(完整版)基于ARM的射频识别读写器设计毕业设计

本科毕业论文（设计）摘要射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别过程无需人工干预，是一种新的自动识别技术[1]。

RFID是利用射频的方式进行非接触的双向通信,而非接触式IC 射频卡成功地解决了无源(卡中无电源) 和免接触这一个难题。

RFID具有非接触、长距离工作、适应环境能力强、可识别运动目标等优点，射频识别技术已经在越来越多的领域内出现,因此，对射频卡的开发应用也具有一定的现实意义。

本文的设计是基于Philips公司的Mifare1 S50/S70芯片的射频识别系统的设计方案，制作一套以ARM微处理器为MCU的射频识别读写器系统，设计RF 接口电路，制作相应的硬件电路模块，分析非接触式IC 卡系统的通信协议，通过Keil C软件编程实现读写器与非接触式IC 卡系统的通信,并完成校园卡考勤系统。

关键词: RFID; 自动识别; ARM; 非接触式IC卡; Keil CAbstractRFID is a non-contact automatic identification technology,it identify target and get the related data through radio frequency signal automatically,the identification process without human intervention, is a kind of new automatic identification technology. RFID for non-contact two-way communication by the way of radio frequency, and non-contact IC radio frequency card has successfully solved the difficulty problems: without power supply and non-contact. RFID has many advantages: non-contact,long-distance work,good adaptability for environment and can recognize the moving objects，RFID technology has appeared in more and more field,so the development and application of radio frequency card also has certain practical significance. The design of this article is based on the Mifare 1 S50 / S70 chip radio frequencyidentification system which produced by Philipscompany,and then design a RFID read-write device and thecorresponding hardware circuit module and the RFinterface circuit based on ARM microprocessor,andcompleted the communication between the reader and thenon-contact IC card system and campus card attendancesystem through the software programming with Keil C atlast.Keywords: RFID; automatic identification; ARM; non-contact IC card; Keil C目录上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明 (I)上海师范大学本科毕业论文（设计）选题登记表.................... I I 上海师范大学本科毕业论文（设计）指导记录表. (III)中文摘要及关键词.............................................. I V 英文摘要及关键词.. (V)1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.1.1 RFID的历史 (1)1.1.2 RFID的现状 (1)1.1.3 RFID的发展趋势 (3)1.2 研究目的及意义 (3)1.3 研究对象、内容 (4)1.4 研究方法 (4)1.5 研究框架 (4)2 RFID系统组件原理 (5)2.1系统结构框图 (5)2.2 阅读器理论基础 (6)2.2.1 阅读器的功能 (6)2.2.2阅读器的工作频率 (6)2.3 射频标签理论基础 (7)2.3.1 射频标签的功能 (7)2.3.2 射频标签的分类 (8)2.3.3 RFID的标签 (8)2.4 RFID的标签识别协议 (9)2.4.1 RFID防冲突协议 (9)2.4.2 防冲突算法 (9)3 非接触式IC卡介绍 (12)3.1 非接触式IC卡的特点、分类和国际标准 (12)3.1.1 非接触式IC卡的特点 (12)3.1.2非接触式IC卡的分类 (12)3.1.3 非接触式IC卡的国际标准 (12)3.2 ISO1443标准介绍 (13)4 RFID读写器硬件设计 (13)4.1 硬件电路器件的选择 (13)4.1.1 处理器的选择 (13)4.1.2 射频识别读卡芯片的选择 (15)4.2 读写器硬件结构框图 (16)4.2.1功能框图 (16)4.2.2 电路原理图 (18)4.3天线设计 (21)4.4 液晶屏 (21)5 软件设计 (22)5.1 程序设计 (22)5.1.1 主程序流程图 (26)5.1.2 按键程序设计 (26)5.1.3 射频读写模块的程序设计 (26)致谢...................................................................................... 错误！未定义书签。

