RFID读写器设计

目录目录 (1)摘要 (2)ABSTRACT (4)第一章 RFID简介及系统组成原理 (6)第一节课题研究背景及其意义 (6)第二节 RFID系统介绍 (6)第三节 RFID技术简介 (7)第四节 RFID系统组成及原理 (8)第五节 RFID技术的国内外研究现状及其应用 (9)第二章读写终端的需求分析及系统结构 (10)第一节读写终端的需求分析 (10)一、读写终端的功能分析 (11)二、读写终端的软硬件分析 (12)第二节射频识别系统结构分析 (12)一、RFID读写终端 (13)二、RFID标签 (13)三、无线基站及上位 (15)第三章设计思想和体系结构 (17)第一节读写器设计思想 (17)一、为生产而设计 (18)二、为测试而设计 (19)三、为维护而设计 (19)第二节读写器体系结构设计方案 (20)第四章读写器硬件设计及软件设计 (22)第一节硬件设计 (22)一、硬件整体设计 (22)二、射频模块设计 (24)三、主控模块设计 (25)四、接口模块设计 (27)第二节读写器软件设计 (28)一、射频通信程序设计 (30)二、防碰撞程序设计 (33)三、串口通信程序设计 (34)四、成功案例 (37)致谢 (43)参考文献 (44)附录 (45)一、英文原文 (45)二、英文翻译 (48)RFID读写器设计【摘要】无线射频识别(RFID)是新一代识别技术的代表，被全球高科技领域誉为最有市场前景的技术之一。

它的应用领域非常广泛，包括产品质量安全跟踪、物流仓储管理、零售及供应链管理，航空行李管理、自动化等各个领域。

随着RFID技术研究的不断深入和应用逐步拓展，RFID中间件将企业级中间件技术延伸到RFID领域，是处于硬件系统和应用系统之间的一类软件，它的功能主要包括屏蔽RFID设备的多样性和复杂性、实现对标签数据的处理、集成应用系统，能够为后台业务系统提供强大的支撑。

