毕业设计(论文)基于nrf2401的rfid读卡系统的设计与实现.doc

基于NRF2401的RFID读卡系统的设计与实现 05级 卢敏 漆维 陈旭东 摘要 射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术是一种利用无线射频通信实现的非接触式自动识别技术。与目前广泛采用的条形码技术相比，RFID 具有容量大、识别距离远、识别速度快、穿透能力强、可多卡识别、抗污性强等特点，近年来越来越受到业界人士的广泛关注。 本文首先介绍了射频识别技术的基本工作原理，并在此基础上设计了一个简单的RFID系统，包括读卡器和有源标签两部分，可以适用于停车场的车辆管理等场合。本系统采用无线收发一体芯片NRF2401（读卡器用）和NRF24e1（标签用），工作频率为2.4～2.5GHz。系统设计包括硬件和软件两部分，标签设计为有源式，可主动发送向读卡器发送标签内带有的信息；读卡器接收到相关信息后，由MCU芯片控制，通过串口将有效数据传输到后台PC机内，进行相关处理。 关键词 射频识别 读卡器 有源标签 NRF2401/24e1 RS-232 AT89S52 正文 课题背景 1.1 RFID技术概述 在我们的现实生活中，各种各样的活动或事件都会产生这样或那样的数据，这些数据包括人、物质、财务的数据，也包括采购、生产和销售中的数据，这些数据的采集与分析对于我们的生产或者生活决策来说十分重要。如果没有这些实际的数据支持，生产和决策将成为一句空话，将缺乏现实基础。 在信息系统早期，相当一部分数据的处理都是通过人工手工录入的，这样不仅数据量十分庞大，劳动强度大，而且数据误码率较高，也失去了实时的意义了。为了解决这些问题，人们需要研究和发展了各种各样的自动识别技术（automatic identification system, AIS），将人们从繁重且十分不精确的手工劳动中解放出来，提高了系统信息的实时性和准确性，从而为生产的实时调整、财务的及时总结以及决策的正确制定提供了正确的参考依据。 在计算机信息处理系统中，数据的采集是信息系统的基础，这些数据通过数据系统的分析和过滤，最终成为影响我们决策的信息。自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机系统做后续处理的一种技术。自动识别技术是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术，它是信息数据自动识别、自动输入到计算机的重要方法和手段。可以这么说，自动识别技术是一种高度自动化的信息和数据采集技术。自动识别技术近几十年来在全球范围内得到了迅速发展，初步形成了一个包括条码技术、磁卡磁条技术、IC 卡技术、光学字符识别技术、射频技术、声音识别及视频识别等集计算机、光、磁、物理、机电、通信技术为一体的高新技术学科。 其中，射频识别(Radio Frequency Identification简称RFID)技术是 90 年代兴起的自动识别技术。它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。 RFID标签与读写器之间进行无线通信的频段的国际标准达 5 种之多，分别是135KHz以下、13.56MHz、860 MHz-911 MHz（UHF）、2.45GHz以及 5.8GHz。五者各具特色也都有缺陷，前两者使用最广，但通信速度较慢，传输距离也不够长，而后三者频段高，耗电量也大。目前RFID存在两个技术标准阵营，一个是欧美的EPC标准，其RFID采用的是UHF频段，如 902MHz~928MHz，侧重于物流管理、库存管理等；另一个是日本的UID标准，采用的频段为 2.45GHz和 13.56MHz，可用于库存管理、信息发送与接收以及产品和零部件的跟踪管理等。本课题研究的内容为 2.45GHz射频识别手持式读卡器，其读写距离较远，非常适合用于仓储物流与供应管理，以及车库车辆管理等等。由于射频标签的读取依靠辐射电磁场而不是依靠可见光，这就克服了条码技术由于恶劣天气环境、条码污损等限制带来的识别难，甚至不能识别的问题，从而实现自动读取数据的目的。又由于不用近距离接触，甚至阅读距离可以长达近百米，而且电子标签可以粘附在任何动态目标上，只要运动速度在读写器识别速度限制之内，就可以远距离读取运动物品标签上的信息。 射频识别系统从狭义的角度说，由两个部分组成，即电子标签和读写器。广义的射频识别系统还应该包括实际应用中的后台软硬件，甚至包括所构建的数据传输网络。在实际的应用中，电子标签附着在待识别的物品上，当附着有电子标签的待识别物品通过读写器可识读范围时，读写器会以无接触的方式自动将电子标签中的约定识别信息取出，从而实现自动识别物品或者自动收集物品标识信息的功能。电子标签是射频识别系统真正的数据载