频率可调的多协议RFID读写器设计毕业论文.docx
《频率可调的多协议RFID读写器设计毕业论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《频率可调的多协议RFID读写器设计毕业论文.docx(83页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、毕业设计(论文)题目名称:频率可调的多协议RFID读写器设计学院名称:电子信息学院班 级:测控技术与仪器092班学 号:200900454201学生姓名:贾雅敏指导教师:张朋2013年06月论文编号:200900454201频率可调的多协议RFID读写器设计 The multi-protocol RFID of adjustable frequency reader design 学院名称:电子信息学院班 级:测控技术与仪器092班学 号:200900454201学生姓名:贾雅敏指导教师:张朋 2013年06月摘要射频识别(RFID)技术是一种用射频通信实现对待识别物品进行无接触自动识别的技术
2、。该技术自19世纪末以来,受到国内外的普遍关注,发展速度很快,现已成为物联网关键技术之一,具有广阔的应用前景。随着RFID技术应用的日益普及,产品种类日益丰富。各种RFID标签工作频段不尽相同,采用的技术标准也不一致。而传统RFID读写器工作频带很窄且至多含两种通信协议,造成对标签读取的不便。本课题研究的读写器可以多频段兼容、多制式兼容,实现对不同频段、不同协议的电子标签兼容读写,这正是目前RFID系统应用的需要。本文分析了RFID读写器系统的组成结构和工作原理,提出了对读写器工作频率的可调和读写器通信协议的多样化这两个问题的解决方案。在系统硬件设计中,微控制器采用了ST公司的STM32F10
3、3VET6芯片,以TI公司低成本但配置灵活的CC1101作为射频收发转换模块。设计了工作中心频率可调的阻抗匹配网络,通过调节可变电容和电感,实现匹配网络与标签有相同的工作频率。在系统软件设计中,对读写器协议的多样性进行了分析。通过研究RFID系统常用码制的编码规则和数据的格式编排,给出了程序实现编解码和安排数据格式的方法。通过配置CC1101的寄存器,可设置CC1101的工作频率、通信速率和调制解调方式等。从而在软件上实现了读写器支持多种通信协议的功能,并对RFID读写器的发展起到一定的推动作用。关键字:射频识别;读写器;通信协议;频率可调ABSTRACTRadio Frequency Ide
4、ntification (RFID) technology has the feature to using radio frequency communication method to identify something automatically without touch-ing it. Since the late nineteenth century, this technology attracts universal attention from our country to abroad. Itdevelops rapidly and becomes one of the
5、key technologies of IOT (the internet of thing). It has wide application prospects.With the increasing popularity of RFID technology application, the RFID Products are become increasingly abundant. The different kinds of RFID tags have the different frequency hands and distinct protocol standards. T
6、raditional RFID reader has a narrow frequency band, and contains at most two kinds of communication protocol. Those are the causes of difficulties in reading RFID tags. This paper researches the reader thatcan be multi-band compatible, multi-system compatible, compatible electronic label different b
7、ands, different protocols to read and write .This is the current RFID system application needs. This paper analyzes the structure and working principle of the RFID reader system, the proposed solutions to these two questions on the diversification of the operating frequency of the reader the adjusta
8、ble and reader communication protocol. In the system hardware designing, microcontroller ST companies STM32F103VET6 chip, TIs low-cost but flexible configuration CC1101 RF transceiver conversion module. Designing work center frequency tunable impedance matching network, the matching network and pins
