基于MIFARE技术的射频识别系统设计与实现

论文摘要

射频识别(RFID)技术是最近发展迅速的一种新的自动识别技术。它利用射频方式在非接触式射频IC卡和读写器之间进行无线双向通信,完成目标识别和数据交换。而卡上电路的工作电源由读写器发出的电磁波能量提供,非接触式射频IC卡与传统的接触式IC卡相比,具有可靠性高、保密性强、方便快捷等特点。本项目开发的非接触式IC卡读卡器是针对开放式门禁系统设计的,性能稳定、成本低。开发人员在软件上稍加修改还可以对本读写器进行二次开发,可应用于电子消费场合,如食堂售饭、公交、地铁电子售票等场合。文章首先简要介绍了课题背景,国内外研究动态;然后对射频识别系统的基本理论知识进行了研究; RFID读写器的硬件电路设计,主要包括MCU控制模块设计、射频模块设计、串行通信电路等;RFID读写器的软件设计,内容包括ISO/IEC14443协议架构,以及Philips公司的Mifare卡的特点、工作原理、内部结构、内部EEPROM存储器的访问控制方式等,然后详细介绍射频基站芯片FM1715的指令系统和基本操作程序设计;RFID防碰撞算法的研究,分析了目前存在的防碰撞算法的特点以及存在的问题,重点介绍了跳跃二进制树算法,对算法进行了仿真,并进行了相应的性能分析;文章最后进行了总结,分析了项目存在的不足,并提出了下阶段需要解决的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 国外发展动态
• 1.2.2 国内发展动态
• 1.3 本课题的任务
• 1.4 本文的结构安排
• 第二章 RFID 系统理论简介
• 2.1 RFID 系统的结构
• 2.2 RFID 系统的工作原理
• 2.3 RFID 系统信号编码与调制技术
• 2.3.1 RFID 信号编码
• 2.3.2 RFID 信号调制技术
• 2.4 RFID 系统数据差错控制
• 第三章 RFID 读写器硬件电路设计
• 3.1 RFID 读写器硬件系统组成
• 3.2 读写器MCU 控制模块
• 3.2.1 AT89C52 的引脚配置
• 3.2.2 AT89C52 的特点
• 3.2.3 MCU 模块硬件电路
• 3.3 读写器射频接口模块
• 3.3.1 FM1715 的特性
• 3.3.2 FM1715 的引脚配置
• 3.3.3 FM1715 特点
• 3.3.4 FM1715 的内部寄存器
• 3.3.5 FM1715 与MCU 接口电路
• 3.4 RS232 通信接口模块
• 3.4.1 RS232 通信接口芯片的选择
• 3.4.2 MAX232 引脚
• 3.4.3 RS232 通信接口硬件电路
• 3.5 供电模块
• 3.5.1 稳压芯片的选择
• 3.5.2 供电模块硬件电路
• 3.6 本章小结
• 第四章 RFID 读写器系统软件设计
• 4.1 软件设计概述
• 4.2 ISO/IEC14443 协议构架
• 4.2.1 ISO/IEC14443 物理特性
• 4.2.2 ISO/IEC14443 射频功率和信号接口
• 4.2.3 ISO/IEC14443 初始化和反碰撞
• 4.2.4 ISO/IEC14443 传输协议
• 4.3 MIFARE 非接触式IC 卡
• 4.3.1 Mifare1 S70 射频卡结构
• 4.3.2 Mifare1 S70 射频卡存储结构及访问控制
• 4.3.3 Mifare1 S70 射频卡与读写器的通信机制
• 4.4 FM1715 应用程序
• 4.4.1 FM1715 指令系统
• 4.4.2 FM1715 指令程序设计
• 4.5 主程序设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 RFID 读写器防碰撞算法研究
• 5.1 防碰撞算法介绍
• 5.1.1 ALOHA 算法
• 5.1.2 时隙ALOHA 算法
• 5.1.3 二进制碰撞算法
• 5.1.4 跳跃二进制树搜索算法
• 5.2 RFID 防碰撞算法仿真
• 5.2.1 算法总体设计方案
• 5.2.2 MANCHESTER 编码模块设计
• 5.2.3 MANCHESTER 解码及碰撞位判断模块设计
• 5.2.4 防碰撞算法控制模块设计
• 5.2.5 跳跃二进制树搜索算法性能分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统调试及分析
• 6.1 硬件调试分析
• 6.2 系统联调分析
• 第七章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果