RFID課程設(shè)計(jì)報(bào)告車清龍

1、電信專業(yè)電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)A課程設(shè)計(jì)報(bào)告系另U：信息科學(xué)與技術(shù)系專業(yè)班級(jí)：電子信息工程1002班學(xué)生姓名：車清龍學(xué)號(hào)：20101186074指導(dǎo)教師:（課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2013年1月14日2013年1月18日）華中科技大學(xué)武昌分校目錄.課程設(shè)計(jì)目的2.課程設(shè)計(jì)題目描述和要求2RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路圖33.2RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各組成部分工作原理43.3RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要芯片資料63.4實(shí)驗(yàn)程序代碼73.5實(shí)驗(yàn)步驟93.6電路調(diào)試過程93.7調(diào)試電路遇到的問題11總結(jié)12參考文獻(xiàn)121. 課程設(shè)計(jì)目的(1) 熟悉和掌握RFID的一般組成和工作原理；(2) 認(rèn)識(shí)RFID技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)；(3) 初步了解到

2、RFID的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景；(4) 通過實(shí)驗(yàn)熟練掌握RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各工作部分的工作原理、高頻電路的一般調(diào)試方法；(5) 進(jìn)一步鞏固實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)作風(fēng)。2. 課程設(shè)計(jì)題目描述和要求RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成圣沆乜珞(1) RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作過程接通閱讀器電源后，高頻振蕩器產(chǎn)生13.56MHz方波信號(hào)，經(jīng)功率放大器放大后輸送到天線線圈，在閱讀器的天線線圈周圍會(huì)產(chǎn)生高頻強(qiáng)電磁場(chǎng)。當(dāng)應(yīng)答器線圈靠近閱讀器線圈時(shí)，一部分磁力線穿過應(yīng)答器的天線線圈，通過電磁感應(yīng)，在應(yīng)答器的天線線圈上產(chǎn)生一個(gè)高頻交流電壓，該電壓經(jīng)過應(yīng)答器的整流電路整流后再由穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓輸出直流電壓作為應(yīng)答器單片機(jī)的工作電源，實(shí)

3、現(xiàn)能量傳送。應(yīng)答器單片機(jī)在通電之后進(jìn)入正常工作狀態(tài)，會(huì)不停的通過輸出端口向外發(fā)送數(shù)字編碼信號(hào)。單片機(jī)發(fā)送的有高低電平變化的數(shù)字編碼信號(hào)到達(dá)開關(guān)電路后，開關(guān)電路由丁輸入信號(hào)高低電平的變化就會(huì)相應(yīng)的在接通和關(guān)斷兩個(gè)狀態(tài)進(jìn)行改變。開關(guān)電路高低電平的變化會(huì)影響應(yīng)答器電路的品質(zhì)因素和復(fù)變阻抗的大小。通過這些應(yīng)答器電路參數(shù)的改變，會(huì)反作用丁閱讀器天線的電壓變化，實(shí)現(xiàn)ASK調(diào)制(負(fù)載調(diào)制)。在閱讀器中，由檢波電路將經(jīng)過ASK調(diào)制的高頻載波進(jìn)行包絡(luò)撿波，并將高頻成分濾掉后將包絡(luò)還原為應(yīng)答器單片機(jī)所發(fā)送的數(shù)字編碼信號(hào)送給閱讀器上的解碼單片機(jī)。解碼單片機(jī)收到信號(hào)后控制與之相連的數(shù)碼管顯示電路將該應(yīng)答器所傳送的信息

4、通過數(shù)碼管顯示出來，實(shí)現(xiàn)信息傳送。3.1 RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路圖(1)閱讀器電路圖(2)應(yīng)答器電路圖151400X4L43.2UH6ceu4TC1911RI41KQJiiuF口3RI5I)KrC2IC22；，-UF0.0114uF1/TWATS9C20513.2 RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各組成部分工作原理(閱讀器部分) 局頻振蕩器13.56MHz載波信號(hào)產(chǎn)生模塊本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用的石英晶體與門電路構(gòu)成的多諧振蕩器。多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，該電路接通電源后利用電容的充放電，當(dāng)輸入電壓達(dá)到與非門的閥值電壓VT時(shí)，門的輸出狀態(tài)即發(fā)生變化繼而產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形脈沖和方波。 高頻功率放大器本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用