9、 have the same operating frequency by adjusting the variable capacitance and inductance. The design of the system software, the diversity of reader protocol were analyzed. Through research RFID systems commonly used code system encoding rules and data formatting procedures are given codec and arrang
10、ement of the data format. Through the CC1101 configuration register can be set CC1101 operating frequency, the communication rate and modulation and demodulation methods. Thereby achieving a on the software reader supports the function of the variety of communication protocols ,and promoting the dev
11、elopment of the RFID reader.KEY WORDS:RFID;reader;communication protocol;frequency adjustable目录目录I第1章 绪论11.1课题的研究背景11.1.1物联网技术简介11.1.2 RFID物联网一项关键技术11.1.3多协议21.1.4采用的解决方案和意义31.2国内外研究动态及现状41.3课题研究的目的及意义61.4 论文的主要工作和章节安排71.5 本章小结8第2章 RFID系统的组成与原理92.1引言92.2 RFID系统的组成结构92.2.1系统的总体结构92.2.2电子标签的结构102.2.3读
12、写器的结构112.3 RFID系统的工作原理132.3.1无线通信知识介绍132.3.2 RFID系统的通信过程142.3.3通信协议标准介绍152.4本章小结16第3章 RFID系统方案论证173.1引言173.2 RFID系统设计方案一173.2.1主控模块设计173.2.2接口电路设计183.2.3 RFID读写器设计183.2.4多协议模式分析183.3 RFID系统设计方案二193.4本章小结21第4章 系统硬件电路设计224.1引言224.2控制处理部分电路设计224.2.1电源与时钟复位电路234.2.2 RS-232串行接口与JTAG接口电路244.2.3温度检测电路254.2
13、.4液晶显示模块254.2.5 Wi-Fi模块264.3射频模块设计274.3.1 CC1101外围电路连接274.3.2匹配电路设计284.4本章小结31第5章 射频模块仿真与PCB设计325.1引言325.2匹配电路中参数的确定与仿真325.2.1阻抗匹配问题的解决325.2.2 MATLAB对中心频率的仿真335.2.3 Multism对输入输出信号的仿真365.3射频收发模块PCB设计395.4本章小结40第6章 电子标签天线设计416.1引言416.2天线基本理论416.3 RFID标签中常用的天线426.3.1 RFID标签中3种常用天线介绍426.3.2偶极子天线的介绍436.4
14、本课题对天线的设计446.5本章小结48第7章 系统软件设计497.1引言497.2数据的编解码与格式编排497.2.1数据的编解码497.2.2数据的格式编排527.3串口通信程序设计547.4读写器程序流程567.5防碰撞算法分析577.6本章小结58第8章 全文总结与展望59参考文献60致谢62毕业设计小结63附录一66附录二68 - 75 -中原工学院毕业设计(论文)第1章 绪论1.1 课题的研究背景随着现代信息技术和超大规模集成电路的发展,RFID技术在服务领域、货物销售与后勤分配、商业部门、生产企业和材料流通领域得到了越来越广泛的应用。1.1.1 物联网技术简介物联网是在计算机互联
15、网的基础上,利用射频识别、无线数据通信、计算机等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的实物互联网。物联网内每个产品都有一个唯一的产品电子码,叫做EPC, 通常EPC码被存入硅芯片做成的电子标签内,附在被标识产品上,被高层的信息处理软件识别、传递、查询,进而在互联网的基础上形成专为供应链企业服务的各种信息服务,就是物联网。作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备很多优点。特别是电子标签与产品电子编码EPC、互联网技术的融合,孕育出被称为下一代互联网的物联网。物联网与其说是网络,不如说是应用。对物联网的定义、内涵及特征的梳理让我们认识到,物联网是一整套立体的、丰富的、适应性很强的概念体系。
16、在推进物联网发展的时候,需要依据不同时期不同的出发点,规划一条既符合科技创新规律,又适应我国工业、信息通信业等当前发展水平和一个时期的发展潜力,并有利于在激烈的国际竞争中快速建立起竞争优势的发展道路,以便更好地满足经济社会发展对物联网的总体需求。1.1.2 RFID物联网一项关键技术RFID技术是物联网发展的基础,RFID产品大量应用在物联网之中,越演越烈的物联网及其推广,是建立在EFID技术的大量应用与RFID产业飞速发展的基础之上。物联网要实现物与物之间的感知、识别、通信等功能需要有大量先进技术的支持。目前物联网关键性的技术包括:感知事物的传感器网络技术,联系事物的组网和互联网技术,判别事
