基于单片机的射频电子标签设计【字数：8572】
摘 要在这个物联网时代，电子标签系统的应用越来越广泛。由于它的可靠性、方便性、智能性，使其在电子行业脱颖而出。本课题则主要设计了一套射频电子标签系统，利用射频信号通过空间耦合的方式实现无直接接触的信息传递以达到识别的目的。基于单片机控制芯片STC89C52和射频芯片MF RC522的射频读写器是该系统的重要模块之一，读写器设计选用的工作频率为13.56MHZ的射频系统，选用IC卡作为测试标签。硬件部分设计包括以下几大模块MCU控制模块，射频模块，数码管显示模块，天线电路模块。软件部分设计包括系统的工作方式和主要函数说明功能。主要实现功能当IC卡在MF RC522天线作用范围内时，射频芯片读取IC卡的UID号，并将读取到的值和单片机内事先准备好的数据库内的数据进行对比，若配对成功则返回定义的信息。
目 录
第1章 引言 1
1.1电子标签的组成和研究的意义 1
1.2 RFID研究及应用的国内外现状和前景 1
1.3 射频识别系统的分类 1
1.4 射频识别系统的原理 2
1.5 非接触式IC卡 2
1.6 本章小结 3
第2章 方案设计 4
第3章 硬件设计 6
3.1 STC89C52主控模块 6
3.1.1 STC89C52简介 6
3.1.2 STC89C52管脚说明 6
3.1.1 STC89C52接口电路 7
3.2 MF RC522射频模块 7
3.2.1 MF RC522简介 7
3.2.2 MF RC522引脚说明 7
3.2.3 MF RC522接口电路 8
3.3 数码管显示模块 10
3.3.1 数码管简介 10
3.3.2 数码管接口电路 10
3.4 串口模块 11
3.4.1 串口简介 11
3.4.2 串口电路接口 11
3.5 本章小结 11
第4章 软件设计 13
4.1 系统初始化 13
4.2 寻卡 13
4.3 防冲突 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.4 选卡认证 14
4.4 读写数据 15
4.4.1 写数据函数 15
4.4.2 读数据函数 15
4.5 对比UID号 15
4.6 数码管显示 16
4.7 串口 16
4.8 本章小结 16
第5章 串口调试与测试 17
5.1 串口调试 17
5.1 测试 17
结语 19
参考文献 20
致谢 21
第1章 引言
1.1电子标签的组成和研究的意义
一个简单的电子标签系统可以由标签(由芯片以及耦合元件构成，具有唯一的电子码，如同每个人的身份证一样，大容量的标签提供了程序员可写入数据的存储空间，可以用来附着在物体上起到标识的作用)、阅读器（读取或者写入电子标签信息的设备）、天线（在读取器和标签之间发送特定频率的信号）这三部分组成。
电子标签具有很多优点，与传统的标签相比，它的容量大，不需要接触就能读到数据，而且数据可以随时更新和读写，它的寿命长，可以应用在环境比较恶劣的场所，这是传统标签达不到的。与条形码相比，电子标签不仅可以快速读写，还可以多识别和移动识别。
在外形上，电子标签闭传统标签牢固，不容易折损，就算表面有污渍也可以读取数据，使用十分便捷，它的外形小，比较好封装，嵌入到各种有需求的产品中去。正是由于电子标签的种种优点，所以在不久的将来，电子标签会以惊人的速度全面取代传统标签。此外，通过这次对其研究可以为将来远距离的通信提供了一定的基础。
1.2 RFID研究及应用的国内外现状和前景
RFID的技术在国外很火，国外也比较重视这一技术，所以他们在这一方面已经很发达了，如美国、日本、英国、瑞士等国家，他们都掌握了先进的RFID技术。对该技术应用典型的例子是沃尔玛百货公司的电子条形码，给该公司节约大量人力，物力和财力。还有很多国家（包括我国）将其应用在高速公路收费站上，使得车辆不需要停车就可以收取过路费，极大的改善道路拥挤情况。
我国是制造业大国，对RFID应用需求日益增加，在这种趋势下，我国将射频识别技术的开发与应用作为重点项目来发展。目前已经取得重大成功，已经大范围的应用到各个行业，如汽车，航空，零售，门禁，安全识别等。现在该技术在我国正处于全面普及的阶段。由于可以应用的地方越来越多，所以对电子标签的需求也变大了。随着发展，电子标签越来越便宜，其运用的地方越来越多，前景一片光明。因此研究电子标签具有重大意义。
1.3 射频识别系统的分类
由于电子标签的应用十分广泛，射频识别系统分了很多种类：比如以工作方式来划分，可以分为全/半双工以及时序；以信息的载体来划分，可以分为只读系统和可读写系统；以供能方式不一样来划分，可以分为主动射频系统和被动射频系统；以信号的频率的不同来划分，可以分为低频、中高频和超高频系统。以读写距离来划分，又有近距离，中距离以及远距离之分。
1.4 射频识别系统的原理
当电子标签进入读写器的天线的作用范围后，如果电子标签接(无源)收到一个特定的信号，那么就会激发它内部电路，然后产生能量，当能量多的时候就会给电子标签下一阶段的电路供电，该电路将一些信息(如UID号，存储空间内的信息)发送给读写器，读写器将这些信息进行解析操作在发送给单片机处理下一步操作。或者电子标签(有源)主动发送调制信号，再将有效的信息进行识别和处理，根据对应的状态通过发送命令来控制读写器的操作。下面是典型射频识别系统结构图11