5、由高頻晶體管C2655組成的丙類功率放大器。電路結(jié)構(gòu)如下圖所示BlR6C11檢波輸出m檢波過程，主要是利知-IC14：L3FjOIRFV10011的特性來達(dá)到平滑脈沖電壓的B的。比較電路（比較電路由LM358!&成，如下圖所示）比較電路解碼顯示模塊當(dāng)2051接收到應(yīng)答器發(fā)送的編碼信息后,K通余額，并將其譯碼和顯示輸出。P1.3、用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負(fù)載RC的充放電過程。利用電容兩端電壓不能突變只能充放電比較器主要是用來對(duì)輸入波形進(jìn)行整形，可以將正弦波或任意不規(guī)則的輸入波形整形為方波輸出。濾除檢波波形中雜波的干擾，避免因?yàn)殡妷禾《斐蓡纹瑱C(jī)會(huì)因?yàn)闊o法識(shí)別而不能解碼或解碼錯(cuò)誤。2051中

6、存儲(chǔ)有該應(yīng)答器所對(duì)應(yīng)的P1.4分別作為2位八段數(shù)碼管的片選輸出，P1.0、P1.1、P1.5、P1.6分別連接CD4511的四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端。四位的二進(jìn)制BCD輸入4511后，經(jīng)過解碼轉(zhuǎn)換為1位的十進(jìn)制數(shù)，并控制一個(gè)共陰極的數(shù)碼管顯示數(shù)字。P1.3控制個(gè)位數(shù)的輸出，P1.4控制十位的輸出。當(dāng)2051有譯碼輸出時(shí)，兩個(gè)數(shù)碼管所顯示的數(shù)字就會(huì)由初始化的“00”變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)值，并停留一秒。-U4CD4勺1LEDLCSftilAH譯碼顯示模塊RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要芯片資料 74HC04反相器（引腳圖） LM358電路結(jié)構(gòu)和引腳功能圖1A1JUvccIV2C1136A2A3匚g6Y24EJ11SA3A$匚v

7、少，*Y3Y6rGND7匚-V玄M4A384Y74HC04六反相器QUT11Ufho2GND4VC-7OU12】6IM05叫+)LM358R3T/VPPC1203vccP3.OC213Pl?CTXDglC3UIEXTAL?C4172P1.5XTALlL5ieJPI.4(INToJP32Tfl3Pl.匚7142|Pii(TQiP3Ca13Pi.1|NN1)T1)P3$C912PlaAINO)ONDC113P37PDIP/SOICXTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。入端。 AT89C2051引腳排列圖P1口：P1口是一組8位雙向I/O口。P3口：P3口的P3.0P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻

8、的7個(gè)雙向I/O口。RST復(fù)位輸入XTAL1:振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸CD4511A0A3:二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入端，即為為8421BC咽輸入端。BI:消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。LE:鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。LE=1時(shí)LEA3A0鄧16*月2虹可1Yd10Y3譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，CD4511輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。LT:測(cè)試輸入端，當(dāng)BI=1,LT=0時(shí)，譯碼輸出全為1,不管輸入DCBA犬態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測(cè)數(shù)碼管是否正常。設(shè)置工作方式2;SMOD=0波特率不加倍取

9、發(fā)送數(shù)據(jù)奇偶位送TB8讀取數(shù)據(jù)判斷發(fā)送是否結(jié)束，TI=1時(shí)跳轉(zhuǎn);TI=0時(shí)，在次此循環(huán)延時(shí)延時(shí)YaYb:為數(shù)據(jù)輸出端，即譯碼輸出端，輸出為高電平有效。VDD正電源。VSS:接地。1. 3.4實(shí)驗(yàn)程序代碼應(yīng)答器發(fā)碼程序MOVSCON,#80HMOVPCON,#00HMOVR0,#86HLOOP:MOVA,R0MOVC,PMOVTB8,CMOVSBUF,AWAIT:JBCTI,NEXTSJMPWAITNEXT:ACALLDELAYSJMPLOOPDELAY:MOVR7,#0AHDEL:MOVR6,#0FFHDJNZR6,$DJNZR7,DELRETEND閱讀器解碼程序ORG000HLJMPMAIN

