13.56MHzRFID读写器设计与制作

1、RFID技术及应用实训报告二一五年七月一日目录第 1 章RFID 读写器的设计与制作 11.1 读写器组成与分析 11.2 读写器原理图与PCB设计 21.2.1 读写器原理图 21.2.2 读写器PCB设计 51.3 读写器装配与功能测试 51.3.1 装配 51.3.2 功能调试 6第2章RFID上位机软件开发与调试 72.1 数据访问层设计与实现 72.1.1 数据访问层设计 72.1.2 实现过程及代码分析 72.2 窗体表示层设计与实现 72.2.1 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13.56MHz RFID读写器广泛用于校园一通，

2、公交自动收费系统等。读写器 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专串口通信接口电路及电源电路组成。如图1-1所示声光1S示电路单片机最 小条统才 X11 fare 诔写接口 电路天钱皿 配电谿UEB转串口通 信接【1电路电源电略图1-1读写器的组成单片机最小系统由STC89C5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 MFRC5O0勺时钟作为同步系 统编码器和解码器的时基。MF RC5O0勺5,7和29引脚分别为射

3、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13.25MHz RFID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ST

4、C89C5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。4d4U6d _-u5d _ u7D lu 02ELA _lu 任nsCISVCN 彳 U02夕C66COL5COL4COL3 2 10 aaa a ppp pC2 oCC1VP pT T pppo0347COL1TNLI0Q3.ONSEOhr-C35C26C27C2- ELAFP22r 21C图1-2-1-1单片机最小系统电路原理图C3X122.1184MXTAL2(2) Mifare读写接口电路设计Mifare读写接口电路的C4 C5 X

5、2构成振荡电路，提供给 MF RC5O0勺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。U2 DTX2L12.2uHU2 DTX147p匕C1247pC13C9C10PC1147pC1447p匚 r 匚 天线匚匚c

6、U2 DRXL22.2uHR2 820 R C1515pU2 VMIDI 100I100nFR3 2.7k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。VIC5VDD1LETR4你BUZ1图1-2-1-4声光提示电路原理图(5) USB专串口通信接口电路及电源电路设计USB专串口通信

7、接口电路及电源电路原理如图1-2-1-5所示VIN5 VJP3VIN5 VVCCD-D+GND12 R7 27RDMR10R9VIN5 V1.5kVIN5 VD2VIN5 VR61k10uFVIC5VVIN5 VDPDMS1VIC5VC17C2310uFVIN5 VC19U30.1uFFT232BL12345678C18U1 RXD33n F470REEDATAVCCRESETRSTOUT3V3OUTUSBDPRX24 U1_TXD232 21201918DXRTSTTR RCDRR s DD cDDNGNEDVX NER LICCSDx ccv NrTX CVSHS-EES spttEC21

8、27pF171图1-2-1-4USB专串口通信接口电路及电源电路原理图122 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STC89C52I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、MAX23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PCE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

9、），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。132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

10、。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

11、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 s

12、ql 语句用法及例句如下：查询的 sql 语句： Select * from 表名 where 条件例： select * from Table_LampRunStatus where LampID = + lampid + ;添加 sql 语句： insert into表名 （ 列名 ）例： insert into Table_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

13、set LampID= + lampid + where SN=+s n+ ;删除 sql 语句： delete from 表名 where 条件例： delete from Table_LampRunStatus where LampID = + 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Forml。（ 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：叱牙十时row迎敦灯光舸魔理亠庐蘇芒诡祈般却mid営匸盅工尊舷默吉：图2-2-1-1系统设置图2-2-1-2功能演示哈 狂于n眄他_芒=毛汽 壬瘀肆丨加；崭遨薩国L图2-2-1-3设备注册本次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13.56MHz RFID读写器，软件部分是上次无线传感器网络实训中，在Visual Studio 2005 下用C卿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