无线射频开题报告

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1、毕业设计（论文）开题报告题目： 基于单片机 89C2051 的无线识别装置设计课题类别：设计论文口学生姓名：张向科学号：200684250111班级：06-01班专业（全称）：电子信息工程指导教师：廖晓科2010年 4月 本课题设计（研究）的目的：射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接 触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。射频识别工作无须人工干预， 非接触，阅读速度快，无磨损，不受环境影响，寿命长，便于使用。目前典型应用: 动物晶片、门禁控制、航空包裹识别、文档追踪管理、包裹追踪识别、畜牧业、后 勤管理、移动商务、产品防伪、运动计时、票证管理、汽车晶

2、片防盗器、停车场管 制、生产线自动化、物料管理等等。而在我国这些应用普及度明显低于国外，鉴于 此，我们有必要学习和研究无线识别技术的基础知识、特征、系统工作原理等。并且通过本次设计，综合运用单片机原理及接口技术课程和其他有关先修课程 的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题，并使所学知识得到进一步巩固、深 化和发展。二、设计现状和发展趋势（文献综述）：RFID是射频识别技术的英文（Radio Frequency Identification）的缩写，射频识别技 术是20世纪90年代开始兴起并逐渐走向成熟的一种自动识别技术，与目前广泛使 用的自动识别技术，例如摄像、条码、磁卡、IC卡等相比，射频

3、识别技术具有很多 突出的优点：第一，非接触操作，长距离识别:几厘米至几十米），因此完成识别工作时无须人 工干预，应用便利。第二，无机械磨损，寿命长，并可工作于各种油渍、灰尘污染等恶劣的环境。第三，可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签。第四，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。第五，数据安全方面除电子标签的密码保护外，数据部分可安全管理。第六，读写器与标签之间存在相互认证的过程，实现安全通信和存储。目前，射频识别技术在国外发展非常迅速，射频识别产品种类繁多，已广泛用 于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，如汽车、火车等交通 监控；高速公路自动收费系

4、统；停车场管理系统；物品管理；仓储管理；车辆防盗 等。由于我国射频识别技术起步较晚，除用于中国铁路的车号自动识别系统外，仅 限于射频公交卡的应用。RFID系统由三部分组成：标签1标签2标签3电磁波1. 电子标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，且每个电子标签具有全球唯一的识 别号(ID),无法修改、无法仿造，这样提供了安全性。电子标签附着在物体上标识目 标对象。电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附 着在待识别物体的表面。2. 天线(Antenna)：在标签和阅读器间传递射频信号，即标签的数据信息。3阅读器(Reader):读取(或写入)电子标签信息的设备，可设计为手

5、持式或固定 式。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识 别物体的目的。通常阅读器与计算机相连，所读取的标签信息被传送到计算机上， 进彳丁下一步处理。无线射频识别技术(RFID)作为本世纪最有发展前途的信息技术之一，已得到全 球业界的高度重视；中国拥有产品门类最为齐全的装备制造业，又是全球IT产品最 重要的生产加工基地和消费市场，同时还是世界第三大贸易国。这些都为中国电子 标签产业与应用的发展提供了巨大的市场空间、带来了难得的发展机遇，RFID技术 与电子标签应用必将成为中国信息产业发展和信息化建设的一个新机遇，成为国民 经济新的增长点。未来的十年内，所有的东西都将

6、会被植入RFID标签。虽然这项技 术的有效范围一般都很短，但是其应用的方面却是相当广泛，比如说征收车辆过路 费、无接触式安全通道、汽车定位(利用内置感应标签的钥匙)，以及医院病人或者家 畜的身份识别等。三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）:1. 原理框图2. 设计（研究）的重点与难点本课题中用到的关键技术主要包括单片机接口电路设计、通信协议的设计及控 制程序的设计等。接口电路是硬件设计的重要部分。本次方案中主要涉及到的是单 片机的串行通信接口技术。接口电路设计成功即完成了硬件之间的物理连接，并需 以此为基础再进行相应的接口程序设计和软件控制。能在D尽可能大的情况下，识别应答器

