RFID技术的定向竞赛信息采集系统的设计
目 录
第一章 绪论 1
第一节 研究背景 1
第二节 课题来源及主要内容 1
第三节 RFID技术的原理 1
第二章 定向竞赛信息系统总体设计 2
第一节 总体开发方案设计 2
一、 RFID系统工作频率的选择 2
四、 控制芯片的选择 3
第三章 定向竞赛信息采集硬件系统设计 4
第一节 硬件系统设计原理 4
第二节 电源部分设计 4
第三节 STC89C52与MFRC500芯片的硬件连接设计 4
一、 晶体振荡电路 6
二、 复位电路 6
三、 STC89C52与MFRC500芯片的硬件连接设计 7
四、 MFRC500电源部分设计 8
第四节 天线电路设计 8
第五节 读卡器与上位机通信接口电路设计 10
第四章 定向竞赛信息采集系统软件设计 11
第一节 IS0 1443A标准的相关规定 11
一、 射频接口 11
三、 传输协议 12
第二节 程序模块 12
二、 MFRC500初始化 12
三、 读取MFRC500序列号 13
四、 请求应答操作 13
第五章 系统调试及总结 14
第一节 系统调试 14
一、 软硬件的联合测试运行 14
二、 IC卡调试软件 14
第二节 总结 17
七、总结 17
八、参考文献 18
九、致谢 19
附录A 实物图 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
附录B 部分程序代码 20
一、 系统初始化 20
第一章 绪论
第一节 研究背景
老式打卡器操作慢、烦琐，故引起误差比较大。而采用先进RFID技术的读卡器操作简单、无需接触、打卡时间短，自动、准确地获取时间TIME和GPS定位数据，及时传输数据给上位机进行数据处理，为公平竞争、裁判执法、观众观赛提供数据支持和依据。可以说，本课题具有重要的现实意义。
第二节 课题来源及主要内容
该课题来源于国家体育总局体育信息中心委托开发的科研课题“全国第四届运动大会现场竞赛信息处理及计时记分系统开发与实施”的子项目。
本文主要是对RFID系统进行基本阐述、国内外的研究方向、RFID系统在实际中的应用以及面临的挑战，并着眼于实际，开发单片机控制的基于RFID技术的定向竞赛信息采集系统，其中主要有硬件系统和驱动软件两部分。
第三节 RFID技术的原理
图1-1 无源RFID系统的硬件组成
第二章 定向竞赛信息系统总体设计
第一节 总体开发方案设计
本项目竞赛信息系统,是利用基于RFID的采集器（射频读卡器）来完成运动员位置信息实时采集，单片机模块将采集到的信息进行处理。
一、 RFID系统工作频率的选择
低频用于远距离通讯。它的信噪比较低，其识读距离大大提升，但是低频系统防冲撞性能不是很优秀，多标签时识读时相对较慢，性能易受环境因素影响。
高频RFID产品可以很好的解决这些问题，高频RFID相对低频来说速度快、可以实现多标签同时识读。但相比于低频高频RFID产品的穿透力差，而且由于其频率特性，阅读距离较短。
三、 芯片的选择
图2-1 MF RC500 SO32封装管脚配置
MF RC500支持许多许多的方式接入。一个智能自动检测接口，就可以适应多个系统总线的接入并进行并行输出。用NCS来选择选择芯片。要使用独立数据I/O口和总线互相配合使用来与控制器链接，但是必须将ALE使能脚与单片机的DVDD链接才可使用。如果需要使用复用的地址和数据总线与单片机接口，ALE信号也是必须连接到单片机的ALE上的2。
若要使用RNW端和NDS(取代NWR和NRD)与微控制器相连，微控制器的RNW必须连接到管脚NWR，而NDS必须连接到NRD。
四、 控制芯片的选择
可以用于阅读器控制芯片的8位单片机芯片很多，STC89C52RC单片机应用较广、性能出色、价格合理,加密性强、超低功耗、支持在线编程、性能稳定、存储器容量满足要求。因此采用了STC89C52RC单片机芯片作为阅读器的控制芯片。
ATC89C52内包括了：32个（I/O）口，4k内程序存储器， 128 bytes（RAM），5个中断，2个定时计数器,2个串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器，其体系结构图见图3.3