本文结合软硬件协同设计的思想和在设计中的体会，提出了关于读写器的设计思想和读写器的体系结构。

915MHz_RFID读写器的设计与实现
近年来，射频识别（RFID）技术在物联网、供应链管理、仓储物流等领域得到了广泛的应用。

为了满足不同应用场景的需求，本文设计并实现了一种915MHz_RFID读写器。

首先，我们对915MHz_RFID读写器的硬件进行了设计。

该读写器采用了915MHz的射频模块，以实现对RFID标签的读写功能。

采用高频段的射频模块可以实现较远距离的读取和写入操作。

此外，读写器还配备了一块LCD显示屏，用于显示读取到的标签信息和操作状态。

为了保证读写器的稳定性和可靠性，我们还设计了稳压电源和保护电路。

其次，我们对读写器的软件进行了开发。

读写器的软件主要包括两个部分：上位机软件和嵌入式软件。

上位机软件负责与读写器进行通信，发送读写指令并接收读取到的标签信息。

嵌入式软件负责控制射频模块的工作，实现对标签的读写操作。

为了提高读写器的性能和稳定性，我们采用了多线程技术，使得上位机软件和嵌入式软件可以并行运行。

最后，我们对设计的读写器进行了实验验证。

实验结果表明，该读写器具有较好的性能和稳定性。

它可以在较远距离范围内读取和写入标签信息，并且能够准确地显示读取到的标签信息和操
作状态。

此外，读写器的读写速度较快，能够满足实际应用的需求。

综上所述，本文设计并实现了一种915MHz_RFID读写器。

该读写器具有较好的性能和稳定性，能够满足不同应用场景的需求。

未来，我们将进一步优化读写器的设计，提高其性能和功能，为RFID技术的应用提供更好的支持。

RFID设计方案概述RFID（Radio Frequency Identification）射频识别技术是一种通过无线电波实现对物体进行识别与追踪的技术。

它广泛应用于物流、零售、医疗、交通等领域，实现了自动化、高效率的物流管理和智能化的产品追踪。

本文将介绍RFID技术的基本原理，以及一个典型的RFID系统的设计方案。

基本原理RFID系统由两部分组成：标签（Tag）和读写器（Reader）。

标签由芯片和天线组成，用于存储和传输数据。

读写器用于与标签进行通信、读取标签的数据以及写入数据到标签中。

RFID技术基于电磁感应，读写器会向标签发送电磁信号，标签接收到信号后，利用接收到的能量激活，然后向读写器发送数据。

RFID系统设计方案硬件设备1.RFID读写器：选择适合应用场景的RFID读写器，需考虑读取距离、读取速度以及支持的标签类型等因素。

2.RFID标签：选择适合应用场景的RFID标签，需考虑标签的尺寸、存储容量、耐用性以及与读写器的兼容性等因素。

3.天线：天线负责接收和发送无线信号，选择合适的天线类型和尺寸，以确保良好的信号传输质量。

4.RFID中间件软件：中间件软件用于管理和处理RFID系统中的标签数据，包括数据的读取、存储、分析以及与其他系统的集成。

系统架构与流程以下是一个典型的RFID系统的设计方案：1.标签数据编码：将需要追踪的物体附着RFID标签，并将相关数据编码到标签中，例如物体的序列号、批次号、生产日期等。

2.读写器与标签通信：读写器向附近的标签发送电磁信号，标签接收到信号后激活并向读写器发送存储的数据。

3.数据读取与处理：读写器接收到标签发送的数据后，将数据传送给中间件软件进行处理。

中间件软件可对数据进行过滤、分析、存储等操作。

4.数据存储与管理：中间件软件将处理后的数据存储到数据库中，为其他系统提供数据查询和分析功能。

5.业务应用集成：RFID系统的数据可与企业的其他系统进行集成，例如物流管理系统、库存管理系统等。

高频RFID读写器的设计与实现RFID（Radio Frequency Identification）技术已经成为现代物流、供应链管理和智能交通领域中的重要组成部分。

