13.56MHz射频识别系统硬件电路设计 ㊣ 精品文档 值得下载

使用正常情况下，接地串口线的数据输出数字部分的电源串口线的数据输入曼彻斯特编码标志位串口线时钟或者信号输出接收端的电源未使用正常情况下，空置接收端的接地接收端的输入读写器硬件电路设计硬件主要包括芯片单片机时钟电路匹配电路下载接口及通信接口等外围电路。

下面给出硬件实物图及各部分的相关设计。

图硬件实物图射频电路设计射频电路由三大部分组成应用电路，与单片机相连的接口电路和射频振荡电路。

图所示为射频芯片加外围电路的应用原理图。

图射频电路原理图射频电路如图所示，电路中共有输出和输入两路射频信号分别与信号输出输入相连接。

产生的射频读写命令信号由第管脚输出，经滤波匹配网络接入天线。

天线接收到的标签响应信号由接入的第管脚。

组成的网络以及组成的网络都起滤波作用，使通过天线接收的数据不至于流向发送端，因为此芯片发送数据时频率是，而接收信号的副载波频率是和或。

为的高频耦合瓷片电容，用于隔离漏极回路的直流电压并传递交流能量到下级电路。

端的电阻决定发送信号的调制深度，其阻值直接影响发送的射频信号的调制深度，本系统采用，调制深度为。

天线设计天线作为系统重要组成部分，在与非接触式标签的通信过程中，它的作用是用于产生磁通量，而磁通量用于向无源标签提供能量并在读写器和标签之间传送时序能量和信息。

因此，阅读器的工作距离由三方面要素决定阅读器的天线尺寸，天线匹配电路的品质因子和阅读器周围环境的影响。

因此，设计天线的时候要充分考虑这三方面的因素。

此外，读写器天线构造的基本要求如下使天线线圈的电流最大，用于产生最大的磁通量功率匹配，以便最大程度地利用产生磁通量的可用能量足够的带宽，以便无失真的传送数据调制的载波信号。

阅读器的天线有多种形状，最常见的有两种环形天线和矩形天线。

本次研制的阅读器天线采用边长均为，由布线而成的矩形天线，这种天线在距其中心垂直距离为处的磁通量密度可由公式算出公式中为磁通量密度，，其为磁场常数。

为天线线圈的匝数，为线圈中电流强度。

磁通量与距离成反比，磁场强度随着距离变远而弱。

在天线设计的过程中，谐振电感电容和匹配阻抗的选择直接影响阅读器的阅读效率，电感值可采用公式估算的方法近似得到。

天线电感的估算公式如公式下其中为天线电感估计值，单位为为圈天线导线环的长度，单位为线圈导线的宽度线圈为矩形，则为线圈匝数。

由以上两个公式可看出，增加线圈的匝数可增大线圈的磁通量密度，增加系统工作距离，但是增加匝数会使线圈的电感增大，线圈的电感不应超过，以便计算出合适的匹配电容，所以必须在线圈能提供足够大的磁通量密度情况下保证线圈匝数尽可能的小。

的工作频段是，属于短波段，该芯片要求的天线匹配阻抗是。

天线等效原理图如图所示。

图天线部分原理图其中组成串联谐振电路，匹配阻抗为。

为天线线圈的等效电感。

可调电容用来准确调整电路谐振点在，这设计有利于阅读器正确的接收和发送信息。

在本系统矩形天线中，线圈边长均值为，线圈宽度为，砸数为，等效电感为。

控制电路设计公式生产的单片机是种低功耗高性能位微控制器，具有可编程存储器。

使用公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业产品指令和引脚完全兼容。

片上允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的位和在系统可编程的，使得为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活超有效的解决方案蓝牙通信技术能够使读卡器具备无线网络访问能力，实现系统的集中控制功能。

将来应研究这些通信方式并应用到射频系统中，将使我们的系统可以以更多种方式与上位机通信。

本课题开发的读写器经过测试和实际应用的证明，基本上实现了本文所阐述的设计目标，能够在校园卡通系统中得到较好的应用。

与同类产品相比，本读卡器功耗低结构简单造价低廉，而且易于协议扩展和其他硬件模块的集成应用便于再次开发。

随着社会的进步和信息技术的高速发展，技术的应用将会逐渐渗透到社会生活的方方面面，它将具有广阔的发展前景。

致谢光阴飞逝，回首在西大的四年学习生活，我感慨颇多，心情澎湃。

在这段求学旅途中，有太多的人给予我莫大的帮助，借此机会向他们致谢。

首先要向我的毕业设计指导老师武岳山老师卜起荣老师致以最衷心的谢意。

在整个毕业设计期间，两位老师给予我悉心的指导，武老师严谨的治学态度渊博的学识雄阔的视野无不让我钦佩，在每个礼拜的毕业设计工作报告中，武老师都认真的批复并提出改正意见，每次遇到问题，老师都及时解答。

