实验 02----RFID实验系统 ----125kHz
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实验二 RFID(125kHz)子系统
主要教学内容
RFID系统概述 标签-------结构与信息存储方式
阅读器----结构与识别应答信息的原理
实验操作
思考题
阅读参考
学习建议
RFID( ) 系统（ ）
低频
只读
PC机
串 口 传 输
标签(低频)
节点板
串口传输
阅读器 （低频）
阅读器：读取电子标签信息的设备，主要任务是控制射 频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标 签的标识信息进行解码，将标识信息连带标签上其他相 关信息传输到主机以供处理。
二、阅读器
RDM6300由ITEAD STUDIO推出的、非开 放的读卡器模块，所以只能用来作为 125K EM4100及兼容卡片的读卡器模块； 将配套的天线连接到模块上，然后将 模块的输出串口引脚连接到单片机的 串口上，并供上5V电源，这时只要将 RFID卡靠近天线，模块串口就会输出 读取到的卡号等信息。
LM358
双重运算放大器
LM1117
稳压器
SIL F330
SIL F330模块图
载波产生及功率放大：由单片机的T／C工作于CTC 模式，产生标准125kHz载波信号，经过三极管功率 放大电路，放大后的载波信号通过天线发射出去。 天线与电容构成串联谐振电路，谐振频率为 125 kHz，谐振电路的作用是使天线上获得最大的 电流，从而产生最大的磁通量，获得更大的读卡距 离。 检波：检波电路用来去除125kHz载波信号，还原出 有用数据信号。R3，D1，R4，C3构成基本包络检 波电路，C4为耦合电容，R5，C5为低通滤波电路， D2，D3为保护二极管，输出接到滤波放大电路。
五、阅读参考
EM4100_datasheet.pdf
C8051F330.pdf
六、学习建议
阅读参考资料：面对英文资料，刚开始是有难度的，但耐心 仔细读完一份资料后，难度会越来越小。贵在坚持！ 资料阅读总结报告； 实验操作----建立感性认识； 再次阅读参考资料； 补充并修改阅读总结； 重复上述过程，理解与概括RFID系统识别原理，寻找电子标签 识别的方法；培养RFID应用系统设计与开发的能力。
滤波放大整形：滤波放大电路采用集成运放LM358 对检波后的信号进行滤波整形放大，放大后的信号 送入单片机，由单片机对接收到的信号进行解码， 从而得到ID卡的卡号。
滤波放大整形 检波
源自文库
载波产生 及 功率放大电路
2.TTL Interface RS232 Data output format
1)9600bps,N,8,1 2)CHECKSUM: card 10byte DATA entire do XOR operation
3.射频识别原理
4.EM4100模块图
5.EM4100存储器组织及数据编码
问题：1.数据编码？如何表示0/1？ 2. 位数据传送周期为多长？
每当EM4100将64个信息位传 输完毕后，只要ID卡仍处于读 卡器的工作区域内，它将再次 按照图3 顺序发送64位信息， 如此重复，直至ID卡退出读卡 器的有效工作区域。
一、标签（EM4100)
1.主要特性：
芯片尺寸非常小、方便移植应用；
卡芯片一般采用普通的CMOS工艺，具有省电、廉价的特点；
工作频率00-150Khz，典型值为125Khz；
工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木 材等；非常 适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的应用。
2.片上芯片
封套（常规封装） 容量：64bits 异型封装
只读
L:
Typical 21.9mH for fo=125kHz
COIL1 ：Coil terminal/clock input，EM4100芯片电路以一个处于交变磁场内的外部天线 线圈为电能驱动，并经由线圈终端COIL1从该磁场得到它的适中频率。 COIL2：Coil terminal，由芯片内部调制器的驱动，输出卡内信息。
02
10ASCII Data Characters
Checksum
03
1.Pin definition （TTL interface P1： PIN1 TX PIN2 RX PIN3 PIN4 GND PIN5 +5V( P2: PIN1 ANT1 PIN2 ANT2 P3: PIN1 LED PIN2 +5V(D PIN3 GND
三、实验操作
实验指导书实验三
四、思考题
1.简述低频卡的阅读过程。 2.RFID的含义？ 3.SIL F330的内核？功能特点？生产厂家？ 4.SIL F330在RFID系统的中作用？ 5.125kHzRFID系统软件包括几个部分，各部分的功能及主要思想？ 6.采用何种调制技术传输标签数据？信号调制与解调的波形变化?