高频RFID读写器作为RFID系统的核心设备之一，其设计与实现对于提高物流运输效率、降低人工成本具有重要意义。

本文将介绍高频RFID读写器的设计原理、硬件组成和软件实现过程，并探讨如何优化读写器的性能和功能。

高频RFID读写器的设计原理是基于无线电信号的传输和接收。

它通过天线向RFID标签发送电磁信号，然后接收标签反射回来的信号，最终将标签的数据传输到计算机系统中进行识别和处理。

在设计高频RFID读写器时，需要考虑天线设计、射频信号处理和通信协议等方面。

首先，天线是高频RFID读写器的重要组成部分。

为了实现较长的传输距离和高效的数据传输，天线的质量和配置需要得到精心设计。

合适的天线材料、形状和尺寸对读写器的性能有很大的影响。

同时，天线的布置和定位也需要考虑到RFID标签的方向性和灵敏度要求，以确保高频RFID读写器能够稳定地读取和写入标签信息。

其次，射频信号处理是高频RFID读写器设计中的重要环节。

射频模块负责将计算机产生的信号转换成天线可以接收和发送的射频信号，并将天线接收到的射频信号转换成数字信号供计算机处理。

在射频信号处理过程中，需要考虑信号的调节、放大、滤波以及与标签的通信协议等因素，以确保读写器能够稳定高效地与RFID标签进行通信。

最后，高频RFID读写器的软件实现是实现功能和性能的关键。

软件部分通常包括驱动程序、通信协议、数据处理和用户界面等模块。

驱动程序用于控制读写器的硬件操作，确保读写器能够正常工作。

通信协议用于与标签进行交互，确保数据的可靠传输和识别。

数据处理模块负责解析和处理读写器读取到的数据，将其提供给上层系统进行进一步处理和应用。

用户界面模块用于提供友好的图形界面，方便用户操作和配置读写器。

在优化高频RFID读写器的性能和功能方面，可以采取多种策略。

UHF RFID读写器的设计与实现摘要：UHF RFID（超高频射频识别）技术在物流、库存管理、智能交通等领域得到了广泛的应用。

为了满足不同场景下对RFID读写器的需求，本文对UHF RFID读写器的设计与实现进行了探讨。

首先介绍了UHF RFID的工作原理和应用场景，然后详细阐述了UHF RFID读写器的硬件设计和软件开发过程。

最后，通过实验验证了UHF RFID读写器的性能和可靠性。

1. 引言UHF RFID技术是一种无线通信技术，可实现对电子标签的读取和写入操作。

随着物联网和智能物流的发展，UHF RFID技术已经被广泛应用于各个领域。

UHF RFID读写器是其中的关键设备，其设计与实现对于提高整个系统的性能和可靠性至关重要。

2. UHF RFID的工作原理和应用场景UHF RFID系统由读写器、天线和电子标签组成。

读写器通过射频信号与电子标签进行通信，实现对标签的读取和写入操作。

UHF RFID技术具有距离远、数据传输快等特点，适用于物流、库存管理、智能交通等领域。

3. UHF RFID读写器的硬件设计3.1 天线设计UHF RFID系统的天线是实现读写器与电子标签之间通信的重要组成部分。

在设计天线时，需要考虑天线的尺寸、形状、阻抗匹配等参数。

合理设计天线可以提高读取范围和读取效率。

3.2 射频模块的选择射频模块是UHF RFID读写器的核心部件，它负责与电子标签进行通信。

在选择射频模块时，需要考虑通信距离、数据传输速率、工作频段等因素，以满足不同场景下的需求。

3.3 软件和硬件接口设计UHF RFID读写器需要与上位机进行通信，传输读取到的数据和接收上位机的指令。

因此，在设计读写器的硬件接口时，需要考虑通信协议和数据格式。

同时，还需要设计相应的软件来实现读写器的控制和数据处理功能。

4. UHF RFID读写器的软件开发4.1 控制程序设计控制程序是UHF RFID读写器的核心部分，它负责控制射频模块的工作、读取电子标签的数据以及向上位机发送数据。

支持多协议的RFID读写器设计与实现全球物联网（IoT）的快速发展使得RFID（Radio Frequency Identification）技术变得越来越重要。

RFID技术利用无线电波通过无线电频率来识别和跟踪物体。

随着RFID技术在各个行业的广泛应用，对支持多种协议的RFID读写器的需求也越来越大。

本文将讨论支持多协议的RFID读写器的设计与实现。

一、多协议RFID读写器的重要性现代RFID系统包含许多不同类型和版本的RFID标签和读写器。

由于各种不同的RFID设备使用不同的协议进行通信，支持多协议的RFID读写器变得至关重要。

多协议RFID读写器可以与不同类型的RFID标签进行通信，从而满足不同应用场景下的需求。

二、多协议RFID读写器的设计原则设计支持多协议的RFID读写器时，需要考虑以下原则：1. 协议兼容性：支持主流的RFID协议，如ISO 18000-6C、ISO 15693、ISO 14443等是必要的。

读写器应该能够与不同类型的标签进行通信，并支持不同的标签读写操作。

2. 高性能：RFID读写器应具有高性能的处理能力和快速的读写速度。

它应该能够在高速运动和多标签同时读取的情况下保持稳定的性能。

3. 可扩展性：读写器的设计应具有良好的扩展性，以适应未来的发展需求。

它应该支持软件升级和增加新的协议。

4. 可靠性：读写器应具有高度可靠性和稳定性，以确保长时间的运行和连续的工作。

它应该能够适应恶劣的环境条件，并具备防护措施。

5. 兼容性：读写器应该与主流的设备和软件兼容，以便于与其他系统集成。

应提供标准接口和协议使其与其他设备和系统进行通信。

三、多协议RFID读写器的实现步骤实现一个支持多协议的RFID读写器需要以下步骤：1. 硬件设计：选择合适的射频芯片和天线，设计出符合设计需求的RFID读写器硬件。

射频芯片应支持多种协议，并具备高性能和稳定的工作能力。

天线设计应使其能够达到适当的通信距离和读写范围。

RFID读写器通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。

典型的RFID读写器一般由射频模块、控制单元以及天线组成。

RFID读写器的天线可以内置也可以外置。

RFID系统的组成：RFID电子标签：电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；RFID读写器：读取RFID标签的设备；RFID天线：在标签和读写器之间传递射频信号，天线的设计对读写器的工作性能有影响。

电子标签与RFID读写器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。

RFID读写器参数如下（以AUTOID UTouch为例）：1、8核1.8GHZ 硬件平台，Android 9.0 系统平台。

2、5.2″屏幕，1920*1080 高分辨率，带来优异的视觉体验，全触摸屏设计，操作更简单。

3、标签群读速率>200张/秒；远距读取能力远至15m。

4、支持NFC全协议读取，UHF/HF双频均可采集；搭载专业扫描引擎，集扫描与RFID功能于一身；后置13M变焦摄像头，前置5M，搭配LED闪光灯，清晰图像快速采集。

5、支持2.4G/5G双模Wi-Fi，满足信道干扰严重，漫游能力要求高，须快速回连等需求，在复杂的环境中仍可保证高速稳定的传输；全网通4G，为户外场景应用提供更高速稳定的数据传输。

6、6400mAh可更换电池+内置备份电池，不关机也可更换电池，数据有保障。

RFID读写器的主要功能可以概括如下：1、读取RFID电子标签中储存的信息；2、向RFID电子标签中写入信息；3、修改RFID电子标签中的信息。

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RFID标签天线及读写器设计制造RFID（Radio Frequency Identification）技术是一种使用无线电频率进行数据传输和识别的技术。