卜老师无论是学习上还是生活中都给了我很大的帮助，卜老师在工作中的实事求是的态度在为人处事中谦虚谨慎的精神，都使我受益终生。

此外，两位老师在我以后的人生之路和职业生涯中都给予谆谆教诲。

再次向两位老师表示真诚的感谢。

其次，要感谢我们课题组的张克龙同学赵江波同学，在整个设计开发过程中我们互相学习，探讨促进，共同克服道道难关，最终完成射频识别读写器整个系统。

然后，我要深深的感谢我的父母及家人朋友多年来对我的关心理解教诲和支持。

你们的理解与支持直以来都是我的精神支柱，再次向所有帮助过我关心过我的人致谢，祝愿你们幸福安康，祝愿西北大学明天更美好。

最后谨以这篇在我人生历程中有着重要意义的文章献给热爱生活的我。

参考文献德著，陈大才编译射频识别技术电子工业出版社，游战清李苏剑等编著无线射频识别技术理论与应用电子工业出版社，黄涛邹雪城，等射频识别系统性能的优化计算机与数字工程，张沅周，向阳，陈伟雄基于的读写器设计与实现工业控制计算机，杨亮阅读器的硬件设计与实现科技广场，蒋序高佩珠基于芯片和协议标准的读写器微计算机信息，耿力的空中接口标准比较分析标准与技术追踪丁智勇基于的读卡器系统设计与实现武汉武汉理工大学，汪大卓，陈龙基于的电子标签读写器的设计杭州电子科技大学学报，杜雪亮戴华平吴烈，无源电感耦合式射频识别系统天线的设计和优化江南大学学报自然科学版，黄冕，罗志祥基于阅读器的天线设计与实现计算机与数字工程，孙育才王荣兴孙华新型系列单片机及其应用系统清华大学出版者赵雪岩杨春燕熊伟编著最新接口器件应用手册西安电子科技大学出版社。

具有以下标准功能字节，字节，位口线，看门狗定时器，个数据指针，三个位定时器计数器，个向量级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，可降至静态逻辑操作，支持种软件可选择节电模式。

空闲模式下，停止工作，允许定时器计数器串口中断继续工作。

掉电方式下，内容被保存，振荡器冻结，单片机切工作停止，直到下个中断或硬件复位为止。

图控制部分原理图通过普通口能够很容易地模拟传送数据的时序以及时钟切换的时序。

如图所示，芯片四个引脚分别连接到单片机的四个引脚上，用来实现数据的串行传输。

和四个管脚组成下载电路。

管脚分别和串口通信芯片的管脚相连接。

时钟电路和复位电路采用经典电路。

接口电路设计读写器系统与上位机的通信可通过实现，电平转换功能选择芯片。

该芯片使用单电源电压供电，电源电压在范围内都可以正常工作。

整个外围连接电路比较简单，只需要个的瓷片电容。

保证数据传输速率在下保持输出电平。

可以很方便地完成电平与电平之间的转换以供使用。

硬件上采用线制软握手的零方式，即将机和单片机的发送数据线与接收数据交叉连接，两者的地线直接相连，其它信号线如握手信号线均不用，而采用软件握手。

这样即可以实现预定的任务又可以简化电路设计，节约了成本。

接口电路如图所示。

图引脚图和电平转换电路第四章总结与展望技术是本世纪最有前途的应用技术之，技术正在日趋完善，其在各领域的应用也越来越广泛。

开发射频识别读写器具有现实的应用意义。

本课题使用符合空中接口标准的高性能低功耗芯片开发了种非接触式射频识别读写器，经过测试，该阅读器的有效读写距离为左右。

最终作品能够顺利配合课题组的基于射频识别的校园卡通系统正常工作。

文中主要从阅读器的射频电路天线控制电路等几个方面了进行了学习研究，取得以下几方面成绩对系统从理论上进行了探讨。

在开发初期，作者大量查阅了有关射频识别技术芯片芯片微控制器串口通信芯片以及空中接口标准的中外文资料。

锻炼了科技文献检索在在收集资料中的运用，提高了阅读理解分析问题解决问题的能力，为接下来的开发工作奠