17、物位置的全球定位系统,思考事物的智能技术,认识事物的射频识别技术RFID 以及提高事物性能的新材料技术。射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别过程无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合,可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。 通信行业,在“ 2009年中国国际信息通信展览会”上,中国移动展出了手机支付,这就是典型的物联网概念应用。手机支付实际上主要是手机SIM卡的更换,由普通SIM卡更换为RFID- SIM卡,而不需要对手机进行更换。随着物联网的
18、推广,作为其基础的RFID产业也将迎来新一轮的机遇与挑战。就目前的产业形势来看,RFID的相关市场将进一步扩大,其需求也将更加广泛,越来越多的传统行业将对RFID产品产生需求,如传统的物流、食品、印刷、服装等行业,将是RFID产品的潜在用户群。这些传统的产业目前还在使用的标签多为纸质标签,以条码来标注产品,而RFID技术的发展,给它们提供了新的选择,那就是RFID标签。1.1.3 多协议多协议标签交换(MPLS)是一种用于快速数据包交换和路由的体系,它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等功能。特殊的是,它具有管理各种不同形式通信流的机制。MPLS 独立于第二和第三层协议,诸如ATM 和
19、IP。它提供了一种方式,将 IP地址映射为简单的具有固定长度的标签,用于不同的包转发和包交换技术。它是现有路由和交换协议的接口,如IP、ATM、帧中继、资源预留协议(RSVP)、开放最短路径优先(OSPF)等等。在MPLS 中,数据传输发生在标签交换路径(LSP)上。LSP 是每一个沿着从源端到终端的路径上的结点的标签序列。现今使用着一些标签分发协议,如标签分发协议(LDP)、RSVP 或者建于路由协议之上的一些协议,如边界网关协议(BGP)及OSPF。因为固定长度标签被插入每一个包或信元的开始处,并且可被硬件用来在两个链接间快速交换包,所以使数据的快速交换成为可能。MPLS 主要设计来解决网
20、路问题,如网路速度、可扩展性、服务质量(QoS)管理以及流量工程,同时也为下一代IP中枢网络解决宽带管理及服务请求等问题。在这部分,我们主要关注通用MPLS 框架。有关LDP、CR-LDP 和RSVP-TE 的具体内容可以参考个别文件。多协议标签交换MPLS最初是为了提高转发速度而提出的。与传统IP路由方式相比,它在数据转发时,只在网络边缘分析IP报文头,而不用在每一跳都分析IP报文头,从而节约了处理时间。MPLS起源于IPv4(Internet Protocol version 4),其核心技术可扩展到多种网络协议,包括IPX(Internet Packet Exchange)、Applet
21、alk、DECnet、CLNP(Connectionless Network Protocol)等。“MPLS”中的“Multiprotocol”指的就是支持多种网络协议。1.1.4 采用的解决方案和意义射频识别(RFID)技术是一种通过无线电讯号来识别并读写特定目标中信息的通信技术XieNa He Peng ju,Feng Liang etal.Designal of frequency Tunable Multi Protocol RFID Reader(J)。RFID识别过程无需通信双方的直接接触,能工作在多种恶劣环境中,而且该技术能够识别高速运动物体并同时识别多个标签,操作方便快捷。电
22、子标签存储量大,存储目标信息全面。目前RFID系统已广泛应用于物流、零售、医疗、身份识别、军事等方面。RFID技术与目前广泛使用的自动识别技术如条码、磁卡、IC卡等相比,它有着很多突出的优点。RFID技术是无线通讯技术,标签和读写器之间实现无接触通信,支持长距离识别;由于该技术避免了接触,无机械磨损,所以工作寿命长,不受油渍、灰尘污染等各种恶劣工作环境的限制;RFID读写器可识别高速运动的物体,其内部防冲突算法的使用使得读写器可以同时识别多个电子标签;读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口,保证其自身的安全性;电子标签的密码保护及加密算法的引入保证了通信的安全性;电子标签存储量大,所含信息全
23、面,应用领域广。正是由于RFID技术的这些独特优势,RFID技术自20世纪90年代开始兴起以来,就得到了广泛关注。它逐渐地被广泛应用于工业自动化、商业自动化和交通运输控制管理等领域段艳敏.UHF频段RFID天线的小型化设计与分析D.西南交通大学,2010.。现在越来越多的国家和企业在该技术的研究和应用上投入了大量财力和物力,来推动RFID技术的发展。但是,在RFID标签的推广应用中,这些潜在的用户群将对RFID标签提出新的要求:一是RFID相关产品应用环境的复杂化,我们需要可靠性与稳定性,同时还需要能高速读取标签产品;二是标签产品的低廉化要求,传统产业中如果采用RFID标签,其需求量将是惊人的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 频率 可调 协议 RFID 读写 设计 毕业论文
![提示](https://www.31doc.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31doc.com/p-3976497.html