它通过将信息存储在RFID标签中，然后使用RFID读写器来读取和写入标签上的数据。

在RFID系统中，天线是非常重要的组成部分，它负责将无线电信号传输到标签并接收标签返回的响应信号。

因此，合理设计和制造RFID标签天线及读写器对于正确识别和读取标签上的信息至关重要。

首先，我们先来看一下RFID标签天线的设计制造。

RFID标签天线通常由导电材料制成，如铜、铝或银，以便良好地传导电流。

RFID标签天线的形状可以是圆形、方形、矩形等，具体的形状取决于应用场景和具体需求。

通常，天线的长度（L）和宽度（W）是设计时需要考虑的重要参数，它们的选择会直接影响到天线的电性能和尺寸。

在设计RFID标签天线时，关键的参数是标签的工作频率。

RFID系统通常采用不同的频段来工作，其中常用的频率包括LF（低频，125 kHz）、HF（高频，13.56 MHz）、UHF（超高频，860-960 MHz）和Microwave（微波，2.45 GHz）。

不同的频段对应着不同的天线尺寸和工作特性。

例如，LF和HF 频段的RFID天线通常较小，而UHF频段的RFID天线通常较大。

此外，天线的劈尔因子（Q factor）也是一个非常重要的参数，它决定了天线的性能和带宽。

一般来说，RFID标签天线的制造过程包括选择导电纸、绘制天线图案、进行蚀刻和测量等步骤。

在选择导电纸时，需要考虑其电导率、厚度和柔韧性等因素。

绘制天线图案时，可以使用传统的印刷技术，如喷墨打印或丝网印刷，以及先进的微细加工技术，如电子束曝光或激光刻蚀。

蚀刻过程是将标签天线图案转移到导电材料上的关键步骤，它可以使用湿式蚀刻或干式蚀刻等方法进行。

最后，需要使用测试设备对标签天线的电性能进行测量和调整，以确保其符合设计要求。

RFID 读写器的设计0 引言射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是利用感应、电磁场或电磁波为传输手段，完成非接触式双向通信，获取相关数据的一种自动识别技术。

射频识别卡最大的优点就在于非接触，因此完成识别工作时无须人工干预，适于实现自动化且不易损坏，可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便。

目前，射频识别技术己经广泛使用，准备接替目前许多人工完成的工作程序。

RFID 技术是一个崭新的技术应用领域，它不仅涵盖了射频技术，还包含了射频技术、密码学、通信原理和半导体集成电路技术，是一个多学科综合的新兴学科。

因此，对 RFID 技术的认识和研究具有深远的理论意义。

随着21世纪数字化时代的到来，基于远程信息化网络管理技术和移动商务的社会需求，RFID 技术智能管理系统将在各个领域中发挥巨大的作用。

RFID 技术正在成为一个新的经济增长点，在全球范围内蔓延开来，研究开发 RFID 技术有着巨大的经济效益和社会意义。

一个典型的 RFID 系统一般由 RFID 标签、读写器以及计算机系统等部分组成。

其中 RFID 标签中一般保存有约定格式的编码数据，用以惟一标识标签所附着的物体。

与传统的识别方式相比，RFID 技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，且操作方便快捷。

能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域，并且认为是条形码标签的未来代替品。

RFID 系统的工作原理框图。

读写器通过天线发送出一定频率的射频信号：当 RFID 标签进入读写器工作场时，其天线产生感应电流，从而 RFID 标签获得能量被激活并向读写器发出自身编码等信息；读写器接收到来自标签的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号；RFID 标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。

论超高频RFID读写器的设计摘要：在国际上运用的较为管饭的识别技术莫过于超高频射频识别系统，该抗干扰性强、穿透性强、读写速度快、标识速度快等优势受到各个领域的青睐，尤其是物流行业。

关键词：RFID；超高频；读卡器引言：RFID技术（Radio Frequency Identification），又被称为无线射频识别技术，是目前全球先进通信技术中的一种。

RFID产业是全球关注的热点产业之一，其中UHF频段RFID系统设计是其中的核心部分，该技术具有尺寸小、抗干扰性强、穿透性强、读写速度快、标识速度快等优势受到各个领域的青睐，尤其是物流行业。

