远距离射频识别系统结构与模块设计

论文摘要

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。本文设计了一款915MHz的射频识别系统。描述了RFID系统的组成与工作原理,阐述了915MHZ的RFID系统工作的物理机制,分析比较防碰撞的算法和加密算法,确定了本文系统采用的防碰撞算法和加密算法。在硬件设计中,选用单片机AT89S52作为主控制器,构成了主控、键控复位、串行通信等电路。并采用Melexis公司的射频发射芯片TH72032芯片为核心进行了射频发射模块的设计;采用Melexis公司的TH71112芯片为核心设计了射频接收模块;系统基带传送速率可达40kbps。软件设计采用模块化编程和结构化编程的思想,编程语言为单片机C语言。主要包括主程序、串行通信程序、读写子模块程序、底层操作程序和防冲突程序等。串行通信程序负责与应用系统通信。读写子模块程序按照规范要求实现了读标签数据和写入数据的功能,并由底层操作程序实现曼彻斯特码和FMO码的软件编解码工作。最后,结合小区安防门禁系统介绍了应用软件的设计。本文所设计的RFID系统具有可靠,模块化,成本低等特点,测试结果满足系统指标要求,具有一定的推广应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1.研究背景和意义
• 1.2.RFID技术简介
• 1.3.射频识别系统的发展现状
• 1.4.论文章节安排
• 第二章 RFID系统的工作原理
• 2.1.RFID系统原理简介
• 2.1.1.RFID系统组成
• 2.1.2.RFID系统工作的原理
• 2.2.RFID技术的物理机制
• 2.2.1.天线场区
• 2.2.2.能量耦合
• 2.3.数据传输的原理
• 2.3.1.基带信号的编译码
• 2.3.2.信号调制法
• 2.3.3.电子标签至阅读器的数据传输
• 2.4.系统设计依据
• 2.4.1.《铁路车号自动识别系统技术规范》简介
• 2.4.2.《铁路车号自动识别系统技术规范》标签信息编码的方式与格式
• 2.4.3.系统设计指标和要求
• 2.5.本章小结
• 第三章 数据校验与防碰撞算法
• 3.1.差错检测和纠正
• 3.2.防冲突算法的提出
• 3.2.1.空分多路（SDMA）法
• 3.2.2.频分多路（FDMA）法
• 3.2.3.时分多路（TDMA）法
• 3.2.4.码分多路（CDMA）法
• 3.3.防冲突算法分析
• 3.3.1.ALOHA算法
• 3.3.2.二进制搜索算法（Binary-tree Protocol）
• 3.3.3.防冲突算法的比较
• 3.4.本章小结
• 第四章 数据的安全性
• 4.1.数据安全传输问题的提出
• 4.2.密码学技术原理
• 4.2.1.密码学基本概念
• 4.2.2.对称密码体制
• 4.2.3.非对称公开密钥体制
• 4.3.RFID系统的加密机制
• 4.3.1.密码系统的基本模型
• 4.3.2.RFID系统数据加密解密传输的设计
• 4.4.本章小结
• 第五章 系统硬件设计
• 5.1.阅读器的总体框架设计
• 5.1.1.系统总体框架
• 5.1.2.系统的信号流程
• 5.2.控制单元模块电路设计
• 5.2.1.MCU的选择与介绍
• 5.2.2.通信接口模块设计
• 5.2.3.复位电路
• 5.2.4.电源及稳压电路
• 5.3.高频接口模块设计
• 5.3.1.射频发射模块设计
• 5.3.2.射频接收模块设计
• 5.4.天线的选择
• 5.4.1.系统天线收发原理
• 5.4.2.天线的电参数
• 5.4.3.天线的结构
• 5.5.本章小结
• 第六章 系统软件设计
• 6.1.单片机程序设计
• 6.1.1.单片机软件开发的总体方案
• 6.1.2.读、写子模块的程序设计
• 6.1.3.底层程序设计
• 6.1.4.防冲突程序设计
• 6.2.单片机程序调试与仿真
• 6.2.1.软件调试方法
• 6.2.2.软件调试举例
• 6.3.应用系统软件设计
• 6.3.1.总体框架
• 6.3.2.串口通信模块
• 6.3.3.数据库设计
• 6.4.本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文