1356MHzRFID读写器设计与制作剖析.docx
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1356MHzRFID读写器设计与制作剖析
RFID技术及应用实训报告
题目:
13.56MHzRFID读写器设计与制作
班级:
学号:
姓名:
指导教师:
二〇一五年七月一日
目 录
第1章 RFID读写器的设计与制作1
1.1 读写器组成与分析1
1.2 读写器原理图与PCB设计2
1.2.1 读写器原理图2
1.2.2 读写器PCB设计5
1.3 读写器装配与功能测试5
1.3.1 装配5
1.3.2 功能调试5
第2章 RFID上位机软件开发与调试7
2.1 数据访问层设计与实现7
2.1.1 数据访问层设计7
2.1.2 实现过程及代码分析7
2.2 窗体表示层设计与实现7
2.2.1 设计与实现7
总 结10
第1章 RFID读写器的设计与制作
1.1 读写器组成与分析
13.56MHzRFID读写器广泛用于校园一卡通，公交自动收费系统等。
读写器一般由单片机最小系统电路、Mifare读写接口电路、天线匹配电路、声光提示电路、USB转串口通信接口电路及电源电路组成。
如图1-1所示。
图1-1 读写器的组成
单片机最小系统由STC89C52单片机，时钟电路和复位电路组成，其中时钟电路与单片机的14,15号引脚相连，复位电路与单片机的4号引脚相连；Mifare读写接口电路的C4、C5、X2构成振荡电路，提供给MFRC500的时钟作为同步系统编码器和解码器的时基。
MFRC500的5,7和29引脚分别为射频信号收发端，需通过天线匹配电路连接天线；天线匹配电路利用变压器原理实现读写器和无源标签之间的能量传递和双向发送数据，因此要求读写器与标签一样，要有天线线圈；读卡器在读卡时需要声光提示，电路中三极管Q1、电阻R5、蜂鸣器Buz1构成声音提示电路，由单片机的P1.0口控制，在P1.0口输出低电平时，Buz1蜂鸣；发光二极管D1、电阻R4构成光提示电路，由单片机的P1.7口控制，在P1.7口输出低电平时，D1点亮。
1.2 读写器原理图与PCB设计
1.2.1 读写器原理图
实训所采用的13.25MHzRFID读写器电路原理有以下结构：
（1）单片机最小系统电路原理
单片机最小系统由STC89C52单片机，时钟电路和复位电路组成，其中时钟电路与单片机的14,15号引脚相连，复位电路与单片机的4号引脚相连，其电路原理如图1-2-1-1所示。
图1-2-1-1单片机最小系统电路原理图
（2）Mifare读写接口电路设计
Mifare读写接口电路的C4、C5、X2构成振荡电路，提供给MFRC500的时钟作为同步系统编码器和解码器的时基。
MFRC500的5,7和29引脚分别为射频信号收发端，需通过天线匹配电路连接天线。
其电路原理如图1-2-1-2所示。
图1-2-1-2 Mifare读写接口电路原理图
（3）天线匹配电路设计
天线匹配电路利用变压器原理实现读写器和无源标签之间的能量传递和双向发送数据，因此要求读写器与标签一样，要有天线线圈。
在进行天线设计的时候，本项目的天线采用PCB矩形天线。
其电路原理如图1-2-1-3所示。
图1-2-1-3 天线匹配电路原理图
（4）声光提示电路设计
读卡器在读卡时需要声光提示，电路中三极管Q1、电阻R5、蜂鸣器Buz1构成声音提示电路，由单片机的P1.0口控制，在P1.0口输出低电平时，Buz1蜂鸣；发光二极管D1、电阻R4构成光提示电路，由单片机的P1.7口控制，在P1.7口输出低电平时，D1点亮。
其电路原理如图1-2-1-4所示。
图1-2-1-4 声光提示电路原理图
（5）USB转串口通信接口电路及电源电路设计
USB转串口通信接口电路及电源电路原理如图1-2-1-5所示。
图1-2-1-4 USB转串口通信接口电路及电源电路原理图
1.2.2 读写器PCB设计
图1-2-2-1 读写器PCB设计图
1.3 读写器装配与功能测试
1.3.1 装配
在装配读写器时，应注意贴片元器件的焊接顺序，首先焊接STC89C52单片机、MAX232等引脚多的芯片。
然后再按照从内到外，从小到大的顺序依次焊接元器件。
焊接STC89C52单片机、MAX232等引脚多的芯片时，必须注意芯片的方向和引脚是否与焊盘对齐。
焊接电容时，应注意电容是否有极性。
焊接芯片时，用手将芯片正确固定在PCB板上，然后在引脚上面加助焊剂（松香），用电烙铁将松香均匀融化在焊盘上（注意芯片固定好之后不要移动），在烙铁头加少量焊锡，然后移到芯片引脚上面紧贴焊盘向外轻轻拖动，重复此过程完成芯片焊接。