一、读卡器读卡器一般由射频信号处理模块、基带信号处理模块、控制单元以及和外部设备连接的接口模块等组成。

射频信号处理模块主要实现三大功能：一是通过天线发射足够功率的射频电磁波，以激发电子标签并为其提供能量；二是对发射信号进行调制，然后将已调制的信号数据转化为电磁波传送给标签；三是接收并解调来自电子标签的射频信号。

为了处理往来于应答器的两个方向上的数据流，射频信号处理模块有两个不同的信号通道，传送到电子标签中去的数据通过发射电路分支，而来自于电子标签的数据通过接收电路分支处理。

控制单元的主要功能：与上层应用软件进行通信，并执行应用软件发来的命令；控制与电子标签的通信过程；信号的编码与解码。

对于某些特定系统还有以下的附加功能：执行防碰撞算法；对电子标签与读卡器之间要传送的数据进行加密和解密；进行电子标签和读卡器之间双向的身份验证。

二、RFID读写器的硬件设计2.1 RFID读写器的发射部分RFID读写器发射部分工作流程如下：首先，将ARM微处理器的工作频率设定在合适的数值内，锁相环频率合成器便会向功率分配器传输指令进行控制。

功率分配器在接受带传输指令后，便会将信号转化为本振频率（Local Oscillator）的若干分路，将其中的一条分路发送至混频器，另一分路发送至系统的接收电路，接收电路的信号转化为变频的本振信号。

生产线嵌入式RFID终端读写器设计RFID 是射频识别技术(Radio Frequency Identification)的英文缩写，射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，它使用射频电磁波通过空间耦合(交变磁场或电磁场)在阅读器和要进行识别、分类和跟踪的移动物品（物品上附着有RFID 标签）之间实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

RFID 是一种自动识别和数据捕获技术，可以提供无人看管的自动监视与报告作业。

RFID 阅读器的工作原理如下：阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码和相关信息被读取器读取并解码后送回到计算机中进行有关处理，。

识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

高性能的RFID 读写器可以同时识别多个物体。

在工业生产线RFID 系统中，由于生产线现场的工作环境复杂，各类电磁干扰源非常多，采集点的数量多，而通常的RFID 读写器，由于采用单片机为主控制器，运算能力弱，本地不具备数据分析和存储能力，不具备较强的抗干扰能力，对后台系统数据处理能力要求较高，而在工业生产线上，如果直接将所有采集点（通常多达数百点）所读取的信息直接传回服务器，由于要在服务器上进行繁重的数据分析和干扰排除，过大的数据量和计算量很容易造成服务器端的信息堵塞，进而影响系统的稳定性。

所以现有的解决方案往往直接使用价格昂贵的工业PC 机完成前端工作，但这样无疑大大增加了总体的部署成本。

本系统的设计思路见图（1）通过功能强大的RFID 嵌入式终端，直接在本地完成复杂的标签读取，数据纠错，干扰排除，信息提取和数据保存等工作，仅将有效信息通过网络传输给后台服务器，这样就大大降低网络通信的开销，降低了服务器的资源占用，从而提高了系统整体的运行效率，提高了稳定性，增加了业务的灵活性。

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RFID读写器设计杨磊武汉理工大学信息学院，武汉（430074）E-mail : l.yang2007@摘要：近年来RFID技术得到了广泛的应用，本文旨在完成基于ISO14443A标准的射频读写器硬件设计。

文中阐述了有关读写器天线的设计原理，并通过计算求得相关的参数；用仿真软件对外围电路进行仿真和理论计算相结合的方法，选定匹配电路和滤波电路的相关参数。

关键词：RFID技术；天线设计；仿真1.引言RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，是近年来迅速发展并得到广泛应用的热门技术之一。

RFID是一种非接触式的自动识别技术，它利用交变电磁波射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。

电磁感应耦合主要工作在射频源的近场区，能量交换通过空间高频交流磁场感应来进行，符合变压器模型。

这种模式一般适合中低频及近距离场合，典型工作频率有125kHz、225kHz 和13.56MHz，识别距离小于1米。

RFID技术在当今社会生活的各个方面已经或即将扮演重要的角色,将对物品流通等领域带来深层次的变革,进而对社会经济、产业发展以及市场运行等造成深远影响。

RFID已经被广泛应用于需要对物品跟踪或分类管理的任何场合，如商业供应链、生产制造与过程控制、安全认证、门禁系统、商品防伪、物流管理、人员管理、车辆管理、图书档案管理、医疗卫生等众多领域。

