基于AS3992多标准的UHF RFID读写器系统设计

论文摘要

随着无线通信技术的发展,RFID（射频识别）技术也越来越被人们所了解,被广泛认为是本世纪大有可为的新兴技术之一。本文的选题源于实际的应用需求,研究小型化、模块化的RFID读写器系统,用来实现仓储管理和身份识别领域的自动识别。首先,本文就RFID的产生和发展做了概述,分析了RFID存在的问题和发展前景,并引出了物联网的概念。然后结合项目需求,选定UHF RFID技术来实现系统功能。其次,本文简单地介绍了包括读写器、电子标签和数据管理系统在内的RFID系统,并着重强调了UHF RFID系统。再次,本文所要完成的是读写器核心模块的设计,在对射频收发芯片进行选择的过程中,根据项目需求,对主流的射频收发芯片进行了性能对比,最终选择了AS3992作为射频收发芯片,同时选择了PIC24作为控制芯片。本文在简单的介绍了这2款芯片后,给出了满足ISO 18000-6B / 6C标准的超高频RFID读写器核心模块的性能指标和系统方案,并对系统进行了划分;接着,对核心模块的硬件电路和软件系统进行了设计。在硬件上,主要介绍了射频收发通道、温度检测电路、锁相环环路滤波电路、控制电路、电源管理和PCB的设计;在软件上,主要介绍了6C协议和6B协议的实现流程。在本文的最后,简单的介绍了调试的过程和核心模块的测试结果。在对全文进行总结的基础上,分析了读写器核心模块可能存在的问题并给出了相应的解决办法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 RFID 的产生
• 1.2 RFID 技术的发展状况以及存在的问题
• 1.2.1 RFID 技术在国外的发展
• 1.2.2 RFID 技术在中国的发展
• 1.2.3 RFID 技术存在的问题
• 1.3 RFID 的发展前景
• 1.4 RFID 技术与物联网
• 1.5 本论文的选题背景以及研究内容
• 第二章 RFID 系统简介
• 2.1 RFID 系统的组成
• 2.2 标签
• 2.3 读写器
• 2.4 数据管理系统
• 2.5 UHF RFID 系统简介
• 第三章 主要芯片选择及系统设计方案
• 3.1 射频收发芯片的选择
• 3.1.1 芯片选型
• 3.1.2 AS3992 简介
• 3.2 MCU 的选择
• 3.2.1 芯片选型
• 3.2.2 PIC24 简介
• 3.3 系统设计方案
• 3.3.1 核心模块性能指标
• 3.3.2 读写器功能模块划分
• 3.3.3 读写器核心模块的开发流程规划
• 第四章 读写器核心模块的硬件设计
• 4.1 射频收发通道
• 4.1.1 射频发射通道
• 4.1.1.1 输出转换和滤波
• 4.1.1.2 衰减电路
• 4.1.1.3 外部放大电路
• 4.1.1.4 双定向耦合器和功率检测电路
• 4.1.2 接收通道
• 4.1.2.1 接收信道分析
• 4.1.2.2 接收保护电路
• 4.2 温度检测
• 4.3 锁相环环路滤波
• 4.4 晶振
• 4.5 DRM 滤波器
• 4.6 控制电路
• 4.6.1 时钟和复位
• 4.6.2 对外接口
• 4.6.3 检测信号
• 4.6.4 与AS3992 的通信和信号指示灯
• 4.7 电源管理
• 4.7.1 高电压电源方案设计
• 4.7.2 低电压混合电源方案设计
• 4.7.3 两种方案的对比
• 4.7.4 低功耗管理
• 4.8 PCB 设计
• 4.8.1 PCB 板材的选取
• 4.8.2 PCB 板层结构设计
• 4.8.3 射频前端布线的考虑
• 4.8.4 元件布局
• 4.8.5 布线
• 4.8.6 PCB 的加工
• 第五章 系统软件的设计
• 5.1 ISO/IEC18000-6C 协议的实现
• 5.1.1 主控程序的实现
• 5.1.2 防碰撞算法的实现
• 5.2 IS0/IEC18000-6B 协议的实现
• 5.2.1 帧格式
• 5.2.3 MANCHESTER 编码
• 5.2.4 CRC 校验
• 5.2.5 防碰撞算法
• 5.3 功率控制算法的实现
• 第六章 系统调试及测试
• 6.1 硬件电路的调试
• 6.1.1 电源电路的调试
• 6.1.2 功率放大电路的调试
• 6.1.3 AS3992 和MCU 的调试
• 6.2 系统的测试
• 6.2.1 AS3992 寄存器的测试
• 6.2.2 发射频谱和功率的测试
• 6.2.3 发射波形的测试
• 6.2.4 读标签的测试
• 6.2.5 多标签读取测试
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果