基于ZLG500的射频识别系统硬件平台设计.doc

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广西师范大学2011届本科生毕业论文（设计）

基于ZLG500的射频识别系统硬件平台设计黑体、三号字，20个字以内

专业：

电子信息工程（应用电子技术方向）学号：

200712608057

学生姓名：

陈振华　指导老师姓名：

黄一平

宋体小四号字

【内容摘要】宋体小四号字，加粗

通过对射频识别技术进行研究和分析，提出了一种以AT89S52单片机为主控核心，ZLG500B射频识别模块为前端射频主电路，通过射频识别技术来对MIFARE1S50非接触式IC卡进行读/写等操作的设计思路。

系统的成功设计使得以ZLG500B模块为核心的射频识别系统的应用开发变得更加便捷，大大缩短了其二次开发应用的周期。

系统具有体积小、功耗低、功能强、人机界面友好、可灵活扩展等特点，可直接应用于实验室门禁系统、食堂饭卡消费系统、热水卡消费系统等日常生活方面，具有广阔的应用前景。

摘要要求说明毕业论文（设计）所研究的内容、目的、实验方法、主要成果和特色，一般200～300字，宋体小四号

【关键词】MIFARE1关键词一般为3－6个，用分号隔开，用宋体小四号字

S50射频卡；ZLG500B；单片机；液晶

1绪论一般另起一页，用“1”“1.1”“1.1.1”等作为每章的标题序号，主章节用四号黑体，段落的行距1.5倍

1.1课题研究背景子标题用宋体小四号黑体

随着正文每一段落的开头空两格，正文用宋体小四号字

现代科技、经济等产业的快速发展，以及人们生活节奏的加快，人们对信息的需求也日益增长。

例如仓库管理、收费站收费管理、物流管理等。

原始的、手工的信息录入方式已经不能适应当代社会的发展趋势并逐渐被淘汰。

而电子技术的迅猛发展可谓让所有的难题迎刃而解。

针对人们对各类信息管理工作方便、准确、迅速的要求，RFID技术应运而生。

RFID技术是一种利用射频信号实现的自动识别技术。

由于具有体积小、存储容量大、寿命长、操作快捷方便等优点，其技术和应用的发展十分迅速。

RFID技术在国外发展非常迅速，RFID产品种类繁多，RFID技术已被广泛应用于商品自动化、工业自动化、交通运输控制管理等众多领域，如交通监控系统、高速公路自动收费系统、停车场管理系统、流水线自动生产管理系统、安检系统、仓库管理系统、动物管理系统等[1]参考文献要求上标，用TimesNewRoman，小四号字