2.RFID系统组成及工作原理2.1 RFID系统组成射频识别系统一般由三部分组成：电子标签、读写器和天线。

每个电子标签都有自己唯一的识别码（ID），附着在物体上标识对象。

RFID的无源标签没有内装电池，在阅读器的阅读范围之外时，标签处于无源状态；在阅读器的阅读范围之内时，标签从阅读器发出的射频能量中提取其所需的电能工作。

读写器的作用是把主机的命令通过天线传递给标签，并读取反射回来的信息，从而达到识别标签的目的，再把读取的信息传递给主机。

RFID标签天线及读写器设计制造摘要：本文详细介绍了RFID芯片设计及制造技术；与国际先进水平相比，中国在RFI D芯片设计方面的主要差距；天线设计与制造技术；标签封装技术；RFID读写器设计与制造等。

芯片设计及制造1.1 芯片设计技术按照能量供给方式的不同，RFID标签可以分为被动标签，半主动标签和主动标签，其中半主动标签和主动标签中芯片的能量由电子标签所附的电池提供，主动标签可以主动发出射频信号。

按照工作频率的不同，RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类。

不同频段的RFID工作原理不同，LF和HF频段RFID电子标签一般采用电磁耦合原理，而UHF及微波频段的RFID一般采用电磁发射原理。

不同频段标签芯片的基本结构类似，一般都包含射频前端、模拟前端、数字基带和存储器单元等模块。

其中，射频前端模块主要用于对射频信号进行整流和反射调制；模拟前端模块主要用于产生芯片内所需的基准电源和系统时钟，进行上电复位等；数字基带模块主要用于对数字信号进行编码解编码以及进行防碰撞协议的处理等；存储器单元模块用于信息存储。

目前，发达国家在多种频段都实现了RFID标签芯片的批量生产，模拟前端多采用了低功耗技术，无源微波RFID标签的工作距离可以超过1米，无源超高频RFID标签的工作距离可以达到5米以上，功耗可以做到几个微瓦，批量成本接近十美分。

射频标签的通信标准是标签芯片设计的依据，目前国际上与RFID相关的通信标准主要有:ISO/IEC 18000标准（包括7个部分，涉及125KHz, 13.56MHz, 433MHz, 860－960M Hz, 2.45GHz等频段），ISO11785（低频），ISO/IEC 14443标准（13.56MHz），ISO/IE C 15693标准（13.56MHz），EPC标准（包括Class0, Class1和GEN2等三种协议,涉及H F和UHF两种频段）,DSRC标准（欧洲ETC标准，含5.8GHz）。

摘要射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术是物联网概念中的核心技术之一，相对于低频段的射频识别系统，工作在860MHz--960MHz的超高频段射频识别系统有着读取距离远，阅读速度快等优点，是目前国际上RFID技术发展的热点。

如今高速公路不停车收费的系统在国外已经很成熟，在国内也开始大范围的应用。

因此，研究能远距离、快速、准确识别电子标签的RFID系统意义重大。

本论文结合超高频RFID读写器今年来的最新发展和最新技术，主要介绍了基于EPC Gen2标准的不停车自动收费系统。

本论文主要涵盖了一下工作：1．分析了EPC Gen2标准的技术特点和各项指标，主要介绍了RFID系统的分类和特点，详细了解了整个系统的构成。

2．完成了读写器射频电路以及控制电路的硬件设计，详细介绍了各类防碰撞算法的定义和基本思想。

3．由于在超高频下的电路板印刷中需要充分考虑到EMC（电磁兼容）的问题，基于这一限制，本设计中主要研究了读写器的最新的技术动态帧防碰撞算法并用Matlab 2012 进行了仿真。

