RFID課程設計報告吳升解讀

1、通信專業(yè)電子系統(tǒng)課程設計 A課程設計報告系另1：信息科學與工程學院專業(yè)班級：通信工程1101班學生姓名：吳升同組同學：威歡指導教師：高峰（課程設計時間：2014 年1月3日 2014 年1月10 0）華中科技大學武昌分校目錄1 課程設計目的 22 課程設計題目描述和要求23.1 RFID實驗系統(tǒng)電路圖 33.2RFID實驗系統(tǒng)各組成部分工作原理 43.3 RFID實驗系統(tǒng)主要芯片資料 63.4實驗程序代碼 73.5實驗步驟 93.6電路調試過程 93.7調試電路遇到的問題 114總結 12參考文獻 12201.課程設計目的(1) 熟悉和掌握RFID的一般組成和工作原理；(2) 認識RFID技術

2、的特點及優(yōu)勢；(3) 初步了解到RFID的應用現(xiàn)狀和前景；(4) 通過實驗熟練掌握RFID實驗系統(tǒng)各工作部分的工作原理、 高頻電路的一般調試方法；(5) 進一步鞏固實際動手能力，培養(yǎng)嚴謹?shù)膶嶒炞黠L。2 課程設計題目描述和要求(1) RFID實驗系統(tǒng)組成(2) RFID實驗系統(tǒng)工作過程接通閱讀器電源后，高頻振蕩器產(chǎn)生 13.56MHz方波信號，經(jīng)功率放大器放 大后輸送到天線線圈，在閱讀器的天線線圈周圍會產(chǎn)生高頻強電磁場。當應答器線圈靠近閱讀器線圈時，一部分磁力線穿過應答器的天線線圈，通過電磁感應， 在應答器的天線線圈上產(chǎn)生一個高頻交流電壓， 該電壓經(jīng)過應答器的整流電路整 流后再由穩(wěn)壓電路進行穩(wěn)壓

3、輸出直流電壓作為應答器單片機的工作電源，實現(xiàn)能量傳送。應答器單片機在通電之后進入正常工作狀態(tài)， 會不停的通過輸出端口向外發(fā) 送數(shù)字編碼信號。單片機發(fā)送的有高低電平變化的數(shù)字編碼信號到達開關電路 后，開關電路由于輸入信號高低電平的變化就會相應的在接通和關斷兩個狀態(tài)進 行改變。開關電路高低電平的變化會影響應答器電路的品質因素和復變阻抗的大小。通過這些應答器電路參數(shù)的改變， 會反作用于閱讀器天線的電壓變化， 實現(xiàn) ASK調制（負載調制）。在閱讀器中，由檢波電路將經(jīng)過ASK調制的高頻載波進行包絡撿波，并將高 頻成分濾掉后將包絡還原為應答器單片機所發(fā)送的數(shù)字編碼信號送給閱讀器上 的解碼單片機。解碼單片機

4、收到信號后控制與之相連的數(shù)碼管顯示電路將該應答 器所傳送的信息通過數(shù)碼管顯示出來，實現(xiàn)信息傳送。3.1 RFID實驗系統(tǒng)電路圖（1）閱讀器電路圖 - - 15=4 近t-II(2)應答器電路圖iri|007X4L4J.2UH6ctn -ITmC2(l C21 C2247 U F0.U1 100u F1 14LS7805T490143.2 RFID實驗系統(tǒng)各組成部分工作原理(閱讀器部分) 咼頻振蕩器本實驗系統(tǒng)采用的石英晶體與門電路構成的 多諧振蕩器。多諧振蕩器 是一種自激振蕩電路，該 電路接通電源后利用電 容的充放電，當輸入電壓 達到與非門的閥值電壓VT時，門的輸出狀態(tài)即13.56MHz載波信號

5、產(chǎn)生模塊發(fā)生變化繼而產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形脈沖和方波。 高頻功率放大器本實驗系統(tǒng)采用由高頻晶體管C2655組成的丙類功率放大器。電路結構如下圖所示TL1200 |Jl MRF2 1002R3 rma咼頻功率放大器 包絡檢波電路（電路圖如下圖所示）1N60R6CU尊IJlT?13.56JVIHzIT-LC14 T0,0lHFIIS2004.7KQ檢波過程，主要是利 用二極管的單向導電特 性和檢波負載RC的充放 電過程。利用電容兩端電 壓不能突變只能充放電比較電路的特性來達到平滑脈沖電壓的目的 比較電路（比較電路由LM358組成，如下圖所示）比較器主要是用來對輸入波形進行整形，可以將正弦波或 任

