射频识别阅读系统的技术研究

论文摘要

射频识别（Radio Frequency Identification,简称RFID）技术已经得到了广泛应用,但基于对提高射频识别系统的无源标签能量和数据传输品质的研究,仍具有重要意义。为此,本文对天线的感应场区中电磁能量传送的耦合研究,给出了空间高频交变磁场实现能量耦合的基本条件。采用Mifarel S50射频卡、MF RC500射频模块芯片及与MF RC500匹配的天线,完成了射频识别系统的设计。本论文主要开展了以下研究工作:1.通过对天线周围感应场、辐射近场和辐射远场的分析,结合ANSOFT HFSS高频磁场仿真软件,对天线感应场区中电磁场能量的分布进行仿真研究,给出射频天线间高频交变磁场能量耦合时磁场强度大小及分布。2.基于MF RC500射频模块芯片的功能,设计制作了射频卡的阅读器。应用C语言开发了AT89S52单片机对MF RC500射频模块的控制程序,结合Protel 99SE设计软件完成了AT89S52和MF RC500的接口电路版图设计;采用RS232的串口通信模块实现了PC机与单片机之间的双向通信;用与MF RC500直接匹配的天线设计方式,完成了发射接收的天线及其匹配电路的设计。3.应用副载波的负载调制方法实现射频卡到阅读器调制信号的频谱转移,解决射频卡和阅读器之间的数据半双工传输中的信号串扰。4.应用Visual C++的串行通信编程控件MSComm开发了射频识别系统上位机测试软件,进行射频识别系统的功能测试,实验证明所设计的阅读器能有效地识别MFI S50射频卡,阅读器天线与射频卡的磁场耦合距离可达6cm。论文设计的射频卡阅读系统工作稳定,具有处理速度快、可靠性高等特点,满足实际应用需要。超高频、远距、无线高效能量耦合技术的研究,仍影响着远距离自动识别技术的发展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 RFID技术在国内外的发展现状
• 1.3 本论文研究的内容
• 第二章 射频识别系统工作原理的研究
• 2.1 射频识别技术的原理
• 2.1.1 射频识别系统的组成
• 2.1.2 射频识别系统工作原理
• 2.2 射频识别系统的电磁场理论
• 2.2.1 天线场的概念
• 2.2.2 射频识别系统的电感耦合理论
• 2.3 本章小结
• 第三章 Mifare非接触式IC卡的研究
• 3.1 射频卡的标准
• 3.1.1 ISO14443物理特性
• 3.1.2 ISO14443射频能量和信号接口
• 3.1.3 ISO14443初始化和防冲突
• 3.2 Mifare非接触IC卡
• 3.2.1 非接触式1C智能卡的基本概念
• 3.2.2 Mifare非接触式IC射频卡
• 3.3 本章小结
• 第四章 射频识别系统阅读器的设计
• 4.1 整体设计
• 4.2 阅读器的硬件电路设计
• 4.2.1 MCU控制模块
• 4.2.2 MF RC500射频模块
• 4.2.3 AT89S52与MF RC500的连接
• 4.2.4 串行通信模块
• 4.2.5 声音提示模块
• 4.2.6 MF RC500匹配电路和天线的设计
• 4.3 阅读器的软件设计
• 4.3.1 RC500的基本操作
• 4.3.2 系统的主程序设计
• 4.3.3 声音提示程序
• 4.4 本章小结
• 第五章 仿真与测试
• 5.1 MF RC500匹配的天线的仿真与测试
• 5.1.1 天线的磁场仿真
• 5.1.2 天线的测试
• 5.2 阅读器的测试
• 5.2.1 串行通信程序的开发
• 5.2.2 PC机工作界面及运行演示
• 第六章 课题总结与展望
• 附录 阅读器的电路原理图
• 参考文献
• 硕士研究生期间发表的论文
• 致谢