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基于CLRC632和STM32的RFID读卡器电路设计

作　者: 陈博
导　师: 刘开华
学　校: 天津大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 射频识别 RFID 读卡器电子铅封 CLRC632 STM32
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 7次
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内容摘要

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术是利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID技术主要利用了射频信号的空间耦合来实现非接触的信息传输。由于RFID技术具有非接触性以及可对多个物体同时识别等特性，它正被逐步广泛应用在生产和生活中的多个领域。本文开发了一款适用于航空智能电子铅封的RFID读卡器，可以完成相应航空智能电子铅封的读写操作。航空智能电子铅封以工作在13.56MHz的RFID标签为核心，片内可存储封存容器中的物品信息，在保证封存物品安全的同时，还可实现物品的信息化管理，解决了传统铅封管理难、安全性差等问题，有效提高了航空物流的管理水平与工作效率。论文首先介绍了RFID技术在国内外的发展和应用情况，并对RFID技术的基本结构、工作原理、检错与纠错算法、防冲突算法等进行了理论研究，分析了ISO/IEC15693和ISO/IEC14443两种工作频率为13.56MHz的RFID国际通用标准。在理论研究的基础上，提出了基于NXP CLRC632射频读卡芯片的RFID读卡模块的硬件设计方案。该芯片结合外围天线匹配电路、天线线圈及通信接口电路，可以与读卡器主控部分进行通信，实现对符合ISO/IEC15693或ISO/IEC14443标准的射频标签的操作。为满足读卡器高性能、低功耗、低成本的需求，提出了基于STM32系列微控制器的读卡器主控部分的硬件设计方案。该微控制器基于ARM Cortex-M3内核，包括人机接口、数据存储、数据通信等模块的设计方案。进行了读卡器PCB的设计，并采用了一系列手段改善了PCB的EMC性能。论文最后对读卡器系统进行了测试，测试结果表明读卡器可以支持ISO/IEC15693和ISO/IEC14443两种标准，读卡性能满足要求，同时可满足手持设备的工作需求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题研究的背景和意义  8
  1.2 RFID 技术的发展和现状  8-10
  1.3 RFID 技术的研究方向  10-11
  1.4 本文的主要工作和组织结构  11-13
第二章 RFID 系统理论研究  13-31
  2.1 RFID 系统的基本结构  13-14
  2.2 RFID 系统的种类  14-17
    2.2.1 根据工作频率分类  14-15
    2.2.2 根据耦合方式分类  15-17
  2.3 RFID 系统的编码和调制  17-20
    2.3.1 基带编码  18-19
    2.3.2 从读卡器到标签的数字调制  19-20
    2.3.3 从标签到读卡器的副载波调制  20
  2.4 RFID 系统的数据完整性  20-23
    2.4.1 检错与纠错算法  20-21
    2.4.2 防冲突算法  21-23
  2.5 ISO/IEC 15693 标准  23-28
    2.5.1 物理特性  24
    2.5.2 空中接口及初始化  24-27
    2.5.3 防冲突和传输协议  27-28
  2.6 ISO/IEC 14443 标准  28-31
    2.6.1 物理特性  28
    2.6.2 射频功率和信号接口  28-29
    2.6.3 初始化和防冲突  29-30
    2.6.4 传输协议  30-31
第三章 RFID 读卡器射频读卡模块设计  31-40
  3.1 射频读卡芯片电路设计  31-34
  3.2 天线及其匹配电路设计  34-37
    3.2.1 EMC 低通滤波器  34-35
    3.2.2 天线匹配电路  35-36
    3.2.3 接收电路  36
    3.2.4 天线线圈  36-37
  3.3 80C51 微控制器电路设计  37-38
  3.4 系统电源电路设计  38-40
第四章 RFID 读卡器主控部分设计  40-60
  4.1 微控制器电路设计  41-46
    4.1.1 ARM Cortex-M3 内核  41-42
    4.1.2 STM32 微控制器电路设计  42-46
  4.2 TFT-LCD 触摸屏电路设计  46-51
    4.2.1 TFT-LCD 显示原理  46-47
    4.2.2 ILI9320 TFT-LCD 显示控制器电路设计  47-49
    4.2.3 电阻式触摸屏电路设计  49-51
  4.3 数据存储部分电路设计  51-57
    4.3.1 EEPROM 电路设计  51-54
    4.3.2 FLASH 电路设计  54-56
    4.3.3 SD 卡电路设计  56-57
  4.4 数据通信部分电路设计  57-60
第五章 RFID 读卡器 PCB 设计及系统测试  60-67
  5.1 RFID 读卡器 PCB 设计  60-61
  5.2 RFID 读卡器系统测试  61-66
  5.3 测试结果分析  66-67
第六章总结与展望  67-69
参考文献  69-72
发表论文和参加科研情况说明  72-73
致谢  73

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