焊接其他贴片元件时，用镊子夹住元器件端正放在焊盘上，保持不动，用电烙铁上松香，上焊锡，焊点应光滑圆亮，无拉尖，避免虚焊假焊，元器件之间尽量排列整齐。
1.3.2 功能调试
一、打开串口
选择读写器连接的串口，和使用的波特率（默认的波特率为19200）。
后点击“打开”按钮即可。
二．关闭串口
选择指定的串口然后点击“关闭”按钮即可。
如果在一次使用中不需要切换串口，应用程序在退出时自动执行该过程关闭当前使用的串口并释放串口的应用资源
三．串口测试
该界面按照用户选取得串口测试读写器。
同时可以连接4各读写器。
每个串口对应一卡片中的数据显示在状态框中。
同时读写器的LED显示器也显示相应的数据。
为了避免多台读写器的干扰，在同时连接多台读写器时请注意保持读写器之间的距离。
四．读卡操作
1．读取ID：
将卡片置于读写器上方，点击菜单下的读取ID项目可以读取卡片的ID。
该读写器支持长ID（最长可以为19个字节）。
读取的ID显示在主界面上。
2．读取射频卡数据：
读加密的射频卡：
选择该选项在执行读卡以前读写器先是用户的提供的密码认证卡片然后再读取卡片中的数据。
卡密码：
选择“读加密的射频卡”以后在此输入卡片的密码（4字节16进制数）。
3．写数据块：
写加密的射频卡：
选择该选项在执行写卡以前读写器先是用用户的提供的密码认证卡片然后再写卡片中的数据。
卡密码：
选择“写加密的射频卡”以后在此输入卡片的密码（4字节16进制数）。
写数据块编号：
选择要写数据所在的数据块的地址。
确认：
执行写卡操作，执行的状态显示在主界面的窗口中。
第2章 RFID上位机软件开发与调试
2.1 数据访问层设计与实现
2.1.1 数据访问层设计
数据访问层：
又称为DAL层，有时候也称为是持久层，其功能主要是负责数据库的访问。
简单的说法就是实现对数据表的Select（查询），Insert（添加），Update（更新），Delete（删除）等操作。
2.1.2 实现过程及代码分析
查询、添加、修改、删除的sql语句用法及例句如下：
查询的sql语句：
Select*from表名where条件
例：
select*fromTable_LampRunStatuswhereLampID='"+lampid+"'";
添加sql语句：
insertinto表名（列名）
例：
insertintoTable_LampRunStatus（LampID,Status）values（'"+lampid+"','"+status+"'）";
修改sql语句：
update表名set列名=值where条件
例：
Update Table_CardInformation set LampID='" + lampid + "' where SN='"+sn+ "'";
删除sql语句：
deletefrom表名where条件
例：
deletefromTable_LampRunStatuswhereLampID='"+lampid+"'";
2.2 窗体表示层设计与实现
2.2.1 设计与实现
（1）新建一个项目，命名为WsnRfidLamp，默认窗体为Form1。
（2）在Form1窗体中，添加四个Button控件，分别用于连接协调器、关闭协调器、连接读卡器、关闭读卡器。
添加一个TextBox控件，显示卡中的数据。
绘制完成的窗体如下图所示：
图2-2-1-1系统设置
图2-2-1-2功能演示
图2-2-1-3设备注册
总 结
本次RFID技术及应用实训跟上次无线传感器网络实训的最终目标都是控制智慧城市沙盘系统上面灯光，硬件部分是本次实训制作的13.56MHzRFID读写器，软件部分是上次无线传感器网络实训中，在VisualStudio2005下用C#程序语言开发的控制软件的基础上进行一些增加和修改。
这次实训我们小组四人同样齐心协力，最终完成了刷卡控制智慧城市沙盘系统灯光的控制，当然其中我们组遇到了许多的困难，但是我们并没有放弃，最终胜利的完成了任务，在一盏盏交通灯、别墅灯、花园灯亮起的一瞬间，整个沙盘看上去依然是那么的美丽，我们的组员心情依然也是激动的，美丽的，因为这是我们四人齐心协力第二次实训的成果，只有在自己亲自动手做了，最后实现了才能体会到最后的那份喜悦的心情。
我依然体会到了！
最后必须感谢老师，那么耐心的为我解决问题。
在此向您致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
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