。

在国内，由于RFID技术起步较晚，所以应用领域没有国外那么广。

目前我国RFID技术主要应用于公共交通管理、企业生产管理、校园日常管理等方面，现在很多城市都连续采用了射频公交卡。

另外，我国RFID技术应用最大的项目是第二代公民身份证[2]。

1.2RFID及MIFARE1S50介绍

射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID），又称电子标签（E-Tag）。

基本的RFID系统由三部分组成：

1）标签（Tag）：

由耦合组件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码；

2）读卡器（Reader）：

读取/写入标签信息的设备；

3）天线（Antenna）：

在标签和读卡器之间传递射频信号。

RFID中的电子标签一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。

读卡器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，达到自动识别的目的。

通常读卡器与电脑相连，读卡器将读取到的标签信息传送到电脑进行下一步处理。

MIFARE1S50卡是一种非接触式IC卡。

非接触式IC卡又称射频卡，由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡片内。

非接触式IC卡在一定距离内，可以通过读写器完成数据的读写操作。

MIFARE1S50卡主要技术指标如下[3]：

1、无电源，自带天线，内含有加密控制逻辑和通讯逻辑电路；

2、容量为8K，分为16个扇区，每个扇区分4块，每块16个字节；

3、具有防冲突机制和快速防冲突协议，支持多卡操作，支持多种协议标准；

4、每张卡拥有全球唯一的序列号，其长度为32位。

1.3研究内容及意义

通过对系统进行功能需求分析，综合考虑功耗、体积、可靠性、成本等因素，完成系统的整体设计方案。

系统主要研究内容包括：

RFID和ZLG500B关键技术深入研究、系统硬件电路设计和系统软件设计。

通过这些方面的研究，完成系统要求的功能，最终达到较全面地掌握非接触式IC卡RFID系统设计的基本原理和实现方法。

RFID技术广泛应用于社会的各个领域，其应用可大大提高管理和运作效率，对改善人们生活质量、提高企业经济效益和提升社会信息化水平产生了重要影响。

基于RFID技术如火如荼的发展热潮，系统选择了RFID技术为研究方向，以ZLG500B模块为核心设计了一款射频识别系统。

系统可直接应用于实验室门禁系统、食堂饭卡消费系统、热水卡消费系统等日常生活方面，在这些应用中，本系统都将起到核心作用。

总之，随着人们生活水平的提高和科学技术的不断发展，RFID技术将得到更多的应用，而基于ZLG500B模块为核心的RFID系统将具有更加良好的市场前景。

1.4论文的组织结构

本文介绍了一种基于ZLG500B模块为核心的RFID系统的设计与实现方案，并简要介绍了相关背景、应用及今后的发展前景，具体组织结构如下：

第一章绪论：

主要阐述课题的研究背景、研究内容和研究意义；

第二章系统总体设计：

主要阐述系统的功能和总体方案的选择；

第三章系统的硬件设计：

主要阐述系统硬件电路的分析及实现；

第四章系统的软件设计：

主要阐述系统软件设计及具体实现；

第五章系统测试：

主要阐述系统功能、性能测试和结果分析；

第六章结论：

主要阐述系统设计的功能及创新之处，并给出展望。

2系统总体设计

2.1系统设计要求

2.1.1系统主要功能

系统主要研究的是基于ZLG500B模块的射频识别系统硬件平台设计，其主要包括以下功能：

1、系统可以实现对MIFARE1S50非接触式IC卡进行读/写等操作；

2、系统操作的过程中能正确显示当前的状态并具有报警提示功能；

3、系统设计提供一些完整的软、硬件输入输出接口，方便其二次开发；

4、系统自定义RS-232串口通信格式，能与PC机通信。

2.1.2系统组成

系统是一个多技术融合的技术系统，需要的基础技术包括ZLG500B射频识别模块的操作技术、单片机多机通信技术、单片机与PC的通信技术、EDA技术等。

总体上，系统由ZLG500B模块、单片机控制模块、显示模块和串口通信模块组成。

2.2系统总体设计方案

2.2.1系统设计思路

系统设计遵循先学习后应用、先简单后复杂和先模块后综合的原则。

从系统设计要求来看，系统需要设计一个单片机最小系统，然后根据ZLG500B射频识别模块的数据手册弄懂其工作方式和弄懂官方提供的标准库函数，通过其库函数对ZLG500B模块进行初始化等操作，再利用单片机和PC通过串口实现通信，最后在下位机上设计一个显示当前状态的显示模块。