10、ORG0023H;接收中斷標(biāo)志活零;讀取接收數(shù)據(jù);進(jìn)位為零則判斷接收未結(jié)束將數(shù)據(jù);送入86H,接收結(jié)束則中斷返回;進(jìn)位為1判斷接收未結(jié)束中斷返回86H;中斷返回LJMPINTERUPUTMAIN:MOVP1,#00HMOVR0,#86HMOVSCON,#90HMOVPCON,#00HCLRRISETBEALOOP:SJMPDISPLAYSJMPLOOPINTERUPUT:CLRRIMOVA,SBUFMOVC,PJNCLPOJNBRB8,TEMPMOVR0,ARETILPO:JBRB8,TEMPMOVR0,ATEMP:RETIDISPLAY:MOVA,R0CLRP1.4SETBP1.3LCALL

11、DISPLCALLDELAYCLRP1.3SETBP1.4LCALLDISPLCALLDELAYCLRCRETDISP:RRCAMOVP1.0,CRRCAMOVP1.6,CRRCAMOVP1.1,CRETDELAY:MOVR7,#0AHDEL:MOVR6,#0FFHDJNZR6,$DJNZDJNZR7,DELRETEND;系統(tǒng)初始化;申口工作方式2,并允許接收;置SMODM波特率不加倍;開申口中斷3.5實(shí)驗(yàn)步驟1檢測(cè)元件好壞，根據(jù)原理圖查找芯片的有關(guān)資料；2綜合查找的相關(guān)資料以及實(shí)驗(yàn)原理圖繪制RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的的線路圖3根據(jù)線路圖焊接電路板.；4測(cè)量電路各靜態(tài)工作點(diǎn)；5完成程序設(shè)計(jì)、接通電路，

12、并進(jìn)行調(diào)試檢測(cè)電路是否正常；6設(shè)計(jì)外觀；7封裝。3.6電路調(diào)試過程3.6.1閱讀器部分測(cè)試穩(wěn)壓電源模塊將7805的1引腳接+12V直流電源，在2引腳用萬用表測(cè)試其輸出電壓。載波信號(hào)測(cè)試（輸出信號(hào)的頻率應(yīng)為13.56MH乙輸出信號(hào)的幅度應(yīng)為3V左右）圖11引腳波形圖圖213引腳波形圖圖312引腳波形圖高頻功率放大器C點(diǎn)波形調(diào)試將C點(diǎn)接入示波器,調(diào)節(jié)RP2使C點(diǎn)波形最大（信號(hào)幅度應(yīng)為20V30V）。圖4C點(diǎn)波形圖閱讀器線圈波形調(diào)試，C點(diǎn)波形最大時(shí)將閱讀器線圈的正極接入示波器，調(diào)整可調(diào)電容C9,使該點(diǎn)信號(hào)幅度達(dá)到最大（信號(hào)幅度應(yīng)為55VP-180VP-P,且波形很好）。1. 圖5閱讀器線圈輸出波形圖

13、初始顯示將閱讀器程序燒入單片機(jī)后數(shù)碼管顯示正常為“00”3.6.2應(yīng)答器部分應(yīng)答器耦合信號(hào)的檢測(cè)將萬用表接在應(yīng)答器天線L4耦合信號(hào)輸入端，檢測(cè)該點(diǎn)的信號(hào)電壓，將應(yīng)答器天線L4靠近閱讀器天線線圈L2,加電后觀察信號(hào)幅度。（該點(diǎn)信號(hào)幅度應(yīng)為10VP-P15VP-P）實(shí)際測(cè)量時(shí)該點(diǎn)電壓為15V。2. 芯片供電電路的檢測(cè)用萬用表直流電壓檔10V檔分別測(cè)量LS7805的1端整流輸入和3端穩(wěn)壓輸出電壓值，（整流輸入電壓應(yīng)為57V,穩(wěn)壓輸出電壓應(yīng)為3.55V）3. 實(shí)際測(cè)量整流輸入電壓為5V，穩(wěn)壓輸出電壓應(yīng)為3.5V編碼脈沖信號(hào)的檢測(cè)：用數(shù)字存儲(chǔ)示波器檢測(cè)單片機(jī)輸出的編碼脈沖信號(hào)（該點(diǎn)信號(hào)幅度應(yīng)為1V左右）