图11 典型射频识别系统结构图
1.5 非接触式IC卡
图12 IC卡功能框图
IC卡在通信时的具体过程：当MF RC522通过天线发射一定频率的电信号，IC卡在天线的作用范围内时，被该信号激励，和卡内的电路产生一定的能量作为IC卡数字电路的工作电源。IC卡的功能框图见图2.5，下面简单介绍下本课题接触到的模块的工作过程。
目 录
第1章 引言 1
1.1电子标签的组成和研究的意义 1
1.2 RFID研究及应用的国内外现状和前景 1
1.3 射频识别系统的分类 1
1.4 射频识别系统的原理 2
1.5 非接触式IC卡 2
1.6 本章小结 3
第2章 方案设计 4
第3章 硬件设计 6
3.1 STC89C52主控模块 6
3.1.1 STC89C52简介 6
3.1.2 STC89C52管脚说明 6
3.1.1 STC89C52接口电路 7
3.2 MF RC522射频模块 7
3.2.1 MF RC522简介 7
3.2.2 MF RC522引脚说明 7
3.2.3 MF RC522接口电路 8
3.3 数码管显示模块 10
3.3.1 数码管简介 10
3.3.2 数码管接口电路 10
3.4 串口模块 11
3.4.1 串口简介 11
3.4.2 串口电路接口 11
3.5 本章小结 11
第4章 软件设计 13
4.1 系统初始化 13
4.2 寻卡 13
4.3 防冲突 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
4.4 选卡认证 14
4.4 读写数据 15
4.4.1 写数据函数 15
4.4.2 读数据函数 15
4.5 对比UID号 15
4.6 数码管显示 16
4.7 串口 16
4.8 本章小结 16
第5章 串口调试与测试 17
5.1 串口调试 17
5.1 测试 17
结语 19
参考文献 20
致谢 21
第1章 引言
1.1电子标签的组成和研究的意义
一个简单的电子标签系统可以由标签(由芯片以及耦合元件构成，具有唯一的电子码，如同每个人的身份证一样，大容量的标签提供了程序员可写入数据的存储空间，可以用来附着在物体上起到标识的作用)、阅读器（读取或者写入电子标签信息的设备）、天线（在读取器和标签之间发送特定频率的信号）这三部分组成。
电子标签具有很多优点，与传统的标签相比，它的容量大，不需要接触就能读到数据，而且数据可以随时更新和读写，它的寿命长，可以应用在环境比较恶劣的场所，这是传统标签达不到的。与条形码相比，电子标签不仅可以快速读写，还可以多识别和移动识别。
在外形上，电子标签闭传统标签牢固，不容易折损，就算表面有污渍也可以读取数据，使用十分便捷，它的外形小，比较好封装，嵌入到各种有需求的产品中去。正是由于电子标签的种种优点，所以在不久的将来，电子标签会以惊人的速度全面取代传统标签。此外，通过这次对其研究可以为将来远距离的通信提供了一定的基础。
1.2 RFID研究及应用的国内外现状和前景
RFID的技术在国外很火，国外也比较重视这一技术，所以他们在这一方面已经很发达了，如美国、日本、英国、瑞士等国家，他们都掌握了先进的RFID技术。对该技术应用典型的例子是沃尔玛百货公司的电子条形码，给该公司节约大量人力，物力和财力。还有很多国家（包括我国）将其应用在高速公路收费站上，使得车辆不需要停车就可以收取过路费，极大的改善道路拥挤情况。
我国是制造业大国，对RFID应用需求日益增加，在这种趋势下，我国将射频识别技术的开发与应用作为重点项目来发展。目前已经取得重大成功，已经大范围的应用到各个行业，如汽车，航空，零售，门禁，安全识别等。现在该技术在我国正处于全面普及的阶段。由于可以应用的地方越来越多，所以对电子标签的需求也变大了。随着发展，电子标签越来越便宜，其运用的地方越来越多，前景一片光明。因此研究电子标签具有重大意义。
1.3 射频识别系统的分类
由于电子标签的应用十分广泛，射频识别系统分了很多种类：比如以工作方式来划分，可以分为全/半双工以及时序；以信息的载体来划分，可以分为只读系统和可读写系统；以供能方式不一样来划分，可以分为主动射频系统和被动射频系统；以信号的频率的不同来划分，可以分为低频、中高频和超高频系统。以读写距离来划分，又有近距离，中距离以及远距离之分。
1.4 射频识别系统的原理
当电子标签进入读写器的天线的作用范围后，如果电子标签接(无源)收到一个特定的信号，那么就会激发它内部电路，然后产生能量，当能量多的时候就会给电子标签下一阶段的电路供电，该电路将一些信息(如UID号，存储空间内的信息)发送给读写器，读写器将这些信息进行解析操作在发送给单片机处理下一步操作。或者电子标签(有源)主动发送调制信号，再将有效的信息进行识别和处理，根据对应的状态通过发送命令来控制读写器的操作。下面是典型射频识别系统结构图11
图11 典型射频识别系统结构图
1.5 非接触式IC卡
图12 IC卡功能框图
IC卡在通信时的具体过程：当MF RC522通过天线发射一定频率的电信号，IC卡在天线的作用范围内时，被该信号激励，和卡内的电路产生一定的能量作为IC卡数字电路的工作电源。IC卡的功能框图见图2.5，下面简单介绍下本课题接触到的模块的工作过程。
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