13.56MHzRFID讀寫器設(shè)計(jì)與制作剖析

RFID技術(shù)及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告二?一五年七月一日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章 RFID讀寫器的設(shè)計(jì)與制作 1\o"CurrentDocument"讀寫器組成與分析 1\o"CurrentDocument"讀寫器原理圖與PCB設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"讀寫器原理圖 2\o"CurrentDocument"讀寫器PCB設(shè)計(jì) 5\o"CurrentDocument"讀寫器裝配與功能測(cè)試 5\o"CurrentDocument"裝配 5\o"CurrentDocument"功能調(diào)試 6\o"CurrentDocument"第2章 RFID上位機(jī)軟件開發(fā)與調(diào)試 7\o"CurrentDocument"數(shù)據(jù)訪問層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7\o"CurrentDocument"數(shù)據(jù)訪問層設(shè)計(jì) 7\o"CurrentDocument"實(shí)現(xiàn)過程及代碼分析 7\o"CurrentDocument"窗體表示層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7總結(jié) 10第1章RFID讀寫器的設(shè)計(jì)與制作1.1讀寫器組成與分析13.56MHzRFID讀寫器廣泛用于校園一^通，公交自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)等。讀寫器一般由單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、Mifare讀寫接口電路、天線匹配電路、聲光提示電路、USB專串口通信接口電路及電源電路組成。如圖1-1所示。聲論提示電路單片機(jī)最聲論提示電路單片機(jī)最Kifare小系統(tǒng)祓寫接口電路U即轉(zhuǎn)串口通信接口電路㈠天線匹配電路w電源電路圖1-1讀寫器的組成單片機(jī)最小系統(tǒng)由STC89C5單片機(jī)，時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成，其中時(shí)鐘電路與單片機(jī)的14,15號(hào)引腳相連，復(fù)位電路與單片機(jī)的4號(hào)引腳相連；Mifare讀寫接口電路的C4C5X2構(gòu)成振蕩電路，提供給MFRC5O0勺時(shí)鐘作為同步系統(tǒng)編碼器和解碼器的時(shí)基。MFRC5O0勺5,7和29引腳分別為射頻信號(hào)收發(fā)端，需通過天線匹配電路連接天線；天線匹配電路利用變壓器原理實(shí)現(xiàn)讀寫器和無源標(biāo)簽之間的能量傳遞和雙向發(fā)送數(shù)據(jù)， 因此要求讀寫器與標(biāo)簽一樣，要有天線線圈；讀卡器在讀卡時(shí)需要聲光提示，電路中三極管 Q1、電阻R5蜂鳴器Buz1構(gòu)成聲音提示電路，由單片機(jī)的P1.0口控制，在P1.0口輸出低電平時(shí)，Buz1蜂鳴；發(fā)光二極管D1、電阻R4構(gòu)成光提示電路，由單片機(jī)的P1.7口控制，在P1.7口輸出低電平時(shí)，D1點(diǎn)亮。

1.2讀寫器原理圖與PCB設(shè)計(jì)1.2.1讀寫器原理圖實(shí)訓(xùn)所采用的13.25MHzRFID讀寫器電路原理有以下結(jié)構(gòu)：(1)單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理單片機(jī)最小系統(tǒng)由STC89C5單片機(jī)，時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成，其中時(shí)鐘電路與單片機(jī)的14,15號(hào)引腳相連，復(fù)位電路與單片機(jī)的4號(hào)引腳相連，其電路原理如圖1-2-1-1所示。4dm-u6d斗u5du7dU1_D3 344P5P6PP0.3P0.2P0.11u-4/C0-OC2O1ac411pVppp"u0303elaH3◎CN+UVIC5V08di

uSTC89C52RCELAP2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P4.04dm-u6d斗u5du7dU1_D3 344P5P6PP0.3P0.2P0.11u-4/C0-OC2O1ac411pVppp"u0303elaH3◎CN+UVIC5V08di

uSTC89C52RCELAP2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P4.0GNDXTAL11TNKIO.3.12345678PR__UUDi卜-J1QRUXTAL2P3.7P3.62220一19一1817仗GND\5XTAL114XTAL213U1RD12U1WR10uU1_RST10kK1C122pFC2C3XTAL1X122.1184MXTAL2圖1-2-1-1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖(2)Mifare讀寫接口電路設(shè)計(jì)Mifare讀寫接口電路的C4C5X2構(gòu)成振蕩電路，提供給MFRC5O0勺時(shí)鐘作為同步系統(tǒng)編碼器和解碼器的時(shí)基。MFRC5O0勺5,7和29引腳分別為射頻信號(hào)收發(fā)端，需通過天線匹配電路連接天線。其電路原理如圖 1-2-1-2所示。