结合整个系统即可对MIFARE1S50非接触式IC卡进行读/写等操作。

2.2.2系统模块的选取

1）主控制器模块

主控制器采用AT89S52单片机。

AT89S52单片机算术运算能力强，软件编程灵活，另外还具有功耗低、体积小、I/O口丰富和成本低等优点。

2）通信模块

利用RS-232串行通信。

串行通信只需一根数据线就可以传送数据，即数据是一位一位按顺序传送的。

RS-232是一种近距离通信的单端串行通信标准。

RS-232串行通信的最大优点就是成本低和占用I/O口较少。

3）显示模块

采用SMC1602LCD。

SMC1602是字符点阵型液晶显示模块，能显示2行字符，每行能显示16个字符。

SMC1602液晶显示器具有轻薄短小、功耗低、显示稳定、可视面积大、画面效果好、抗干扰能力强等特点。

4）电源模块

电源的性能与系统的性能有着很大的关联性。

系统选择专用电源适配器，适配器输入电压为AC100-240V，50/60HZ;输出电压为DC5V（+/-1V）,电流2A。

5）其它模块

系统使用的RFID模块为ZLG500B，此模块的控制方式是串口控制。

而一块AT89S52单片机只有一个串口，也就是一块单片机并不能解决既要用于控制ZLG500B模块，又要用于和PC机通信。

此时系统的解决方案是利用两块AT89S52单片机，这样就等于拥有两个串口，就可以解决以上的问题。

2.2.3系统的最终方案

通过各个模块的分析和论证，决定系统各模块的最终方案如下：

1、控制模块：

采用AT89S52单片机做主控制器；

2、通信模块：

利用RS-232串行通信；

3、显示模块：

采用SMC1602液晶显示；

4、报警模块：

采用压电式蜂鸣器做报警提醒；

5、电源模块：

采用现成电源适配器。

系统总体方框图如图1所示。

图1系统总体方框图图序与图注要连续标注，如图1、图2、图3……等等，宋体五号字，居中。

图中文字采用宋体小四，采用专用画图工具进行绘制，如visio画图工具

3系统硬件设计

3.1系统硬件组成部分

系统硬件主要由ZLG500B射频模块、AT89S52单片机主控制器模块、1602LCD显示模块、蜂鸣器报警模块和系统电源模块组成。

3.2系统主要单元电路设计

系统单元电路设计主要包括单元电路主要器件介绍、电路设计及工作原理分析和单元的具体实现电路图。

3.2.1ZLG500B模块

ZLG500B模块为非接触式IC卡读写模块，该模块采用最新的PHILIPS高集成ISO14443读卡芯片，能读/写MIFARE1S50卡。

这个器件包括了一个PCB天线和一个标准的UART接口（CMOS电平），可直接受控于主机微处理器。

模块的实物图如图2所示。

图2ZLG500B模块实物图

ZLG500B模块主要性能特征[4]：

1、双层电路板设计，双面表贴，EMC性能优良；

2、采用最新PHILIPS高集成ISO14443A读卡芯片--MFRC500；

3、UART串行接口，能外接RS-232或RS-485芯片；

4、蜂鸣器输出口，能用软件控制其输出频率及延续时间；

5、提供C51函数库，能读写模块中RC500芯片的EEPROM。

ZLG500B模块主要管脚功能描述如表1所示。

表1ZLG500B模块主要管脚描述表序与表注采用宋体五号字，放在表的开头，左对齐

管脚

符号

类型

描述

J2-1

CTRL

输出

控制线输出

J2-2

BZ

输出

蜂鸣器信号输出，平时为高，输出方波或低电平

J2-3

CON485

输出

RS-485控制，平时为低，TXD发送时为高

J2-4

VCC

PWR

电源正端

J2-5

RST

复位

模块复位端

J2-6

GND

PWR

电源负端

J2-7

RXD

输入

UART接收端

J2-8

TXD

输出

UART发送端

ZLG500B模块提供了标准的UART接口，该接口可以与MCU进行串行通信。

本系统设计中ZLG500B模块接线图如图3所示。

图3ZLG500B模块原理图

3.2.2AT89S52单片机

单片微型计算机（singlechipmicrocomputer,SCM）简称单片机，它在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、计时器/计数器、输入输出（I/O）端口等功能部件，这些功能部件通过内部总线相互连接起来。

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位单片机。

使用ATMEL公司高密度非易失性电子技术制造。

其主要性能特征如下：

1、与MCS-51单片机产品兼容，具有多级加密程序存储器；

2、8K字节在线系统可