长距离射频身份识别装置设计

论文摘要

本文针对煤矿井下定位系统和超高频射频识别技术的国内外发展现状及发展趋势,设计了煤矿井下定位系统,该系统可实现井下人员的考勤,井下人员自动定位,在发生事故的时候可实现受困人员自动定位。本文重点设计了煤矿井下定位系统中的主要设备射频读写器,这个读卡器工作频率是915MHz,基于ISO/IEC18000-6TypeB协议。读写器的控制芯片采用AT89S52单片机,采用RFM公司的射频模块TR1000进行射频IC卡数据的发送及接收。设计了主控模块、复位电路、射频收发模块、指示电路模块。软件设计采用模块化和结构化的编程思想,编程语言采用51汇编语言。设计的模块主要包括主程序、射频卡操作程序、底层操作程序、防冲突程序和CRC校验程序。射频卡操作程序按照协议要求实现了射频卡操作命令的收发功能,并由底层操作程序实现曼彻斯特码和FM0码的软件解码。防冲突程序实现了基于随机二进制算法的防冲突功能。本文设计的煤矿井下自动定位系统造价低廉、使用方便、维护简单和可靠性高,方便井下管理,对煤矿井下人员安全及管理有着重要的现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本设计研究的背景与意义
• 1.2 国内煤矿井下定位系统存在的问题
• 1.3 RFID技术在煤矿井下应用现状和前景
• 1.4 本文开展的主要工作
• 2 系统总体设计
• 2.1 目前用于井下定位系统的主要方案
• 2.2 射频识别系统
• 2.2.1 射频识别系统简介
• 2.2.2 射频识别系统组成
• 2.2.3 该系统的优点
• 2.3 系统总体设计方案
• 2.4 RFID在井下应用的可行性分析
• 3 本设计相关技术
• 3.1 915MHz射频识别系统工作原理
• 3.2 ISO/IEC18000-6协议
• 3.2.1 ISO/IEC18000-6协议简介
• 3.2.2 ISO/IEC18000-6TypeA简介
• 3.2.3 ISO/IEC18000-6TypeB协议
• 3.3 射频通讯格式
• 3.3.1 数字调制方法简介
• 3.3.2 读写器到射频卡端通信
• 3.3.3 射频卡到读写器端通信
• 3.4 状态转换及防冲突机制
• 3.5 本设计所用的主要芯片
• 3.5.1 控制芯片AT89S52
• 3.5.2 射频模块TR1000
• 3.5.3 SN74HC14N
• 3.5.4 ASM1117-3.3
• 3.5.5 AN1603-916
• 3.6 通信编码方式
• 3.6.1 读卡器到射频卡基带编码格式
• 3.6.2 射频卡到读卡器基带编码格式
• 3.7 指令帧格式
• 3.7.1 发射指令
• 3.7.2 应答指令
• 3.8 识别卡状态与冲突仲裁
• 3.8.1 识别卡状态
• 3.8.2 冲突仲裁
• 4 读卡器硬件及软件设计
• 4.1 915MHz RFID的硬件设计
• 4.1.1 射频读卡器硬件系统功能简介
• 4.1.2 主控模块电路设计
• 4.1.3 射频收发电路设计
• 4.1.4 系统天线设计
• 4.1.5 匹配网络设计
• 4.2 读卡器软件设计
• 4.2.1 软件设计总体方案
• 4.2.2 主程序软件设计
• 4.2.3 读写器对射频卡操作程序设计
• 4.2.4 底层发送及接收程序设计
• 4.2.5 防冲突程序设计
• 4.2.6 CRC校验程序设计
• 5 硬件和软件调试总结
• 5.1 硬件调试
• 5.2 软件调试
• 5.2.1 软件调试举例
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文