～150 kHz，其调制方式为曼彻斯特码和双相位码。U2270B 的电源供给可为 5 V 的稳压电源或者是12 V 的汽车蓄电池。它可以为RF场提供能量，其中在短距离运用时，外围驱动电路简单。U2270B 还具有信号微调能力，而且其读写距离可达7～10 cm。U2270B还具有电压输出功能可以给微处理器或其他外围电路供电。 U2270B具有省电模式和 STANDBY 控制可选，所以设计基站电路时可以按照功能的不同要求，设计基站的外围电路。具体电路图。 本系统采用9 V 电池供电，并通过 STANDBY 端进行省电模式的控制。同时通过桥式二极管来增强读写距离。通过调整RF引脚所接电阻的大小，可以将内部振荡频率固定在150 kHz，然后通过天线驱动器的放大作用，在天线附近形成150 kHz的射频场，当射频卡进入该射频场内时，由于电磁感应的作用，在射频卡的天线端会产生感应电势，该感应电势也是射频卡的能量来源。数据写入射频卡采用场间隙方式，即由数据的“O”和“1”控制振荡器的启振和停振，并由天线产生带有窄间歇的射频场，不同的场
RFID技术及应用实训报告 题目: 13.56MHz RFID读写器设计与制作班级: 学号: 姓名: 指导教师: 二〇一五年七月一日
目录 第1章RFID读写器的设计与制作 (1) 1.1 读写器组成与分析 (1) 1.2 读写器原理图与PCB设计 (2) 1.2.1 读写器原理图 (2) 1.2.2 读写器PCB设计 (4) 1.3 读写器装配与功能测试 (5) 1.3.1 装配 (5) 1.3.2 功能调试 (5) 第2章RFID上位机软件开发与调试 (6) 2.1 数据访问层设计与实现 (6) 2.1.1 数据访问层设计 (6) 2.1.2 实现过程及代码分析 (6) 2.2 窗体表示层设计与实现 (7) 2.2.1 设计与实现 (7) 总结 (9)
第1章RFID读写器的设计与制作 1.1 读写器组成与分析 13.56MHz RFID读写器广泛用于校园一卡通，公交自动收费系统等。读写器一般由单片机最小系统电路、Mifare读写接口电路、天线匹配电路、声光提示电路、USB转串口通信接口电路及电源电路组成。如图1-1所示。 图1-1 读写器的组成 单片机最小系统由STC89C52单片机，时钟电路和复位电路组成，其中时钟电路与单片机的14,15号引脚相连，复位电路与单片机的4号引脚相连；Mifare 读写接口电路的C4、C5、X2构成振荡电路，提供给MF RC500的时钟作为同步系统编码器和解码器的时基。MF RC500的5,7和29引脚分别为射频信号收发端，需通过天线匹配电路连接天线；天线匹配电路利用变压器原理实现读写器和无源标签之间的能量传递和双向发送数据，因此要求读写器与标签一样，要有天线线圈；读卡器在读卡时需要声光提示，电路中三极管Q1、电阻R5、蜂鸣器Buz1构成声音提示电路，由单片机的P1.0口控制，在P1.0口输出低电平时，Buz1蜂鸣；发光二极管D1、电阻R4构成光提示电路，由单片机的P1.7口控制，在P1.7口输出低电平时，D1点亮。