《物聯(lián)網(wǎng)射頻識別(RFID)核心技術(shù)教程》ppt課件

1、點擊此處終了放映.點擊此處終了放映電子教案. 本書由一書改編而來。2021年11月榮獲陜西省普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材一等獎，2021年12月修訂出版第2版，2021年榮獲陜西省高等教育教學(xué)成果二等獎。2021年出版，本書適宜作為高校教材。 點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程 第12章 讀寫器的體系構(gòu)造點擊此處終了放映. 讀寫器的組成與設(shè)計要求12.2低頻讀寫器12.3高頻讀寫器12.4微波讀寫器12.5物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程點擊此處終了放映讀寫器在RFID運用系統(tǒng)中的作用12.1.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程 點擊此處終了放映讀寫器在RFID運用系統(tǒng)中的作用12

2、.1.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程在RFID運用系統(tǒng)中，要從一個電子標(biāo)簽中讀出數(shù)據(jù)或者向一個電子標(biāo)簽中寫入數(shù)據(jù)，需求非接觸式的讀寫器作為接口。讀寫器與電子標(biāo)簽的一切動作均由運用軟件控制，對一個電子標(biāo)簽的讀寫操作是嚴(yán)厲按照“主-從原那么進(jìn)展的。 RFID運用系統(tǒng)的“主-從原那么如圖12.1所示，其中包括運用軟件與讀寫器的“主-從原那么和讀寫器與電子標(biāo)簽的“主-從原那么。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程 點擊此處終了放映讀寫器的組成與設(shè)計要求12.2.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程各種讀寫器雖然在任務(wù)頻率、耦合方式、

3、通訊流程和數(shù)據(jù)傳輸方式等方面有很大的不同，但在組成和功能方面是非常類似的。讀寫器的主要功能是將數(shù)據(jù)加密后發(fā)送給電子標(biāo)簽，并將電子標(biāo)簽前往的數(shù)據(jù)解密，然后傳送給計算機網(wǎng)絡(luò)。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.2.1 讀寫器的組成 1. 讀寫器的軟件讀寫器的一切行為均由軟件來控制完成。軟件向讀寫器發(fā)出讀寫命令，作為呼應(yīng)，讀寫器與電子標(biāo)簽之間就會建立起特定的通訊。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程2. 讀寫器的硬件讀寫器的硬件普通由天線、射頻模塊、控制模塊和接口組成。圖12.1 讀寫器的構(gòu)造框圖 點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程1控制模塊控

4、制模塊由ASIC組件和微處置器組成。 點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程2射頻模塊射頻模塊主要由發(fā)送電路和接納電路構(gòu)成。3讀寫器的接口控制模塊與運用軟件之間的數(shù)據(jù)交換經(jīng)過讀寫器的接口來實現(xiàn)。 RS-232、RS-485、RJ-45或WLAN接口。4天線 天線是用來發(fā)射或接納無線電波的安裝。讀寫器與電子標(biāo)簽是利用無線電波傳送信息，當(dāng)信息經(jīng)過電磁波在空間傳播時，電磁波的產(chǎn)生和接納要經(jīng)過天線來完成。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.2.2 讀寫器的設(shè)計要求讀寫器在設(shè)計時需求思索許多要素，包括根本功能、運用環(huán)境、電器性能和電路設(shè)計等。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射

5、頻識別RFID中心技術(shù)教程1 讀寫器的根本功能和運用環(huán)境 1讀寫器是便攜式還是固定式。2支持一種還是多種類型電子標(biāo)簽的讀寫。 3讀寫器的讀取間隔和寫入間隔。4讀寫器周邊的電磁環(huán)境、溫度、濕度和平安等環(huán)境。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程 2讀寫器的電氣性能1空中接口的方式。2防碰撞算法的實現(xiàn)方法。3加密的需求。4供電方式與節(jié)約能耗的措施。5電磁兼容EMC性能。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程3. 讀寫器的電路設(shè)計1選用現(xiàn)有的讀寫器芯片或是自行進(jìn)展設(shè)計。2天線的方式與匹配的方法。3收、發(fā)通道信號的調(diào)制方式與帶寬。4假設(shè)是自行進(jìn)展電路模塊設(shè)計，還應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的

6、編碼與解碼、防碰撞處置、加密和解密等電路。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程 點擊此處終了放映低頻讀寫器12.3.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程低頻讀寫器主要任務(wù)在125KHz，可以用于門禁考勤、汽車防盜和動物識別等方面。下面以U2270B芯片為例，引見低頻讀寫器的構(gòu)成和主要運用。 點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.3.1 基于U2270B芯片的讀寫器1. U2270B芯片 U2270B芯片是ATMEL公司消費的基站芯片，該基站可以對一個IC卡進(jìn)展非接觸式的讀寫操作。 點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻

