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基于RFID技术的变电站智能钥匙设计

作　者: 韩露
导　师: 王黎明
学　校: 中北大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 智能钥匙射频识别 STM32 GSM短信息权限管理
分类号: TM63
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 6次
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内容摘要

射频识别(RFID)技术具有快速识别、使用时间久、可穿透性强、成本低、不易被复制等特点，因此被广泛应用于安防、交通、门禁等领域。针对目前变电站内解锁钥匙繁多，管理方式落后，容易遗失、安全性差、容易引起误操作事故等一系列问题，采用RFID技术设计了一把智能钥匙。沿用传统的旋转式开锁方式，实现了工作人员分级管理，刷卡或者密码登录，通过GSM短信息对钥匙进行远程操作和设置，保存追忆信息等一系列功能。本文对目前变电站解锁钥匙管理不当的几种解决方法进行了比较，调研了识别式智能钥匙的研究现状，并提出了智能钥匙的设计目标及功能要求以及智能钥匙的整体设计方案；然后构建了以STM32F103为核心的硬件系统，分别从硬件选型、硬件的组成等多个方面详细阐述了硬件电路的设计。设计了射频识别电路及天线，实现了智能钥匙对锁具的准确识别；研究了移动通信网络的GSM短信息技术，实现了管理中心与智能钥匙的远程通信；设计了USB接口电路，实现了与监管中心的数据上传与下载功能；此外，还设计了外部数据存储电路及电源电路，实现了对操作记录的存储及USB电源管理功能。最后，分析了系统软件流程及架构，在IAR Embedded Workbench for ARM环境下进行了程序设计，实现了系统功能。在上述工作的基础上，搭建了智能钥匙的试验系统，对系统性能进行了测试。通过试验和分析，本课题所设计智能钥匙能够对授权锁具准确开锁，性能达到了系统要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题研究背景、目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状和发展动态  10-13
    1.2.1 变电站解锁钥匙管理研究动态  10-11
    1.2.2 智能钥匙国内外研究现状  11-13
      1.2.2.1 卡片识别式智能钥匙  12
      1.2.2.2 生物识别式智能钥匙  12-13
  1.3 本文研究内容和组织结构  13-15
第二章系统总体方案设计  15-25
  2.1 主要技术指标  15-16
  2.2 系统整体方案及功能  16-17
  2.3 硬件选型  17-21
    2.3.1 控制器选型  17-18
    2.3.2 射频读写芯片选型  18-19
    2.3.3 数据存储  19-20
    2.3.4 USB 接口芯片  20
    2.3.5 GSM 通信模块  20-21
  2.4 系统软件介绍  21
  2.5 拟选用的关键技术  21-24
    2.5.1 射频识别(RFID)技术  21-23
    2.5.2 GSM 短消息技术  23-24
  2.6 本章小结  24-25
第三章系统硬件电路设计  25-49
  3.1 微控制单元设计  26-28
    3.1.1 微处理器  26
    3.1.2 控制单元电路设计  26-28
  3.2 射频读写模块设计  28-36
    3.2.1 EM4095 介绍  28-29
    3.2.2 天线设计  29-34
    3.2.3 射频读写模块电路设计  34-36
  3.3 GSM 移动数据通信电路  36-38
  3.4 数据存储模块设计  38-40
    3.4.1 存储器芯片简介  39
    3.4.2 存储器硬件电路  39-40
  3.5 USB接口通信电路设计  40-41
  3.6 电源设计  41-47
    3.6.1 3.3V 电源设计  42-44
    3.6.2 5V 电源电路设计  44-45
    3.6.3 USB 充电控制模块电路设计  45-47
  3.7 开锁执行电路设计  47
  3.8 彩屏显示电路设计  47-48
  3.9 本章小结  48-49
第四章系统软件设计及实现  49-60
  4.1 主程序设计  49-50
  4.2 射频识别软件设计  50-52
  4.3 权限模式设计  52-53
  4.4 GSM 软件设计  53-55
  4.5 FLASH 存储软件设计  55-57
  4.6 USB 数据通信程序设计  57-58
  4.7 本章小结  58-60
第五章实验结果分析与总结  60-64
  5.1 可靠性测试  60-61
  5.2 授权测试  61
  5.3 USB 通信功能测试  61-62
  5.4 性能参数测试  62-63
  5.5 本章小结  63-64
第六章总结与展望  64-66
  6.1 全文工作总结  64-65
  6.2 研究展望  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间发表的论文  69-70
致谢  70-71

基于RFID技术的变电站智能钥匙设计

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