安全和保密性能好，采用双向验证机制。读写器验证IC卡的合法性，同时IC 卡验证读写器的合法性。每张卡均有唯一的序列号。制造厂家在产品出产前 已将此序列号固化，不可再更改，因此可以说世界上没有两张相同的非接触 IC卡； 缺点：卡片存贮数据量较少；只能适合低速、近距离识别应用； 应用：物流、 动物标签、 防伪、存储控制、工业自动化
天线：标签与阅读器之间数据传输的载体。
电子标签(应答器)：由芯片及内置天线组成，芯片内保存有一定格式的电子数据，放在被识别物 体上，作为待识别物品的标识性信息，它是射频识别系统真正的数据载体，内置天线用于和射 频天线间进行通信。通常，应答器没有自己的供电电源，只有在阅读器的响应范围以内，应答 器才是有源的。应答器工作所需的能量，是通过耦合单元(非接触的)传输给应答器的
Example: card number: 62E3086CED Output data:36H、32H、45H、33H、30H、38H、36H、 43H、45H、44H CHECKSUM: (62H) XOR (E3H) XOR (08H) XOR (6CH) XOR (EDH)=08H 3. Time sequence chart
主要教学内容
RFID系统概述 标签-------结构与信息存储方式
阅读器----结构与识别应答信息的原理
实验操作
思考题
阅读参考
学习建议
RFID( ) 系统（ ）
低频
只读
PC机
串 口 传 输
标签(低频)
节点板
串口传输
阅读器 （低频）
阅读器：读取电子标签信息的设备，主要任务是控制射 频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标 签的标识信息进行解码，将标识信息连带标签上其他相 关信息传输到主机以供处理。
二、阅读器
RDM6300由ITEAD STUDIO推出的、非开 放的读卡器模块，所以只能用来作为 125K EM4100及兼容卡片的读卡器模块； 将配套的天线连接到模块上，然后将 模块的输出串口引脚连接到单片机的 串口上，并供上5V电源，这时只要将 RFID卡靠近天线，模块串口就会输出 读取到的卡号等信息。
LM358
双重运算放大器
LM1117
稳压器
SIL F330
SIL F330模块图
载波产生及功率放大：由单片机的T／C工作于CTC 模式，产生标准125kHz载波信号，经过三极管功率 放大电路，放大后的载波信号通过天线发射出去。 天线与电容构成串联谐振电路，谐振频率为 125 kHz，谐振电路的作用是使天线上获得最大的 电流，从而产生最大的磁通量，获得更大的读卡距 离。 检波：检波电路用来去除125kHz载波信号，还原出 有用数据信号。R3，D1，R4，C3构成基本包络检 波电路，C4为耦合电容，R5，C5为低通滤波电路， D2，D3为保护二极管，输出接到滤波放大电路。
五、阅读参考
EM4100_datasheet.pdf
C8051F330.pdf
六、学习建议
阅读参考资料：面对英文资料，刚开始是有难度的，但耐心 仔细读完一份资料后，难度会越来越小。贵在坚持！ 资料阅读总结报告； 实验操作----建立感性认识； 再次阅读参考资料； 补充并修改阅读总结； 重复上述过程，理解与概括RFID系统识别原理，寻找电子标签 识别的方法；培养RFID应用系统设计与开发的能力。
滤波放大整形：滤波放大电路采用集成运放LM358 对检波后的信号进行滤波整形放大，放大后的信号 送入单片机，由单片机对接收到的信号进行解码， 从而得到ID卡的卡号。
滤波放大整形 检波
源自文库
载波产生 及 功率放大电路
2.TTL Interface RS232 Data output format
1)9600bps,N,8,1 2)CHECKSUM: card 10byte DATA entire do XOR operation
3.射频识别原理
4.EM4100模块图
5.EM4100存储器组织及数据编码
问题：1.数据编码？如何表示0/1？ 2. 位数据传送周期为多长？
每当EM4100将64个信息位传 输完毕后，只要ID卡仍处于读 卡器的工作区域内，它将再次 按照图3 顺序发送64位信息， 如此重复，直至ID卡退出读卡 器的有效工作区域。
一、标签（EM4100)
1.主要特性：
芯片尺寸非常小、方便移植应用；
卡芯片一般采用普通的CMOS工艺，具有省电、廉价的特点；
工作频率00-150Khz，典型值为125Khz；
工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木 材等；非常 适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的应用。
2.片上芯片
封套（常规封装） 容量：64bits 异型封装
只读
L:
Typical 21.9mH for fo=125kHz
COIL1 ：Coil terminal/clock input，EM4100芯片电路以一个处于交变磁场内的外部天线 线圈为电能驱动，并经由线圈终端COIL1从该磁场得到它的适中频率。 COIL2：Coil terminal，由芯片内部调制器的驱动，输出卡内信息。
02
10ASCII Data Characters
Checksum
03
1.Pin definition （TTL interface P1： PIN1 TX PIN2 RX PIN3 PIN4 GND PIN5 +5V( P2: PIN1 ANT1 PIN2 ANT2 P3: PIN1 LED PIN2 +5V(D PIN3 GND
三、实验操作
实验指导书实验三
四、思考题
1.简述低频卡的阅读过程。 2.RFID的含义？ 3.SIL F330的内核？功能特点？生产厂家？ 4.SIL F330在RFID系统的中作用？ 5.125kHzRFID系统软件包括几个部分，各部分的功能及主要思想？ 6.采用何种调制技术传输标签数据？信号调制与解调的波形变化?
安全和保密性能好，采用双向验证机制。读写器验证IC卡的合法性，同时IC 卡验证读写器的合法性。每张卡均有唯一的序列号。制造厂家在产品出产前 已将此序列号固化，不可再更改，因此可以说世界上没有两张相同的非接触 IC卡； 缺点：卡片存贮数据量较少；只能适合低速、近距离识别应用； 应用：物流、 动物标签、 防伪、存储控制、工业自动化
天线：标签与阅读器之间数据传输的载体。
电子标签(应答器)：由芯片及内置天线组成，芯片内保存有一定格式的电子数据，放在被识别物 体上，作为待识别物品的标识性信息，它是射频识别系统真正的数据载体，内置天线用于和射 频天线间进行通信。通常，应答器没有自己的供电电源，只有在阅读器的响应范围以内，应答 器才是有源的。应答器工作所需的能量，是通过耦合单元(非接触的)传输给应答器的
Example: card number: 62E3086CED Output data:36H、32H、45H、33H、30H、38H、36H、 43H、45H、44H CHECKSUM: (62H) XOR (E3H) XOR (08H) XOR (6CH) XOR (EDH)=08H 3. Time sequence chart