7、的有无，即作为初级线圈的阅读器和作 为次级线圈的应答器之间的耦合。要求应答器的固有谐振频率与阅读器的发送频率 相符合，才能处于阅读器天线的交变磁场中的应答器就能从磁场获得最大能量。3. 拟采用的途径（研究手段）方案一：如图1所示，采用单片机与有源晶振振荡器组成无线识别系统。阅读 器：用串口通信方式扫描应答信号，接受到应答信号后，判别其是否有效，若有效 则显示应答器信息，并蜂鸣提示。应答器：当靠近阅读器时，通过线圈耦合获得工 作能量，读取拨码开关状态，发送应答信号。特点：采用单片机异步串口通信方式，具有较高的显示正确率。但对于本设计任 务，考虑到耦合能量有限，不足以驱动单片机。该方案不太合适。阅

8、读器应答器89S521拨码开关耦合线圈耦合线圈振荡器串口无线传输图1无线识别装置方案一方框图检波 整形方案二：如图2所示，米用PT2262编码芯片，与PT2272解码芯片组成无线识 别系统。应答器通过四位拨码开关进行卡号设置，PT2262对卡号进行编码并通过耦 合线圈发射出去；阅读器通过耦合线圈接收信号并交给PT2272解码芯片译码输出应 答器卡号，由发光二极管显示。特点：系统组成简单，成本低，功耗小，且PT2262起始工作电压低非常适合能 量供应有限的场合。四位拨码开关应答器阅读器无线传输图2无线装识别置方案二方框图发光二极管方案三：采用负载调制的方式，实现供能、通信的统一，如图3所示。应答

9、器 控制器阅读器 控制器二进制编码信号阅读器应答器图3无线识别装置方案三方框图特点：电感耦合系统，本质上来说是一种互感耦合，即作为初级线圈的阅读器 和作为次级线圈的应答器之间的耦合。如果应答器的固有谐振频率与阅读器的发送 频率相符合，则处于阅读器天线的交变磁场中的应答器就能从磁场获得最大能量。 同时，与应答器线圈并接的阻抗变化能通过互感作用对阅读器线圈造成反作用，从 而引起阅读器线圈回路变换阻抗zT的变化，即接通或关断应答器天线线圈处的负载 电阻会引起阻抗zT的变化，从而造成阅读器天线的电压变化。根据这一原理，我们 可以通过数据控制应答器线圈并接负载电阻的接通和断开，使这些数据以调幅的方式 从

10、应答器传输到阅读器。在阅读器端，对阅读器天线上的电压信号进行包络检波， 并放大整形得到所需的逻辑电平，实现数据的回收。三设计方案的分析与确定方案一：频移键控（FSK）。传输速率快，数据正确率高，但调制电路复杂，成 本高，尤其功耗较高，而且解调电路较为复杂。本题目要求低功耗，且对通讯指标 要求不是很苛刻，如传输数据正确率$80%，响应时间W 5S,故不宜选用该方案。方案二：幅移键控（ASK）。调制电路简单，功耗较低，常用于简单的低速数 据通信，解调电路也十分简单，但不满足本设计任务用到89系列单片机要求，综合 考虑我们选用该方案三。方案三：结合以上分析实际情况，方案三符合题意且便于实现，我们选用

11、方案三。四、设计进度计划：第4-5周：搜集、阅读与本毕业设计有关的各种资料并进行整理。第6周：研究重点难点，进而确定设计方案。第7-8周：根据设计方案，设计硬件控制电路，并进行仿真调试。第9周：画出硬件原理图。第10-12周：进行软件的设计。第13周：进行软件调试和仿真。第14-15周：把所写的论文进行整理，完成毕业设计论文。第16周：进行毕业设计论文总结。第17周：提交毕业论文并准备答辩。五、参考文献：1 陈冬云等编.ATmega 128单片机原理与开发指导北京：机械工业出版社 2006年2月2 马潮.高档8位机ATmega 128原理与开发应用指南 上册 北京：北京航天 大学出版社2004

12、年3月3 童诗白等编著 模拟电子技术基础 北京：高等教育出版社2005年11月4 张希林.基于AVR单片机的SPWM变频调速控制策略（J.微计算机信息, 2003 年5 铃木雅臣著.晶体管电路设计（下）北京：科学出版社2005年12月6 高沁翔.微机高精度调频调幅正弦波脉宽调制实时控制器（J.电网技术， 1999 年7 阎纲.三相SPWM波的软件生成及应用研究（J.自动化技术与应用，2003 年8 全国大学生电子设计竞赛组委会编.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选 遍 北京：北京理工大学出版社2005年1月9 于鑫编著.电子创新设计与实践，国防工业出版社,2005年1月第1版指导教师意见签名：月日教研室（学术小组）意见教研室主任（学术小组长）（签章）：月日