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UHF频段无源RFID读写器体系整体方案设计

RFID技术是利用无线射频方式进行非接触双向通信,自动识别目标对象并获取相关信息数据的无线通信技术。它可实现对运动目标的快速识别和多目标识别,识 别的距离可达几十厘米至几十米;根据读写的方式,可以输入

射频辨认技能

RFID技能是运用无线射频方法进行非触摸双向通讯,主动辨认方针方针并获取相关信息数据的无线通讯技能。它可完结对运动方针的快速辨认和多方针辨认,识 其他间隔可达几十厘米至几十米;依据读写的方法,能够输入数千字节的自定义信息到电子标签,直接办理顺便有电子标签的产品的信息;RFID技能具有非触摸 性,辨认作业无须人工干预,具有极高的保密性;RFID电子标签不同于磁卡或IC卡,无露出的触点,且不易损坏,运用寿命长,可作业于各种恶劣环境。

依据以上特色,RFID技能在世界各地得到了广泛的运用,首要有产品防伪、交通运输、主动操控、工业生产、身份辨认、库房办理、安全办理、医疗、卫生、畜牧业办理、图书档案办理和国防军事等许多运用领域。

射频辨认体系一般由读写器、电子标签、天线和主机四部分组成,如图1所示。

图1 无源RFID体系框图

射频辨认体系的作业流程并不杂乱:主机经过与读写器的数据传输通道发送用户指令;读写器接纳指令,对信号进行编码和调制后,经过发射天线在必定的区域内发 送出去;标签进入磁场后,接纳到读写器宣布的射频信号,感应电流取得能量,完结数据的存储、发送或其他操作:读写器经过接纳天线接纳到电子标签回来的数 据,进行解码和解调,必要时将处理后的数据送至主机;主机接纳到读写器送回的数据,进行相关的处理。

整体规划计划

为规划出能安稳作业在UHF频段无源RFID读写器,并尽可能进步其读写间隔,使该无源RFID读写模块能够跟修建设备物联网很好地交融,完结对修建设备内的人员检测、定位,给修建用电设备节能供给人员信息。计划对射频辨认体系的开发流程进行了细化。

该计划依照模块化的思维进行规划,便利开发、办理、体系升级和保护。整体来说,无源RFID读写器首要由三大部分构成:射频收发模块、MCU主控模块和外围电路。射频收发模块处理读写器与电子标签的数据通讯。该模块的规划方针是规划出一款通用的运用于915MHz的射频收发模块,与操控部分经过自定义的I/O接口和函数联络。外围电路中,依据规划和实践运用的需求,又细分为:MCU操控模块、无源RFID射频模块、复位电路模块、电源办理模块、RS232接口、扩展I/O口等。

UHF频段无源RFID读写器体系结构如图3所示:

图2 UFH频段无源RFID读写器体系结构框图

在整个读写器体系中,RFID射频收发模块的功用是接纳上位机的指令,依据指令对信息进行编码和调制,经过天线发送出去以操控电子标签进行相关的读写操 作,并接纳来自电子标签的信号,对该信号进行解调和解码,确定是佩带该电子标签的人员信息。在挑选射频芯片时,首要参阅以下目标:

芯片发射功率发射功率决议了射频芯片的信号掩盖规模,发射功率越高,信号掩盖规模也越广,因而,在同等条件下为确保有用通讯,应该挑选发射功率较高、功率调理规模更大的产品。芯片抗搅扰才能无线通讯易受搅扰,因而,为确保数据通讯的可靠性,应该挑选抗搅扰才能强的芯片。芯片功耗在确保数据有用通讯的前提下,应该选用芯片功耗较小的产品。芯片外围元器件数目芯片外围元器件数目一方面影响产品成本,一方面临元器件的焊接和调试有影响,因而应该选用外围元器件较少的芯片。

运用便利性应该选用运用和编程都便利的芯片,下降产品开发的难度和周期。

依据以上目标准则,一起依据规划的实践需求,如价格、性能参数等多方面的考虑,nRF905在扩展功用、外围%&&&&&%和运用便利性等方面有较好的优势,因而,计划选用nRF905作为本规划射频收发模块选用的主芯片。

nRF905单片无线收发器作业在433/868/915 MHz的ISM频段,由一个彻底集成的频率调制器、一个带解调器的接纳器、一个功率放大器、一个晶体振荡器和一个调理器组成;可由片内硬件主动完结曼彻斯 特编码/解码,不必用户编写编码/解码程序;具有SPI接口,能够很简单经过该接口与具有SPI接口的微操控器通讯,编程装备十分便利;电流耗费很低。

该规划选用宏晶科技的STC12C5A60S2单片机,STC12C5A60S2单片机具有以下几个特色:STC12C5A60S2单片机与MCS-51 系列的单片机在指令体系和引脚上彻底兼容;片内有8k字节在线可重复编程快擦写程序存储器;全静态作业,作业规模:0Hz~24MHz;三级程序存储器加 密;512字节内部RAM;32位双向输入输出线;两个十六位定时器/计数器;五个中止源,两级中止优先级;一个全双工的异步串行口;间歇和掉电两种作业 方法。选用该款单片机足以满足本规划计划的需求。

射频收发模块NRF905经过TRX_CE、PWR_UP、CD、AM、DR、MISO、MOSI、SCK、CSN、TX_EN等操控引脚以及数据和一直 引脚别离与单片机的P1.0~P1.7以及P2.0、P2.1等一脚相连,完结对NRF905的操控。硬件电路如图4所示。

操控部分模块给出了STC12C5A60S2单片机的外围电路,如图5所示。T扩展部分引出了部分I/O以便今后扩展运用以及经过串口和上位机通讯。该部分硬件电路如图6所示。NRF905作业电源硬件是用来发生一个3.3V电源给NRF905射频芯片供电。其硬件电路如图7所示。

该计划针对UHF射频模块进行了深化的研讨和规划开发,首要规划了NRF905射频模块硬件电路、RFID主操控模块硬件电路以及其他辅佐、扩展部分的硬件电路。在规划开发的过程中顺利完结了射频模块部分的材料搜集和规划作业,取得了必定的效果。

图3 NRF905射频收发模块硬件电路

图4 STC12C5A60S2单片机的外围电路

图5 扩展部分硬件电路

图6 NRF905电源电路

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