7、識別RFID中心技術(shù)教程2. 基于U2270B芯片的讀寫器由U2270B構(gòu)成的讀寫器模塊，關(guān)鍵部分是天線、射頻讀寫基站芯片U2270B和微處置器。基站芯片U2270B經(jīng)過天線以125KHz的調(diào)制射頻信號為RFID電子標(biāo)簽提供能量(電源)，同時接納來自RFID電子標(biāo)簽的信息，并以曼徹斯特編碼輸出。天線普通由銅制漆包線繞制，直徑3cm、線圈100圈即可，電感值為1.35mH。微處置器可以采用多種型號，如單片機AT89C2051、單片機AT89S51等。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.3.2 考勤系統(tǒng)的讀寫器由U2270B構(gòu)成的讀寫器，可以用于學(xué)生考勤系統(tǒng)。其中，電子標(biāo)簽由

8、卡片構(gòu)成，讀卡器由基站芯片U2270B及其支撐電路、主控芯片MCU及其支撐電路、外圍接口電路鍵盤、液晶、時鐘和串口模塊構(gòu)成。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程1. 射頻模塊發(fā)射頻率是U2270B輸出的天線驅(qū)動頻率。天線端子線圈的發(fā)射頻率是由線圈回路的電阻、電容決議。2. 天線模塊3. 電源模塊4. 數(shù)據(jù)輸入與輸出模塊點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.3.3 汽車防盜系統(tǒng)的讀寫器射頻識別以非接觸、無視覺、高可靠的方式傳送特定的識別信息，適宜用于汽車防盜安裝，可以有效地到達(dá)汽車防盜的目的。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程1. 防盜系統(tǒng)的

9、任務(wù)原理汽車防盜安裝的根本原理是將汽車啟動的機械鑰匙與電子標(biāo)簽相結(jié)合，即將小型電子標(biāo)簽直接裝入到鑰匙把手內(nèi)，當(dāng)一個具有正確識別碼的鑰匙插入點火開關(guān)后，汽車才干用正確的方式進(jìn)展啟動。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程2. 防盜系統(tǒng)的組成圖12.7 汽車防盜系統(tǒng)的根本組成點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程3.硬件電路設(shè)計圖12.9 汽車防盜系統(tǒng)的硬件電路點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程點擊此處終了放映高頻讀寫器12.4.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程高頻讀寫器主要任務(wù)在13.56MHz，典型的運用有我國第二代身份證、電子車票和物流管理等。

10、下面以MF RC500芯片為例，引見高頻讀寫器的構(gòu)成和主要運用。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.4.1 MF RC500芯片Philips公司的MF RC500芯片主要運用于13.56MHz，是非接觸、高集成的IC讀卡芯片。該IC讀卡芯片具有調(diào)制和解調(diào)功能，并集成了在13.56MHz下一切類型的被動非接觸式通訊方式和協(xié)議。MF RC500支持快速CRYPTOI加密算法，用于驗證MIFARE系列產(chǎn)品。MF RC500的并行接口可直接銜接到任何8位微處置器，給讀卡器的設(shè)計提供了極大的靈敏性。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程1. MF RC500芯片的特

11、性圖12.9 MF RC500芯片的特點和主要運用點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程2. MF RC500芯片引腳的功能點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.4.2 基于MF RC500芯片的讀寫器1 基于AT89S51和MF RC500的讀寫器系統(tǒng)點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程1系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)主要由AT89S51、MF RC500、時鐘電路、看門狗、MAX232和矩陣鍵盤等組成。2系統(tǒng)天線設(shè)計為了驅(qū)動天線，MF RC500經(jīng)過TX1和TX2提供13.56MHz的載波。3系統(tǒng)任務(wù)流程對MF RC500絕大多數(shù)的控制是經(jīng)過讀寫MF R

12、C500的存放器來實現(xiàn)的。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程2. 基于P89C58BP和MF RC500的讀寫器系統(tǒng) MF RC500還可以設(shè)計基于MF RC500芯片和P89C58BP單片機的RFID讀寫器系統(tǒng)。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程1發(fā)卡器和讀卡器發(fā)卡器實踐上是一種通用寫卡器，發(fā)卡器由系統(tǒng)管理員管理，經(jīng)過PC機設(shè)置或選擇好要寫入的數(shù)據(jù)，發(fā)出寫卡命令，完成對MIFARE卡的數(shù)據(jù)及密碼寫入。讀卡器往往可以脫離PC機任務(wù)，只需有非接觸式IC卡進(jìn)入讀卡器天線的能量范圍，讀卡器便可讀寫卡中相關(guān)指定扇區(qū)