参考文献.. (27)附录主程序代码 (27)1 绪论1.1 研究背景1.1.1 RFID的历史RFID技术，第一次应用于现实生活中大约有70年历史了。

它最早被用于二次世界大战时期，用以侦查并确认进入飞机场的飞机是否为来自友方。

它的原理类似于现今的主动式标签，飞机场雷达发送信号，飞机上的标签接收到信号后就会回复相对应的信号，于是便能判断飞机是否为己方。

现如今的机场识别系统也是通过这一原理发展而来。

下面的几个阶段反映了RFID技术的发展经历：萌芽时期：1937~1940年，美国海军首次将射频识别技术应用在军事实践上。

发展时期：十九世纪中期，随着RFID技术的发展产生了雷达技术。

快速发展时期：1961~1980年，RFID逐步离开实验室，开始迈向人们日常生活中。

完善时期：1981至今，RFID出现了各种大规模的应用，访问控制体系越来越完善并且与人们的生活息息相关[2]。

1.1.2 RFID的现状随着物联网技术的发展，RFID技术得到了迅速地发展。

在美国、欧洲、日韩等国家已经被广泛应用于道路交通收费系统、无人加工系统、门禁系统以及防伪技术等领域内。

许多全球知名企业都积极致力于关于RFID的软硬件开发，并逐步占领国际市场。

在国内，我国RFID技术还比较落后，国家科技部启动了863计划课题“无线射频关键技术研究与开发”，RFID技术开始推广到应用上如：我国居民二代身份证、世博会门票系统及铁路识别系统等等。

与国外发达国家相比，我国RFID技术研究起步较晚，差距较大，如RFID软件企业少、应用以中低频为主、芯片依赖进口、安全性能不强等。

1.1.3 RFID的发展趋势RFID技术越来越与我们的生活息息相关，但是当前RFID技术也面临着一些难题：首先，RFID阅读器天线的辐射范围和RFID标签能量捕获能力都受到限制，在移动环境中很难保证标签节点能够持续获取能量来维护自身的运行状态，确保可用性。

其次，当前的RFID通信模式还仅限于RFID阅读器与众多标签之间一对多的集中式通信，而RFID标签之间无法进行通信。

事实上，在物联网环境下节点间互通互信的应用模式使得RFID标签间点对点通信成为必然需求。

近年来，基于RFID的环境反向散射技术取得了里程碑式的突破。

该技术能够充分利用环境中的能量源来实现泛在通信并支持节点间的点对点通信，并且它的智能传感器可以永久安装并放置在任何物理结构当中。

所以，RFID技术未来在以下几个方面会得到更长足的关注和发展[3]。

①能量获取方式:：新的能量获取方式如环境反向散射，能够充分利用环境中的能量源，充分扩展RFID技术应用的空间范围和部署规模。

②支持点对点通信:：创新信道感知技术，使RFID设备间能够在无源情况下建立网络实现点对点通信，破除一对多的集中式通信的传统模式。

③与传感器结合：集成现有的微型传感设备，与多模态的传感器结合，提供更多的更加丰富的应用模式。

1.2 研究目的及意义无线射频识别技术被誉为二十一世纪十个最重要的技术之一，经过多年的发展已逐渐渗透到物流、运输和许多其他领域的应用识别上。

如今，越来越多的新型RFID自动识别技术开始代替传统的标签识别，并慢慢占据主导地位。

与欧洲和美国及其他发达国家相比，RFID产业在中国的发展还处于初级阶段。

虽然目前我国射频识别企业有一定数量，但是并没有掌握到关键的核心技术，就拿超高频射频识别领域来说，超高频射频识别技术门槛比较高，国内从事开发相对较迟，没有掌握关键技术，也很少有自主知识产权的企业。

所以，要想与世界接轨，我国必须大力倡导无线射频识别技术的研究、开发并推广到应用，而射频识别技术也将带来更为巨大的社会效益和经济效益[4]。

1.3 研究对象、内容基于Philips公司的Mifare 1 S50/S70芯片的射频识别系统，设计并制作一套基于ARM的射频识别读写器系统，设计射频识别接口电路以及天线电路，制作相应的硬件电路模块，分析非接触式IC 卡系统的通信协议,完成IC卡考勤系统软件编程。

1.4 研究方法完成本论文是从查阅有关射频识别读写器的国内外文献开始的，首先对射频识别技术有了初步的认识，继而巩固理论知识并深入探索，设计制作规划。

然后在网上购买相应的芯片以及电路元器件，制作硬件电路PC 板。