关键词：超高频射频识别读写器防碰撞 EPC Gen2标准AbstracRadio Frequency Identification (RFID, Radio Frequency Identification) technology is one of the core concept of networking technology, relative to the low frequency radio frequency identification system, work in 860MHz - 960MHz ultra high frequency radio frequency identification system has a read distance, reading speed, etc., is a hot current international RFID technology.Today, highway toll collection systems in foreign countries has been very mature in the country have begun a wide range of applications. Therefore, the study can be remote, rapid and accurate identification tag RFID systems is significant. This paper combines UHF RFID reader this year's latest developments and latest technology, introduces the non-stop automatic toll collection system based on EPC Gen2 standard. This paper covers a bit of work:1. Analysis of the EPC Gen2 standard technical characteristics and indicators, mainly introduces the classification and characteristics of RFID systems, a detailed understanding of the composition of the entire system.2. Completed the hardware design of the reader's RF circuit and a control circuit, detailing the definitions and the basic idea of all kinds of anti-collision algorithm.3. Since the ultra-high frequency printed circuit board under the need to fully take into account the EMC (electromagnetic compatibility) problems, based on this limited study of the design of the main frame of the latest technological developments reader anti-collision algorithm is carried out with Matlab 2012 simulation.Keywords: UHF、RFID reader、 EPC Gen2 standard 、anti-collision目录引言1第一章 RFID技术的简介 (3)1.1 RFID系统的分类 (3)1.1.1 根据RFID读写器的工作频率可以划分为下述频段 (3)1.2 RFID技术系统的组成 (4)1.3 RFID系统的技术标准 (5)1.3.1 ISO/IEC标准 (5)1.3.2 EPCglobal标准 (6)1.4论文结构安排： (6)第二章 RFID系统的方案设计 (8)2.1 性能指标基本要求 (8)2.2 读写器总体方案设计 (8)2.2.1 RFID读写器的组成结构 (8)2.3 主控器的选择方案 (9)2.3.1 C8051F340 单片机主要特性 (10)2.3.2 C8051F340 单片机的内部结构图 (10)2.4 射频收发芯片选型方案 (11)2.5 RFID的通信标准方案 EPC Gen-2标准 (12)2.5.1 Gen-2使用特性的概述 (12)2.5.2 物理层通信特性 (12)2.5.3 标签的状态机 (13)第三章硬件电路的设计 (15)3.1控制模块硬件电路设计 (15)3.2 射频模块硬件电路的设计 (16)3.3 时钟电路的设计 (17)3.4 USB接口电路 (18)3.5 外部存储电路 (19)3.6 提示电路的设计 (20)3.7 复位电路 (21)3.8 电源电路的设计 (22)第四章系统软件设计 (24)4.1系统程序结构设计 (24)4.1.1系统软件主流程图 (24)4.2 标签防碰撞算法介绍 (25)4.2.1 基于ALOHA的协议 (25)图4-3 时隙算法示意图 (26)第五章系统防碰撞算法仿真实现 (30)5.1动态帧时隙算法工作过程 (30)5.1.1 标签估算方法如下 (30)5.1.2 动态帧时隙防碰撞算法仿真过程 (31)5.1.3 动态帧时隙防碰撞算法仿真流程图 (32)5.2 吞吐量和吞吐率 (32)5.3 动态帧时隙算法的仿真结果 (33)结论35附录36参考文献39谢辞40引言射频识别技术是无线电频率识别的简称，RFID（RFID Radio Frequency Identification）系统常见的频率有低频、高频、超高频和微波等。

RFID读写器的随机接入协议设计随着物联网技术的不断发展，RFID（Radio Frequency Identification）作为一种无线通信技术，在物联网应用中广泛应用。