（二）管脚说明（管脚图见图2-2）
图2-2 ATC89C52引脚图
第三章 定向竞赛信息采集硬件系统设计
第一节 硬件系统设计原理
图3-1电路整体逻辑图
第二节 电源部分设计
图3-2电源部分原理图
STC89C52RC单片机和MF RC500要求使用的电源是+5V，而输入电源不一定满足要求，所以必须把输入电源转变为+5V。
第三节 STC89C52与MFRC500芯片的硬件连接设计
图3-3 STC89C52单片机的引脚逻辑图
RC MF 500芯片连接主销：做，D7 ~0，A0 ~ DVDD，A2，AVDD，RD，CS，TVS，TX2，RXL，RIQ，WR，
图3-4 MF RC500芯片的引脚分布图
一、 晶体振荡电路
晶体振荡电路的连接方法是固定的。其实际的连接电路图如图3-5和图3-6所示。
图3-5 STC89C52晶体振荡电路连接方法
图3-6 MF RC500的晶体振荡电路连接方法
二、 复位电路
STC89C52RC的复位电路图如图2-7所示，自动复位。而MF RC500的复位是受单片机STC89C52RC控制的。
图2-7 STC89C52RC的复位电路图
三、 STC89C52与MFRC500芯片的硬件连接设计
图3-8 STC89C52RC与MF RC500的网络表
图3-9 MF RC500与STC89C52RC的网络表
四、 MFRC500电源部分设计
MF RC500中和电源相关的引脚许多连接方法见图3-10 (连接方式相对固定)。其各自含义见2．3节。
图3-10 MF RC500电源图
第四节 天线电路设计
50欧姆天线设计和天线设计的直接匹配，见表3-1
表3-1 50欧姆匹配式和直接匹配式天线设计对比表
概念 50欧姆匹配式设计 直接匹配式设计
Full range Short range
图3-13 232串行通信接口电路图
第四章 定向竞赛信息采集系统软件设计
第一章 绪论 1
第一节 研究背景 1
第二节 课题来源及主要内容 1
第三节 RFID技术的原理 1
第二章 定向竞赛信息系统总体设计 2
第一节 总体开发方案设计 2
一、 RFID系统工作频率的选择 2
四、 控制芯片的选择 3
第三章 定向竞赛信息采集硬件系统设计 4
第一节 硬件系统设计原理 4
第二节 电源部分设计 4
第三节 STC89C52与MFRC500芯片的硬件连接设计 4
一、 晶体振荡电路 6
二、 复位电路 6
三、 STC89C52与MFRC500芯片的硬件连接设计 7
四、 MFRC500电源部分设计 8
第四节 天线电路设计 8
第五节 读卡器与上位机通信接口电路设计 10
第四章 定向竞赛信息采集系统软件设计 11
第一节 IS0 1443A标准的相关规定 11
一、 射频接口 11
三、 传输协议 12
第二节 程序模块 12
二、 MFRC500初始化 12
三、 读取MFRC500序列号 13
四、 请求应答操作 13
第五章 系统调试及总结 14
第一节 系统调试 14
一、 软硬件的联合测试运行 14
二、 IC卡调试软件 14
第二节 总结 17
七、总结 17
八、参考文献 18
九、致谢 19
附录A 实物图 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
附录B 部分程序代码 20
一、 系统初始化 20
第一章 绪论
第一节 研究背景
老式打卡器操作慢、烦琐，故引起误差比较大。而采用先进RFID技术的读卡器操作简单、无需接触、打卡时间短，自动、准确地获取时间TIME和GPS定位数据，及时传输数据给上位机进行数据处理，为公平竞争、裁判执法、观众观赛提供数据支持和依据。可以说，本课题具有重要的现实意义。
第二节 课题来源及主要内容
该课题来源于国家体育总局体育信息中心委托开发的科研课题“全国第四届运动大会现场竞赛信息处理及计时记分系统开发与实施”的子项目。