6、意不規(guī)則的輸入波形整形為 方波輸出。濾除檢波波形中雜波 的干擾，避免因為電壓太小而造 成單片機會因為無法識別而不 能解碼或解碼錯誤。 解碼顯示模塊當2051接收到應答器發(fā)送的編碼信息后，2051中存儲有該應答器所對應的一通余額，并將其譯碼和顯示輸出。P1.3、P1.4分別作為2位八段數(shù)碼管的片選輸出，P1.0、P1.1、P1.5、P1.6分別連接CD4511的四個數(shù)據(jù)輸入端。四位的二進制BCD碼輸入4511后，經(jīng)過解碼轉換為1位的十進制數(shù)，并控制一個共 陰極的數(shù)碼管顯示數(shù)字。P1.3控制個位數(shù)的輸出，P1.4控制十位的輸出。當2051有譯碼輸出時，兩個數(shù)碼管所顯示的數(shù)字就會由初始化的“00”變

7、為相應的數(shù) 值，并停留一秒譯碼顯示模塊3.3 RFID實驗系統(tǒng)主要芯片資料74HC04六反相器（引腳圖）LM358電路結構和引腳功能圖1A 1匚 1Y 2 H 2A J r3A E3Y 6 CGND 7L1412111Z10UT1 1IN1( ) 21N1(+-) 3GETO 474HC04六反相器AT89C2051引腳排列圖LM358P1 口： P1 口是一組8位雙向I/O 口。AST/VPP 匚120(RXD) P3 0 E219(TXDJP3 f 匚31XTALSC417XTAL1 匸5ie(INTO) P3 2 匚615(iMTi)P3.3c714(TO)P3 4EZB139123ND

8、E：1011 Pl O(WNO) P3 7PDIP/SOIG.7G5.435P1P1P1P1P1P1 n n n n n -JP3 口： P3 口的P3.0 P3.5、P3.7是帶有內部上拉電阻的7個雙向I/O 口。RST復位輸入XTAL1 :振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。 CD4511A 0A3：二進制數(shù)據(jù)輸入端，即為為8421BCD碼輸入端。BI :消隱輸入控制端，當BI=O時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。=14A0LE:鎖定控制端，當 LE=O時，允許譯碼輸出。 LE=1時 譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，

9、CD4511輸出被保持在 LE=0時的數(shù) 值。LT：測試輸入端，當 BI=1，LT=0時，譯碼輸出全為1， 不管輸入 DCBA犬態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“ 8 ”。它主要 用來檢測數(shù)碼管是否正常。YaYb:為數(shù)據(jù)輸出端，即譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。VDD正電源。 VSS :接地。3.4實驗程序代碼1.應答器發(fā)碼程序MOV SCON ,#80HMOV PCON ,#00H MOV R0,#86HLOOP: MOV A,R0MOV C,PMOV TB8,C MOV SBUF,A WAIT: JBC TI,NEXTSJMP WAITNEXT: ACALL DELAY SJMP LOOPDELA

10、Y: MOV R7,#0AHDEL: MOV R6,#0FFH DJNZ R6,$ DJNZ R7,DEL RETEND設置工作方式2;SMOD=0波特率不加倍取發(fā)送數(shù)據(jù)奇偶位送TB8讀取數(shù)據(jù)判斷發(fā)送是否結束，TI=1時跳轉;TI=0時，在次此循環(huán)延時延時2.閱讀器解碼程序ORG 000HLJMP MAINORG 0023H;接收中斷標志清零;讀取接收數(shù)據(jù);進位為零則判斷接收未結束將數(shù)據(jù) ;送入 86H ，接收結束則中斷返回 ;進位為 1 判斷接收未結束中斷返回 ;接收結束則將數(shù)據(jù)送入 86H ;中斷返回LJMP INTERUPUT MAIN: MOV P1,#00HMOV R0,#86HMO

11、V SCON,#90HMOV PCON,#00HCLR RISETB EA LOOP: SJMP DISPLAYSJMP LOOP INTERUPUT:CLR RIMOV A,SBUFMOV C,PJNC LPOJNB RB8,TEMPMOV R0,ARETILPO: JB RB8,TEMPMOV R0 ,A TEMP: RETI DISPLAY:MOV A,R0CLR P1.4 SETB P1.3 LCALL DISP LCALL DELAY；系統(tǒng)初始化；串口工作方式 2，并允許接收;置SMOD=0，波特率不加倍；開串口中斷;顯示部分;片選CLRP1.3SETBP1.4LCALLDISPLC

12、ALLDELAYCLR CRETDISP:RRCAMOVP1.0,CRRCAMOVP1.6 ,CRRCAMOVP1.1,CRETDELAY: MOVR7,#0AHDEL:MOVR6,#0FFHDJNZR6,$;延時DJNZDJNZ R7,DELRETEND3.5實驗步驟1檢測元件好壞，根據(jù)原理圖查找芯片的有關資料；2綜合查找的相關資料以及實驗原理圖繪制 RFID實驗系統(tǒng)的的線路圖3根據(jù)線路圖焊接電路板；4測量電路各靜態(tài)工作點；5完成程序設計、接通電路，并進行調試檢測電路是否正常；6設計外觀；7封裝。3.6電路調試過程361閱讀器部分1. 測試穩(wěn)壓電源模塊 將7805的1引腳接+12V直流電源，

