基于射频技术的无线识别系统设计_韩成浩.docx

第25卷第硼2(诲4月吉林工程技术师范学院学报JoUiIlaIOfJliInTeaCheIBhstiteOfElIgtIeri电andTechnoy基于射频技术的无线识别系统设计韩成浩,翁元炉,李猛,靳京i吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院,吉林长春B(21摘要本无线识别系统的设计利用射频技术，阅读器将呼叫信号加载到频率为NMHZ的射频上以无线方式发给应答器。呼叫信号经过线圈辆合、解调、电压比较器等电路传送到应答器的控制器。控制器对呼叫信号进行分析、确认后符存储的四位二进制编码通过发送端的调制电路馈送到阅读器并显示应答器的具体信息。(关键词射频技术；线圈耦合；低功耗单片机；铁电存储器中图分类号Ira4文献标识码A文章编号193020M并-QS)-CBWirelesIdentificationSyStaTlBasedonRadioFreqUenCyTechneHANCheng-MqWENGYuan-ULlMeIEJN-JElecticnichfomatbandEiigiiieringistituJilhInstiluteofAKliitectuieandCMilEngineringChaiigchuiiJili13C2ChiiaAbstractUSingradiotajucncytechnhereadermadnewiIeadCalsjgjalht5Z>IHzradio旋CIUegandsend1)iecnsemadnewieles&ThecaIsjgnalwilljesmttotientolof把Sf)CnSemadhebycircuitOOUPlingCianOdilhthiandVolfageCanPalatTheccnIIOlWilana版andidentifyhecaISjgnalSendheSt)Ied4bitbinarycodebackt)hereadermadihebytensnitingmoduhtinCircUtanddrtiedetailofrespcnaemachrie-KwWordgIadiDfiequencytediniqiie;circuitcoupling；bvcostsiigle-dipmachine；犯Jroelectricmnory1系统的基本要求和方案论证设计基本要求2。年全国大学生电子设计竞赛B题中,要求设计一个无线识别系统。系统的具体要求如下：Q系统由阅读器、应答器和耦合线圈组成；。阅读器、应答器均具有无线传输功能；9系统中的耦合线圈为圆形空心线圈用直径不大于Imm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕D圈制成,线圈间的介质为空气；，应答器采用15V干电池供电,阅读器采用外接单电源供电在两个耦合线圈最接近部分D尽可能大的情况下,识别应答器的有无；S识别正确率不小于4%,识别时间不大于5秒,耦合线圈间距D不小于5an；应答器具有编码预置功能,用开关预置四位二进制数；G阅读器能正确读出并显示应答器上预置的二进制编码。2系统设计方案根据设计要求，阅读器和应答器均采用A阴密L为核心的低功耗单片机。系统的设计方案如图1所示。系统工作原理如下：t'为了调制信号的输出达到最佳匹配利用电位器将阅读器的呼叫信号变为mV的微弱信号，收槁日期：2盅-aio作者简介：韩成浩诙-，男,吉林图们人,吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院副教授，主要从事嵌入式系统与电气设备远程监控教学研究。加载到RMHZ触波匕并通过线圈耦合方式向应答器发射。O呼叫信号通过线圈耦合、解调方式输入到应答器的控制器。控制器对呼叫信号进行分析后作出响应显示数据1,并将应答信号通过调制方式反馈到阅读器。经分析和判断确定应答器的存在与否。$为了应答器能在无源状态下工作,应答器电路中设置了倍压整流、滤波电路。通过线圈耦合得到的微弱信号经过倍压整流和稳压电路变为较稳定的直流电压可做为应答器所需的直流电源。图1系统设计总方案框图波特率=×122总值）(1)2系统的理论分析与设计1 耦合线圈的匹配理论fcll量转换成射频电流能量。目前耦合线圈大多基于王）。或者0Q进行输入阻抗匹配的。耦合线圈的品质因数Q值在很大程度上影响耦合线圈的性能。一般而言,耦合线圈尺寸一定时，Q值越大；则耦合线圈的输出功率越大。但Q值过大也会导致阅读器对数据的阅读迟滞等问题。2 阅读器发射电路阅读器电路主要由AlSSSL微控制器、数字信号调制解调电路、键盘输入和LED数码管显示、铁电数据存储器构成。单片机有两个物理上独立的接收、发港g冲器SBUF,可以发送和接收数据。本设计采用串行口工作方式1。方式1收发一帧的数据位为工位：I个起始位。、81隔据位、1个停止位T,先发送或接收最低位。阅读器通过单片机的串行口和频移键控制FSK数据调制电路，将数据发射出去。经过反复测试发现,当输出信号频率为2KHZ左i时,耦合线圈的磁场强度最大。另外数字调制输入端的信号幅度为mV左右时,输出信号失真度最小。综合考虑,设计中单片机的波特率设置为240由故为数字调制电路的输入信号利用电位数字信号的最佳传输效果。本设计中采用的晶体振荡器的频率为IC迎MHZ串行口工作方式为1。则方式1的波特率的计算公式为：根据公式（1）可计算串口波特率为24比%、工（乍在串行口工作方式1时,定时器TI的初值为FAH。3 应答器接收电路应答器电路主要由ATHE氐功耗单片机、倍压整流滤波电路、数字信号调制解调电路、四位二进制编码开关、LED数码管显示、铁电数据存储器构成。因数字信号的调制和解调过程中，电路容易受到高频干扰,为此设计中增加了电压比较器和滤波电路对信号进行整形。应答器要在无源状态下工作必须依靠阅读器发射出的电磁波获取能量。在理想自由空间中连续载波作用下的近似值为：PLPr-G-G-CR)式中：P是应答器接收到的能量；P为阅读器发射辨；G堤应答器耦合线圈增益；Gr是阅读器耦合线圈增益；R为两者之间的距离。0存储电路考虑到采集数据的容量和保存的可靠性数据存储器采用扩展的数据存储器FMKFM区X是基于铁电存储原理制造的并行接口至KB存储器,存储鹘忿国班吸嘱吸播破髓!褊珀喉瓯解霸翻群达到聚趣髓邛需1冬襦二3系统的软件设计系统的软件设计主要包括应答器和阅读器的发送和接收数据。为了提高控制器的效率接收数据采用中断方式。应答器和阅读器的发送和接收数据程序流程,如图2、图3、图4所示。图2中断程序流程图图3发送数据程序流程图4测试结果本设计完成了规定的基本要求，阅读器可在RCn以内识别应答器的有无,识别正确率可达诩,识别时间为1§正确显示应答器的预置码。阅读器在识别状态下，电源供给功率为20口鸣应答器有信息存储功能,存储信息不丢失。参考文献：1慈新新,王苏滨,王硕无线射频识别IRFlD系统技术与应用M北京：人民邮电出版比2B2赵利群,孙晨馥,郑宏射频识别和传感器网络技术在预付费电能表系统中的应用J天津工程师范学院学报,262)3田洪现，杨维基于无线局域网的矿.山井下定位技术研究J煤炭科学技术,26(5)责任编辑张雷)