无线射频识别系统设计

摘    要

射频识别（Radio Frequency Identification）技术是最近几年快速发展和应用的一种非接触式的自动识别技术，它是利用射频方式在非接触式射频IC卡和射频读写器之间进行无线通信以完成数据识别和数据交换的目的。

射频识别系统主要由人机接口，阅读器和应答器，通信模块组成。其中阅读器和应答器是射频识别系统中最重要的组成部分。应答器（射频IC卡）是射频识别系统中的数据载体。只有在阅读器响应范围之内，应答器才是有源的，在阅读器响应范围之外，应答器无法得到能量即处于无源状态。通过阅读器与应答器之间的耦合单元，阅读器将能力传输给应答器。阅读器是具有读写功能的临近耦合设备PCD（Proximity Coupling Device）。

本文首先研究了射频识别系统中信号的编码和调制的相关理论，从总体上阐述了射频识别系统的分类、结构和工作原理。本设计完成了射频识别的最小系统，可以实现射频卡的有效识别，系统由MSP430F149单片机、射频识别模块MF RC522和12864液晶显示器组成，识别对象是PHILIPS公司生产的MF1 IC S50型射频卡。该系统可以实现读出射频卡内部唯一的电子编码，并显示在液晶屏上，同时可以通过串口发送到PC端显示，进而可以判断读出的射频卡是否为系统通过系统认可，若被系统认可，则显示“通过”，否则显示“不通过”。

关键词：射频识别系统；射频卡；MF RC522；MSP430F149

 

Abstract

Radio Frequency Identification technology is a new technology of auto identification in recent years. Wireless and bidirectional communication between reader and contactless card is their communication mode and to identify the goal and to swap data by radio frequency identification. 

Radio Frequency Identification system is composed of Reader and Transponder communication module and man machine interface．Transponder is the true data carrier of radio frequency identification．Transponder is in the state of passive when it is out of the range of reader while it is active when it is in the range of reader. The power that transponder need is come from coupling unit like clock pulse and data．Reader card be used as proximity coupling device which has the function of read and write．

This paper studies the signal coding and modulation theories related to radio frequency identification system. Classified the radio frequency identification system, structure and working principle in general way. The design completed the minimum radio frequency identification system that can achieve an effective RF card identification. The system consists MSP430F149 microcontroller, RFID module MF RC522 and 12864 LCD monitors composition. The identify objects are produced by PHILIPS MF1 IC S50 RF card. The system can be implemented within the RF card read only electronic coding and displayed on the LCD screen, and can be sent to PC via serial port terminal. So we can determine whether the RF card read out through the system approved for the system. If they are recognized by the system then diplay "pass", otherwise display "does not pass."

Key Words：Radio Frequency System;Mifare contactless IC;MF-RC522 and MSP430F149

 

目  录

第一章  绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文主要研究内容 3

第二章  射频识别的理论基础 4

2.1 RFID系统的分类 4

2.2 RFID系统的工作原理 4

2.3 射频识别系统的典型结构 5

2.4 射频识别系统中信号的编码和调制 6

2.4.1 基带编码 7

2.4.2 数字调制技术 8

2.5 射频识别系统数据传输的完整性分析 8

2.5.1 校验和法 9

第三章  射频识别系统器件介绍 10

3.1 MSP430F149单片机的介绍 10

3.1.1 MSP430的概述 10

3.1.2 MSP430单片机的特点 10

3.1.3 MSP430F149的引脚说明 11

3.2 LCD12864模块液晶介绍 12

3.2.1 LCD12864液晶模块特征 13

3.2.2 12864引脚定义 13

3.3 MF RC522介绍 14

3.3.1 MF RC522概述 14

3.3.2 MF RC522特性 15

3.3.3 MF RC522功能框图 16

第四章  硬件电路设计 18

4.1 硬件电路整体框图 18

4.2 LCD 12864电路设计 19

4.3 串口电路设计 20

4.4 RC522天线电路设计 21

第五章  软件设计 22

5.1 射频识别系统工作流程 22

5.2 RC522工作子程序 23

5.2.1 RC522初始化子程序 23

5.2.2 读卡子程序 24

5.2.2 写卡子程序 25

5.3 12864应用程序 26

5.3.1 12864初始化子程序 26

5.3.1 12864程序调用 27

5.4 串口程序 28

5.4.1 串口初始化子程序 28

5.4.1 串口运行程序 28

5.5 射频识别显示结果 29

总 结 30

致 谢 31

参 考 文 献 32

附录1 33

原理图 33