圖1-2-1-2圖1-2-1-2Mifare讀寫接口電路原理圖(3)天線匹配電路設(shè)計(jì)天線匹配電路利用變壓器原理實(shí)現(xiàn)讀寫器和無源標(biāo)簽之間的能量傳遞和雙向發(fā)送數(shù)據(jù)，因此要求讀寫器與標(biāo)簽一樣，要有天線線圈。在進(jìn)行天線設(shè)計(jì)的時(shí)候，本項(xiàng)目的天線采用PCB矩形天線。其電路原理如圖1-2-1-3所示。U2_DTX2 ?C10IU2_DTX2 ?C10IL1 12.2uH-C927p47p―C1147pT 天線IIU2DTX127pL215p匸C1247pIIU2DTX127pL215p匸C1247pC13* C1447p(4)聲光提示電路設(shè)計(jì)讀卡器在讀卡時(shí)需要聲光提示，電路中三極管 Q1、電阻R5蜂鳴器Buz1構(gòu)成聲音提示電路，由單片機(jī)的P1.0口控制，在P1.0口輸出低電平時(shí)，Buz1蜂鳴；發(fā)光二極管D1、電阻R4構(gòu)成光提示電路，由單片機(jī)的P1.7口控制，在P1.7口輸出低電平時(shí)，D1點(diǎn)亮。其電路原理如圖1-2-1-4所示。VIC5VVIC5V、D1

LEDQ18550R5U1P101kR41kBuz1圖1-2-1-4 聲光提示電路原理圖(5)USB轉(zhuǎn)串口通信接口電路及電源電路設(shè)計(jì)USB轉(zhuǎn)串口通信接口電路及電源電路原理如圖 1-2-1-5所示VIN5VVIN5VJP3VIN5VDVCCD-D+GNDVIN5VD2.—LEDVIN5VR61k10uFVIC5VVIN5VS1VIC5VC17R100.1uFVIN5V1234L567DPDM8―C1833nF9C2310uF4470R92'76R91.5kDXTccVnitX可WNGAcc,gETESVIC5VVIC5V、D1