RFID读写器作为RFID系统的重要组成部分，负责读取和写入RFID标签中的数据。

为了实现高效、稳定的通信，设计一种随机接入协议是至关重要的。

RFID读写器的随机接入协议设计需要满足以下几个重要的内容需求：1. 高效性：协议设计需要保证读写器能够快速识别和响应标签，以提高系统的整体效率。

通过利用随机接入机制，读写器可以减少冲突和等待时间，从而提高通信速率。

2. 公平性：随机接入协议设计还需要确保所有标签都有公平机会被读取或写入。

不同的标签可能处于不同的信道条件下，因此协议设计需要公正地分配网络资源，避免某些标签因为不利的信道条件而无法正常通信。

3. 可扩展性：现实中的RFID系统通常包含大量的标签和读写器，因此协议设计需要具备良好的可扩展性。

协议应该能够适应各种规模的系统，并能够自动调整以适应网络负载的变化。

4. 安全性：在RFID系统中，安全性是至关重要的。

随机接入协议设计需要考虑诸如标签的身份验证、数据加密和防范攻击等安全机制，以确保系统中数据的机密性和完整性。

基于以上需求，可以设计基于ALOHA（Additive Links On-line Hawaii Area）协议的随机接入协议。

ALOHA协议是早期计算机网络中使用的一种随机接入协议，其核心思想是采用随机的方式来访问网络，以降低冲突发生的概率。

在RFID读写器的随机接入协议设计中，可以使用以下步骤：1. 标签响应随机接入申请：当读写器发送接入请求时，附近的标签将随机选择一个时间窗口发送响应。

这可以通过标签内部的随机数生成器来实现。

2. 冲突检测和解决：读写器接收到标签的响应后，会进行冲突检测。

如果有多个标签在同一时间窗口发送响应，将发生冲突。

读写器可以采用冲突解决算法，例如二进制指数退避法，来解决冲突。

摘要射频识别（简称RFID）技术是一种先进的自动识别技术，其通过射频信号自动对目标对象进行相关数据的获取并加以识别。

射频识别系统主要由电子标签和读写器组成，它们之间无需接触就可完成识别和数据读取。

射频识别技术相对于传统的磁卡及接触式IC卡技术具有非接触、阅读速度快、无磨损等特点，已被广泛应用于公共交通、门禁、物联网等众多领域。

针对目前学生自制力差经常逃课，导致荒废学业的问题，本文提出了RFID 考勤管理方案，对学生的考勤进行了系统的管理。

本设计以AT89S52单片机为控制核心，以美国TEMIC公司生产的发射频率为125kHz的射频芯片U2270B为主的射频模块、RS485串口通信模块、存储模块、时钟模块和声光提示电路共同构成了低频读卡器的设计，并应用于学生考勤管理。

本文详细设计了低频读写器的硬件电路，并阐述了各个模块的器件选型及电路设计。

其次，在低频读写器硬件电路的基础上介绍了软件设计的基本思想框架，以及对程序的编写和调试。

关键词：低频读写器；射频识别；考勤管理；U2270BAbstractRadio frequency identification (RFID) technology is an advanced automatic identification technology, rf signal through the automatic identification of target object as well as the related data acquisition. Radio frequency identification system is mainly composed of electronic tag and to read and write, the identification can be completed without contact between them and the data is read. Radio frequency identification technology compared with traditional magnetic card and contact with non-contact IC card technology and fast reading, no wear, has been widely applied to public transportation, access control, Internet of things, and many other fields.Aiming at poor students often skip classes, which leads to the academic waste problem, RFID attendance management scheme is proposed in this paper, on the students' attendance management system. This design with the AT89S52 single chip microcomputer as the core, to the United States TEMIC transmitting frequency is 125 KHZ rf chip U2270B based radio frequency module, RS485 serial communication module, storage module, clock module and acousto-optic hint circuit constitute the design of low frequency card reader, and applied to the student attendance management.This paper designed the hardware circuit of low frequency, speaking, reading and writing, and expounds the components selection and circuit design of each module. Secondly, on the basis of the hardware circuit of low frequency, speaking, reading and writing device on framework, the basic idea of software design are introduced as well as for the writing and debugging of the program.Keywords：Low frequency read/write device; Radio frequency identification; The attendance management;U2270B目录引言 (5)第一章射频识别RFID技术 (6)1.1 射频识别技术概述 (6)1.1.1 射频识别技术的特点及历史 (6)1.1.2 射频识别技术的应用现状及发展方向 (7)1.2 射频识别系统 (8)1.2.1 射频识别系统的构成 (8)1.2.2 射频识别系统的工作原理 (9)第二章 RFID读写器整体设计方案 (10)2.1 学生考勤管理系统的方案设计 (10)2.2 低频RFID读写器的设计方案 (11)2.2.1 RFID读写器的分类 (11)2.2.2 低频RFID读写器的结构 (11)2.2.3 低频RFID读写器的基本功能 (13)第三章低频RFID读写器的硬件设计 (14)3.1 电源电路 (14)3.2 单片机控制电路 (15)3.2.1 器件选型 (15)3.2.2 控制模块电路设计 (16)3.3 射频卡读写电路 (17)3.3.1 器件选型 (17)3.3.2 射频卡读写电路设计 (18)3.4 串行通信电路 (19)3.4.1 器件选型 (19)3.4.2 串行通信电路设计 (20)3.5 时钟电路 (21)3.5.1 器件选型 (21)3.5.2 时钟电路设计 (22)3.6 存储电路 (22)3.6.1 器件选型 (22)3.6.2 存储电路设计 (23)3.7 声光提示电路 (23)第四章低频RFID读写器的软件设计 (25)4.1 通信协议 (25)4.1.1 数据帧格式 (25)4.1.2 CRC校验算法 (25)4.2 数据表达方式 (25)4.3 系统软件工作流程 (25)4.3.1 复位 (25)4.3.2 状态初始化 (26)4.3.3 流程图 (26)结论 (26)参考文献 (27)附录 (28)谢辞 (30)引言射频识别(RFID)技术是一种先进的非接触式自动识别技术,其工作原理是射频信号通过空间耦合(电感或电磁耦合)或反射的传输特性,实现自动对识别物体的识别。