13、的數(shù)據(jù)。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程2讀卡器硬件系統(tǒng)發(fā)卡器與讀卡器在硬件設(shè)計上大同小異，都是由單片機控制讀寫芯片(MF RC500)，再加上外圍器件組成。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程點擊此處終了放映微波讀寫器12.5.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程微波RFID系統(tǒng)是目前射頻識別系統(tǒng)研發(fā)的中心，是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。微波RFID常見的任務(wù)頻率是433MHz、860/960MHz、2.45GHz和5.8GHz等，該系統(tǒng)可以同時對多個電子標(biāo)簽進(jìn)展操作，主要運用于需求較長的讀寫間隔和高讀寫速度的場所。微波讀寫器的射頻電路與低頻和高頻讀寫器有本質(zhì)上的差別

14、，需求思索分布參數(shù)的影響，可以采用ADS軟件進(jìn)展仿真設(shè)計。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.5.1微波RFID系統(tǒng)射頻前端的普通構(gòu)造 1石英振蕩器產(chǎn)生的頻率較低，首先在這個較低的頻率上進(jìn)展調(diào)制，然后經(jīng)過上變頻混頻器產(chǎn)生射頻頻率，最后由輸出級放大后發(fā)送到天線?；祛l時，調(diào)制可以被保管。另外，上變頻混頻器也可以由倍頻器替代。2在接納通道，情況是相反的。接納的信號被放大后，經(jīng)過微波接納器將信號頻率降低，然后經(jīng)過解調(diào)器得到接納數(shù)據(jù)。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.5.2用于外表波標(biāo)簽的微波系統(tǒng)由讀寫器天

15、線發(fā)出的短電磁脈沖會被SAW標(biāo)簽的天線所接納，并在壓電晶體上轉(zhuǎn)換成外表波。外表波被SAW標(biāo)簽上的反射器反射后，會產(chǎn)生大量的脈沖，SAW標(biāo)簽的天線將這些脈沖作為應(yīng)對信號發(fā)射出去。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.5.3微波讀寫器的一個實例這是無源RFID系統(tǒng)，由讀寫器和電子標(biāo)簽組成，如圖12.20所示。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的能量場，電子標(biāo)簽的能量檢測電路將射頻信號轉(zhuǎn)化為直流信號，供其任務(wù)。同時，芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接納到的射頻信號中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程點擊此處

16、終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程1數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù) 在射頻部分，采用晶體振蕩器和壓控振蕩器以全數(shù)字鎖相環(huán)的方式產(chǎn)生915MHz射頻信號。2信號接納 天線接納的反射調(diào)制信號經(jīng)過定向耦合器到接納通路，檢波后的信號經(jīng)過差動放大、低通濾波器、運算放大后，進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換送至主控模塊進(jìn)展解碼。3主控模塊 主控模塊的中心處置器為數(shù)字信號處置器Digital Signal Processing，DSP點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程12.5.4 射頻電路與ADS在射頻頻段，電路出現(xiàn)了許多獨特的性質(zhì)，這些性質(zhì)在常用的低頻電路中從沒遇到過，因此需求建立新的射頻電路設(shè)計體系。ADSAd

17、vanced Design System軟件由美國安捷倫Agilent公司開發(fā)，是當(dāng)前射頻和微波電路設(shè)計的首選工程軟件。在深化了解射頻電路的根底上，結(jié)合ADS軟件工具進(jìn)展設(shè)計，是通向射頻電路設(shè)計勝利的最正確道路。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程1. 啟動和退出ADS點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程2. ADS的四種任務(wù)視窗ADS軟件主要有4種任務(wù)視窗，分別為主視窗、原理圖視窗、幅員視窗和數(shù)據(jù)顯示視窗，主要可以完成文件管理、原理圖設(shè)計、幅員設(shè)計和仿真數(shù)據(jù)顯示等功能。點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程(1)主視窗啟動ADS后，首先進(jìn)入主視窗，主視窗是進(jìn)入和退出ADS系統(tǒng)的橋梁。圖12.19 ADS主視窗點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程(2)原理圖視窗原理圖視窗提供了設(shè)計、編輯、仿真原理圖的環(huán)境，是進(jìn)展電路設(shè)計時運用最多的視窗。圖12.20 ADS原理圖視窗點擊此處終了放映.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID中心技術(shù)教程(3)數(shù)據(jù)顯示視窗當(dāng)完成設(shè)計仿真后，可以在數(shù)據(jù)仿真視窗顯示仿真結(jié)果。圖12.22 ADS數(shù)據(jù)顯示視窗點