UHF RFID读写器设计

论文摘要

射频识别（Radio Frequency Identification, RFID）技术是一种非接触式自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别过程无需人工干预,可以同时识别多个物体和处于移动状态的物体。本文基于ISO/IEC 18000-6C标准设计了一种UHF RFID（Ultra-high Frequency）读写器。硬件设计主要包括基带和射频两个模块。基带模块以单片机C8051F120为核心,主要完成信号的编解码、数据处理、与上位机通信并响应其命令等功能;射频模块包括载波信号合成、幅移键控调制（Amplitude Shift Keying, ASK）、功率放大、信号隔离、滤波、解调等模块。采用环形器来实现收发信号隔离,采用零中频接收机结构。对环形器的工作原理、零中频接收机结构的优缺点做了详细讨论。软件设计采用自顶向下的编程思想,用C语言编写,包括发送模块、接收模块、主控模块和CRC校验模块。详细讨论了PIE编码、FM0编码、CRC编码、单片机发送和接收、多标签读取的编程算法及其实现。最后对读写器进行测试,实现了ISO/IEC 18000-6C标准的基本功能。读写器能在规定距离（10m）内同时读写多张标签,并把标签EPC（Electronic Product Code）显示在上位机中。本文利用频率合成器ADF4111和压控振荡器（Voltage Control Oscillator,VCO）构成一个频率可调的频率源,为ASK调制提供高质量的915MHz载波,提高了系统的稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 RFID系统的分类
• 1.3 RFID技术发展历史
• 1.4 RFID系统基本原理
• 1.5 RFID技术关键问题研究
• 1.6 本文开展的主要工作
• 第2章 读写器系统工作流程
• 2.1 标签的状态
• 2.2 读写器的操作命令
• 2.3 读写器的单标签会话
• 2.4 读写器的多标签会话与防碰撞算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 读写器硬件设计
• 3.1 系统整体结构及设计要求
• 3.1.1 系统设计要求
• 3.1.2 系统整体结构概述
• 3.2 基带模块设计
• 3.2.1 基带实现方案
• 3.2.2 C8051F系列单片机简介
• 3.2.3 上位机通信接口设计
• 3.3 射频接收模块设计
• 3.3.1 收发隔离器
• 3.3.2 解调
• 3.3.3 比较器
• 3.4 射频发射模块设计
• 3.4.1 频率源
• 3.4.2 调制
• 3.5 本章小结
• 第4章 读写器软件设计
• 4.1 发送模块设计
• 4.1.1 发送数据帧格式
• 4.1.2 数据编码原理
• 4.1.3 程序编码思路
• 4.2 接收模块设计
• 4.2.1 接收数据帧格式
• 4.2.2 数据编码原理
• 4.2.3 程序解码思路
• 4.3 CRC校验模块设计
• 4.3.1 CRC校验原理
• 4.3.2 CRC校验硬件实现
• 4.3.3 CRC校验软件实现
• 4.4 总体控制模块设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 测试
• 5.1 测试平台
• 5.2 测试内容
• 5.2.1 在空旷环境下对系统进行测试
• 5.2.2 在有障碍物环境下对系统进行测试
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间所取得的成果