13、在2引腳用萬用表測試其輸出電壓。2. 載波信號測試（輸出信號的頻率應為13.56MHz輸出信號的幅度應為3V左右） 1引腳波形圖13引腳波形圖12引腳波形圖3. 高頻功率放大器C點波形調試將C點接入示波器，調節(jié)RP2使C點波形最大（信號幅度應為20V30V)o下圖為C點波形圖 閱讀器線圈波形調試，C點波形最大時將閱讀器線圈的正極接入示波器，調整可調電容C9,使該點信號幅度達到最大（信號幅度應為 55VP-L 80VP-P,且波 形很好）。下圖為閱讀器線圈輸出波形圖4. 初始顯示將閱讀器程序燒入單片機后數(shù)碼管顯示正常為“00”362應答器部分1. 應答器耦合信號的檢測將萬用表接在應答器天線L4耦

14、合信號輸入端，檢測該點的信號電壓，將應答器天線L4靠近閱讀器天線線圈L2,加電后觀察信號幅度。（該點信號幅度應為 10VP-P15VP-P）實際測量時該點電壓為15V。2. 芯片供電電路的檢測用萬用表直流電壓檔10V檔分別測量LS7805的1端整流輸入和3端穩(wěn)壓輸 出電壓值，（整流輸入電壓應為57V,穩(wěn)壓輸出電壓應為3.55V）實際測量整流輸入電壓為5V,穩(wěn)壓輸出電壓應為3.5V3. 編碼脈沖信號的檢測：用數(shù)字存儲示波器檢測單片機輸出的編碼脈沖信號（該點信號幅度應為1V左右）。實際幅度為1.2V。單片機3引腳輸出波形如下圖所示4. ASK調制信號的檢測用數(shù)字存儲示波器測量應答器天線上 ASK調

15、制信號，調整應答器天線L4與閱讀 器天線線圈L2的相對位置，觀察ASK調制信號（該信號幅度應為10VP-P15V。實際波形幅度為15V。應答器線圈調制信號波形如下圖所示5. 檢波輸入信號的檢測用數(shù)字存儲示波器測量檢波管 D1的正極，觀察ASK調制信號（信號幅度應 為10VP-P左右）。實際波形幅度很小，導致無法得到檢波輸出信號。（實驗進行到此）。3.7調試電路遇到的問題1. 最初檢測閱讀器線圈時，波形已能達到預期狀況，但一段時間后波形出現(xiàn) 變化，與預期狀況不符。調節(jié)可調電容 C9波形仍未正常。通過對前級電路的測試發(fā)現(xiàn)74HC04芯片燒毀，芯片不能正常工作，導致高 頻載波電路癱瘓，無法產(chǎn)生正常載

16、波信號。調整方法：更換芯片，在下面的測試中注意及時切斷電源， 保證芯片正常工 作。2. 應答器感應線圈電壓達不到預期效果，電壓值過小。查找過程： 更換7058,將其換為LS7058,電壓值仍然偏小； 調整線圈匝數(shù)，電壓值略有升高，但仍不滿足系統(tǒng)要求； 切斷應答器線圈與穩(wěn)壓電源的連線，電壓值仍然偏低； 將應答器線圈與穩(wěn)壓電源的連線重新焊接好，取下單片機，切斷放大器T4與線圈連線，電壓值達到預期效果，說明負載中的單片機或放大器出現(xiàn)問題； 焊接好 T4 與線圈連線，繼續(xù)測量線圈電壓，電壓值下降，說明電路中放 大器 T4 出現(xiàn)問題；調整：將原來的放大器拆下， 重新焊接一測試通過的放大器， 測試感應電壓

17、 電壓，電壓值達到實驗要求。單片機正常工作，調制信號也出現(xiàn)了。3. 檢波輸入信號過小 （初步預測出現(xiàn)此種狀況的的可能： 檢波電路前面的 電容或電阻出現(xiàn)了問題。兩線圈耦合度不高。）4. 總結通過這次的實訓， 我們不僅鞏固了以前所學的知識， 而且我們的學習能力還 有了新的提高， 加強了自己獨立思考和動手的能力。 總的來說，對自己有一定的 提升，實訓每天大家一起學習，一起進步，一起跟著老師的步伐，將理論運用于 實踐。這完全不同于平時在課堂上的理論學習，因為它更貼近于實踐動手能力， 對以后的工作內容提供了很多實例的練習， 為我們更快地加入工作提供了很好的 前提。給我們提供這種學習的方式， 體驗這種方式所帶來的思維的轉變， 再就是 組員之間的交流， 大家的意見很重要， 在學習知識的同時， 提高了我們人與人之 間的交流。 這是我們第一次自己排版布線， 所以在檢查電路這方面我們費了很多 的功夫，但也體會到了很大的樂趣， 在調試之前應對實驗系統(tǒng)的工作原理和過程 有一個全面的地了解， 知道每一個工作部件的正常工作情況， 這樣才能有條不紊 地進行調試。通過課程設計對高頻電子線路和通信原理等專業(yè)知識進