LEDQ18550R5U1P101kR41kBuz1圖1-2-1-4 聲光提示電路原理圖(5)USB轉(zhuǎn)串口通信接口電路及電源電路設(shè)計(jì)USB轉(zhuǎn)串口通信接口電路及電源電路原理如圖 1-2-1-5所示VIN5VVIN5VJP3VIN5VDVCCD-D+GNDVIN5VD2.—LEDVIN5VR61k10uFVIC5VVIN5VS1VIC5VC17R100.1uFVIN5V1234L567DPDM8―C1833nF9C2310uF4470R92'76R91.5kDXTccVnitX可WNGAcc,gETESsceeeNEDXTNER歲L也CR曲EEDATAVCCRESETRSTOUT3V3OUTUSBDPUsBDmd45〔6〔I(^C20VIN5VU1RXDU3FT232BL24U1_TXDTSTTRRCM0.1uF23221""201918171圖1-2-1-4USB轉(zhuǎn)串口通信接口電路及電源電路原理圖122讀寫器PCB設(shè)計(jì)圖1-2-2-1讀寫器PCB設(shè)計(jì)圖1.3讀寫器裝配與功能測(cè)試1.3.1裝配在裝配讀寫器時(shí)，應(yīng)注意貼片元器件的焊接順序，首先焊接 STC89C52I片機(jī)、MAX232等引腳多的芯片。然后再按照從內(nèi)到外，從小到大的順序依次焊接元器件。焊接STC89C52單片機(jī)、MAX23等引腳多的芯片時(shí)，必須注意芯片的方向和引腳是否與焊盤對(duì)齊。焊接電容時(shí)，應(yīng)注意電容是否有極性。焊接芯片時(shí)，用手將芯片正確固定在PCE板上，然后在引腳上面加助焊劑（松香），用電烙鐵將松香均勻融化在焊盤上（注意芯片固定好之后不要移動(dòng)），在烙鐵頭加少量焊錫，然后移到芯片引腳上面緊貼焊盤向外輕輕拖動(dòng)，重復(fù)此過程完成芯片焊接。焊接其他貼片元件時(shí)，用鑷子夾住元器件端正放在焊盤上，保持不動(dòng)，用電烙鐵上松香，上焊錫，焊點(diǎn)應(yīng)光滑圓亮，無拉尖，避免虛焊假焊，元器件之間盡量排列整齊。132功能調(diào)試打開串口選擇讀寫器連接的串口，和使用的波特率（默認(rèn)的波特率為 19200）。后點(diǎn)擊“打開”按鈕即可。關(guān)閉串口選擇指定的串口然后點(diǎn)擊“關(guān)閉”按鈕即可。如果在一次使用中不需要切換串口，應(yīng)用程序在退出時(shí)自動(dòng)執(zhí)行該過程關(guān)閉當(dāng)前使用的串口并釋放串口的應(yīng)用資源串口測(cè)試該界面按照用戶選取得串口測(cè)試讀寫器。同時(shí)可以連接4各讀寫器。每個(gè)串口對(duì)應(yīng)一卡片中的數(shù)據(jù)顯示在狀態(tài)框中。同時(shí)讀寫器的LED顯示器也顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。為了避免多臺(tái)讀寫器的干擾，在同時(shí)連接多臺(tái)讀寫器時(shí)請(qǐng)注意保持讀寫器之間的距離。讀卡操作?讀取ID:將卡片置于讀寫器上方，點(diǎn)擊菜單下的讀取ID項(xiàng)目可以讀取卡片的ID。該讀寫器支持長(zhǎng)ID（最長(zhǎng)可以為19個(gè)字節(jié)）。讀取的ID顯示在主界面上。?讀取射頻卡數(shù)據(jù)：讀加密的射頻卡：選擇該選項(xiàng)在執(zhí)行讀卡以前讀寫器先是用戶的提供的密碼認(rèn)證卡片然后再讀取卡片中的數(shù)據(jù)。 卡密碼：選擇“讀加密的射頻卡”以后在此輸入卡片的密碼（4字節(jié)16進(jìn)制數(shù)）。?寫數(shù)據(jù)塊：寫加密的射頻卡：選擇該選項(xiàng)在執(zhí)行寫卡以前讀寫器先是用用戶的提供的密碼認(rèn)證卡片然后再寫卡片中的數(shù)據(jù)?？艽a：選擇“寫加密的射頻卡”以后在此輸入卡片的密碼（ 4字節(jié)16進(jìn)制數(shù)）。寫數(shù)據(jù)塊編號(hào)：選擇要寫數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊的地址。確認(rèn)：執(zhí)行寫卡操作，執(zhí)行的狀態(tài)顯示在主界面的窗口中。第2章RFID上位機(jī)軟件開發(fā)與調(diào)試2.1數(shù)據(jù)訪問層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1.1數(shù)據(jù)訪問層設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)訪問層：又稱為DAL層，有時(shí)候也稱為是持久層，其功能主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的訪問。簡(jiǎn)單的說法就是實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)表的Select（查詢），Insert（添加），Update（更新），Delete（刪除）等操作。2.1.2實(shí)現(xiàn)過程及代碼分析查詢、添加、修改、刪除的sql語句用法及例句如下：查詢的sql語句：Select*from表名where條件例：select*fromTable_LampRunStatuswhereLampID='"+lampid+""';添加sql語句：insertinto表名（列名）例：insertintoTable_LampRunStatus（LamplD, Status）values（"‘+lampid+"','"+status+"'）";修改sql語句：update表名set列名=值where條件例：UpdateTable_CardInformationsetLampID='"+lampid+"'whereSN='"+sn+""';刪除sql語句：deletefrom表名where條件例：deletefromTable_LampRunStatuswhereLampID='"+lampid+""';2.2窗體表示層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.2.1設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（1） 新建一個(gè)項(xiàng)目，命名為WsnRfidLamp默認(rèn)窗體為Form1。（2） 在Form1窗體中，添加四個(gè)Button控件，分別用于連接協(xié)調(diào)器、關(guān)閉協(xié)調(diào)器、連接讀卡器、關(guān)閉讀卡器。添加一個(gè)TextBox控件，顯示卡中的數(shù)據(jù)。繪制完成的窗體如下圖所示：

u基于尺FID*a鄴MKT迫E創(chuàng)垂貌［輕埜功恙際］辭注冊(cè)~ —RHD讀卡器連援爭(zhēng)口名押：懣持率；9S00-連接讀卡器 關(guān)RHD讀卡器連援爭(zhēng)口名押：懣持率；9S00-連接讀卡器 關(guān)附讀卡器圖2-2-1-1系統(tǒng)設(shè)置圖2-2-1-2功能演示二基于RFID和W￡N燈托二基于RFID和W￡N燈托JE劇祭琳卡號(hào):燈弟號(hào):燈姐號(hào):添till記錄刪陪記錄査詞記錄更敦記錄添加記錄刪煖記錄査洞記錄更竊記錄圖2-2-1-3設(shè)備注冊(cè)本次RFID技術(shù)及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)跟上次無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)的最終目標(biāo)都是控制智

慧城市沙盤系統(tǒng)上面燈光，硬件部分是本次實(shí)訓(xùn)制作的 13.56MHzRFID讀寫器，軟件部分是上次無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)中，在VisualStudio2005下