14、0實(shí)際幅度為1.2V。圖6單片機(jī)3引腳輸出波形ASK制信號(hào)的檢測(cè)用數(shù)字存儲(chǔ)示波器測(cè)量應(yīng)答器天線上ASK調(diào)制信號(hào)，調(diào)整應(yīng)答器天線L4與閱讀器天線線圈L2的相對(duì)位置，觀察ASK調(diào)制信號(hào)（該信號(hào)幅度應(yīng)為10VP-P15V。）實(shí)際波形幅度為15V圖7應(yīng)答器線圈調(diào)制信號(hào)波形4. 檢波輸入信號(hào)的檢測(cè)用數(shù)字存儲(chǔ)示波器測(cè)量檢波管D1的正極，觀察ASK調(diào)制信號(hào)（信號(hào)幅度應(yīng)為10VP-P左右）。實(shí)際波形幅度很小，導(dǎo)致無法得到檢波輸出信號(hào)。（實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到此）。3.7調(diào)試電路遇到的問題1. 最初檢測(cè)閱讀器線圈時(shí)，波形已能達(dá)到預(yù)期狀況，但一段時(shí)間后波形出現(xiàn)變化，與預(yù)期狀況不符。調(diào)節(jié)可調(diào)電容C9波形仍未正常。通過對(duì)前級(jí)電路

15、的測(cè)試發(fā)現(xiàn)74HC04E片燒毀，芯片不能正常工作，導(dǎo)致高頻載波電路癱瘓，無法產(chǎn)生正常載波信號(hào)。調(diào)整方法：更換芯片，在下面的測(cè)試中注意及時(shí)切斷電源，保證芯片正常工作。2. 應(yīng)答器感應(yīng)線圈電壓達(dá)不到預(yù)期效果，電壓值過小。查找過程： 更換7058,將其換為L(zhǎng)S7058,電壓值仍然偏??； 調(diào)整線圈匝數(shù)，電壓值略有升高，但仍不滿足系統(tǒng)要求； 切斷應(yīng)答器線圈與穩(wěn)壓電源的連線，電壓值仍然偏低；將應(yīng)答器線圈與穩(wěn)壓電源的連線重新焊接好，取下單片機(jī)，切斷放大器T4與線圈連線，電壓值達(dá)到預(yù)期效果，說明負(fù)載中的單片機(jī)或放大器出現(xiàn)問題； 焊接好T4與線圈連線，繼續(xù)測(cè)量線圈電壓，電壓值下降，說明電路中放大器T4出現(xiàn)問題；

16、調(diào)整：將原來的放大器拆下，重新焊接一測(cè)試通過的放大器，測(cè)試感應(yīng)電壓電壓，電壓值達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。單片機(jī)正常工作，調(diào)制信號(hào)也出現(xiàn)了。3. 檢波輸入信號(hào)過小(初步預(yù)測(cè)出現(xiàn)此種狀況的的可能：檢波電路前面的電容或電阻出現(xiàn)了問題。兩線圈耦合度不高。)4. 總結(jié)(1) 通過學(xué)習(xí)，了解到了RFID在通信領(lǐng)域和物流領(lǐng)域的應(yīng)用意義，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)RFID技術(shù)能為我們以后在通信行業(yè)的發(fā)展打下一定的基礎(chǔ)；(2) 通過課程設(shè)計(jì)對(duì)高頻電子線路和通信原理等專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了復(fù)習(xí)和鞏固，從而對(duì)能量和信息的傳遞過程有了更活晰的認(rèn)識(shí)；(3) 電路焊接好后應(yīng)認(rèn)真檢查電路，確認(rèn)沒有焊接錯(cuò)誤、虛焊、漏焊、短路等問題后，再對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試，這樣可以有效減少電路調(diào)試的時(shí)間，從而提高工作效率；(4) 在調(diào)試之前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理和過程有一個(gè)全面的地了解，知道每一個(gè)工作部件的正常工作情況，這樣才能有條不紊地進(jìn)行調(diào)試；(5) 調(diào)試的過程中應(yīng)仔細(xì)觀察實(shí)際結(jié)果同理論結(jié)果之間的差異，便于準(zhǔn)確地查找到錯(cuò)誤點(diǎn)；(6) 當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論情況不符實(shí)，應(yīng)一級(jí)一級(jí)向前檢查，直到找到問題所在，同時(shí)應(yīng)學(xué)會(huì)利用斷開負(fù)載以及逐部件排除的方法來查找電路問題；在檢查錯(cuò)誤時(shí)，不能盲目地檢查，而要有條理地一步一步地來，同時(shí)也不能放過任何一個(gè)細(xì)節(jié)參考資料：