本文主要是对RFID系统进行基本阐述、国内外的研究方向、RFID系统在实际中的应用以及面临的挑战，并着眼于实际，开发单片机控制的基于RFID技术的定向竞赛信息采集系统，其中主要有硬件系统和驱动软件两部分。
第三节 RFID技术的原理
图1-1 无源RFID系统的硬件组成
第二章 定向竞赛信息系统总体设计
第一节 总体开发方案设计
本项目竞赛信息系统,是利用基于RFID的采集器（射频读卡器）来完成运动员位置信息实时采集，单片机模块将采集到的信息进行处理。
一、 RFID系统工作频率的选择
低频用于远距离通讯。它的信噪比较低，其识读距离大大提升，但是低频系统防冲撞性能不是很优秀，多标签时识读时相对较慢，性能易受环境因素影响。
高频RFID产品可以很好的解决这些问题，高频RFID相对低频来说速度快、可以实现多标签同时识读。但相比于低频高频RFID产品的穿透力差，而且由于其频率特性，阅读距离较短。
三、 芯片的选择
图2-1 MF RC500 SO32封装管脚配置
MF RC500支持许多许多的方式接入。一个智能自动检测接口，就可以适应多个系统总线的接入并进行并行输出。用NCS来选择选择芯片。要使用独立数据I/O口和总线互相配合使用来与控制器链接，但是必须将ALE使能脚与单片机的DVDD链接才可使用。如果需要使用复用的地址和数据总线与单片机接口，ALE信号也是必须连接到单片机的ALE上的2。
若要使用RNW端和NDS(取代NWR和NRD)与微控制器相连，微控制器的RNW必须连接到管脚NWR，而NDS必须连接到NRD。
四、 控制芯片的选择
可以用于阅读器控制芯片的8位单片机芯片很多，STC89C52RC单片机应用较广、性能出色、价格合理,加密性强、超低功耗、支持在线编程、性能稳定、存储器容量满足要求。因此采用了STC89C52RC单片机芯片作为阅读器的控制芯片。
ATC89C52内包括了：32个（I/O）口，4k内程序存储器， 128 bytes（RAM），5个中断，2个定时计数器,2个串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器，其体系结构图见图3.3
（二）管脚说明（管脚图见图2-2）
图2-2 ATC89C52引脚图
第三章 定向竞赛信息采集硬件系统设计
第一节 硬件系统设计原理
图3-1电路整体逻辑图
第二节 电源部分设计
图3-2电源部分原理图
STC89C52RC单片机和MF RC500要求使用的电源是+5V，而输入电源不一定满足要求，所以必须把输入电源转变为+5V。
第三节 STC89C52与MFRC500芯片的硬件连接设计
图3-3 STC89C52单片机的引脚逻辑图
RC MF 500芯片连接主销：做，D7 ~0，A0 ~ DVDD，A2，AVDD，RD，CS，TVS，TX2，RXL，RIQ，WR，
图3-4 MF RC500芯片的引脚分布图
一、 晶体振荡电路
晶体振荡电路的连接方法是固定的。其实际的连接电路图如图3-5和图3-6所示。
图3-5 STC89C52晶体振荡电路连接方法
图3-6 MF RC500的晶体振荡电路连接方法
二、 复位电路
STC89C52RC的复位电路图如图2-7所示，自动复位。而MF RC500的复位是受单片机STC89C52RC控制的。
图2-7 STC89C52RC的复位电路图
三、 STC89C52与MFRC500芯片的硬件连接设计
图3-8 STC89C52RC与MF RC500的网络表
图3-9 MF RC500与STC89C52RC的网络表
四、 MFRC500电源部分设计
MF RC500中和电源相关的引脚许多连接方法见图3-10 (连接方式相对固定)。其各自含义见2．3节。
图3-10 MF RC500电源图
第四节 天线电路设计
50欧姆天线设计和天线设计的直接匹配，见表3-1
表3-1 50欧姆匹配式和直接匹配式天线设计对比表
概念 50欧姆匹配式设计 直接匹配式设计
Full range Short range
图3-13 232串行通信接口电路图
第四章 定向竞赛信息采集系统软件设计
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