RFID WIFI实习报告常大专用 6.docx
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RFIDWIFI实习报告常大专用6
学号：
10437213
常州大学
硬件实习报告
题目：
Wi-Fi读卡实验
学生：
陈伟
学院（系）：
怀德学院专业班级：
通信101
指导教师：
孙守昌
硬件实习任务书
一、设计题目
Wi-Fi读卡实验
二、设计背景
近年来，现代科学技术的发展日新月异，方便实用性已成为现代人生活和工作更为关注的话题。
与此同时，电子产品越来越向智能化、小型化、人性化、低功耗等方面发展。
许多行业都运用了射频识别技术。
将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。
仓库可以追踪药品的所在。
射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。
射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。
三、设计内容及目标
完成读卡器的硬件设计，掌握Wi-Fi配置，通过Wi-Fi实现远程读卡，熟悉远程读卡概念。
四、进度安排
周次
工作内容
预定目标
18
星期一至星期三图书馆查相关资料；开始准备实习报告初稿。
了解RFID读卡器
星期四至星期五完成硬件设计；
完成硬件设计初稿
19
星期一至星期三进实验室完善硬件设计；
完成硬件设计
星期四至星期五调试；完善实习报告。
完善硬件设计，写实习报告初稿
星期五上午在实验现场进行结果演示及答辩。
完成实习报告
星期五下午交实习报告
结果正确
五、设计时间：
2013年6月24日到2013年7月5日
通信教研室指导教师：
孙守昌_
目录
1、前言1
1.1课题的背景1
1.2课题的目的和意义1
1.3课题的现状与发展趋势1
1.4课题欲解决哪一方面的问题1
2、课题设计2
2.1Wi-Fi读卡器原理、特点、选择依据2
2.1.1Wi-Fi读卡器原理2
2.1.2WI-FI读卡特点与选择依据2
2.2硬件电路设计及描述3
2.2.2MAX232模块4
2.2.37805稳压模块4
2.2.4RFID电路模块4
2.2.5读卡器PCB设计5
2.2.6读卡器3D效果图6
2.3路由器设置6
2.4计算机IP地址设置7
2.5网关主板配置7
2.6Wi-Fi读卡实验8
3、结论10
4、参考文献10
1、前言
1.1课题的背景
RFID，射频微波识别技术，作为物联网的技术基础，在物联网应用的飞速发展下，相关的技术与产业也随之迅速发展，呈爆炸式发展的趋势。
近年来，物联网产业在各地都有越来越热的发展趋势，各地的新的建设都或多或少的采用了物联网的技术。
智能化建筑、智能化医疗、智能化农业、智能化校园、智能化园区、智能化医疗等等，这些新的概念不断地改变我们的生活，在使生活便利的同时，也将物联网的概念带入生活。
随之而来的，是对基础的RFID产业的需求。
RFID技术是物联网发展的基础，RFID产品大量应用在物联网之中，越演越烈的物联网及其推广，是建立在RFID技术的大量应用与RFID产业飞速发展的基础之上。
1.2课题的目的和意义
近二十年来，条形码识别系统在日常生活中得到广泛应用；条形码成本低廉，但由于存储量小且不能改写，在很多情况下已经不能满足需求了。
RFID—Radio-FrequencyIdentification—无线射频识别技术，它是一门独立的将不同的跨学科的专业技术综合在一起，如高频技术、微波与天线技术、电磁兼容技术、半导体技术、数据与密码学、制造技术和应用技术等。
这是本世纪最有发展前途的信息技术之一，已得到世界各国的高度重视并得到广泛开发与应用。
我国推广金卡工程十几年来推动了各类IC卡的广泛应用：
如金融、电信、社会保障、税务、公安、交通建设及公用事业、石油石化、组织机构代码管理等多个领域。
1.3课题的现状与发展趋势
随着物联网的推广，作为其基础的RFID产业也将迎来新一轮的机遇与挑战，就目前的产业形势来看，RFID的相关市场将进一步扩大，其需求也将更加广泛，越来越多的传统行业将对RFID产品产生需求，如传统的物流、食品、印刷、服装等行业，将是RFID产品的潜在用户群。
这些传统的产业目前还在使用的标签多为纸质标签，以条码来标注产品，而RFID技术的发展，给他们提供了新的选择，那就是RFID标签。
据预测，未来5年全球物联网产业市场将呈现快速增长的态势，预计2015年全球市场规模将超过3500亿美元，年均增长率接近25%。
这样的增长态势持续下去，未来10年全球的物联网无疑都将实现数量和质量的飞跃，实现大规模普及和商用，走进普通人家。
1.4课题欲解决哪一方面的问题
（1）标签的问题。
RFID有源标签的性能、可靠性、制造工艺相对比较成熟，但由于其价值昂贵，使用范围受限。
（2）频率选择与使用问题。
射频识别系统使用的频率会直接影响到系统的读写距离、执行的标准以及兼容性等多方面的问题。
（3）射频识读器的功率问题。
美国允许UHF系统识读器的有效发射功率（ERP，EffectiveRadiatedPower）是4w，无源标签可以在3-4米的距离内读到。
欧洲规定ERP不得超过500mw，无源标签的识读距离仅在1米以内。
不同功率的射频识读设备，对运输途中、物资临时集结地和仓库射频识读设备的安装和作业方式带来问题。
（4）信息安全性问题。
射频识别系统所基于的无线信号以“开放”的方式传播和接收，无线电波自身并不能确定敌我。
（5）系统兼容性问题。
只有将射频识别系统和现有的计算机信息系统完全融合在一起，才能发挥RFID的技术优势。
2、课题设计
2.1Wi-Fi读卡器原理、特点、选择依据
2.1.1Wi-Fi读卡器原理
标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签）；计算机是指向路由器的，Wi-Fi主板的网关也是指向路由器的，所以这三者就可以传输数据了。
（见图2-1-1）
图2-1-1Wi-Fi读卡器的原理图
2.1.2WI-FI读卡特点与选择依据
（1）无须布线
Wi-Fi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动办
公用户的需要，具有广阔市场前景。
目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。
健康安全IEEE802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约60~70毫瓦，这是一个什么样的概念呢？
手机的发射功率约200毫瓦至1瓦间，手持式对讲机高达5瓦，而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，是绝对安全的。
（2）组网简单
一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合
既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。
如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。
AP为AccessPoint简称，一般翻译为“无线访问节点”，或“桥接器”。
它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。
有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。
特别是对于宽带的使用，Wi-Fi更显优势，有线宽带网络（ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。
普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。
（3）长距离工作
别看无线WI-FI的工作距离不大，在网络建设完备的情况下，802.11b的真实工作距离
可以达到100米以上，而且解决了高速移动时数据的纠错问题、误码问题，WI-FI设备与设
备、设备与基站之间的切换和安全认证都得到了很好的解决。
2.2硬件电路设计及描述
2.2.1主控模块
将射频芯片读取的数据进行处理，转换将处理得到的信号传送给网管主板上的ARM芯片（见图2-3-1）
图2-3-1控制芯片模块
2.2.2MAX232模块
MAX232芯片是美信公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电（见图2-3-2）
图2-3-2MAX232模块
2.2.37805稳压模块
7805三端稳压集成电路，将8-36V电压输入稳定在5V输出。
（见图2-3-3）
图2-3-37805稳压模块
2.2.4RFID电路模块
Philips公司的MFRC500是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成读卡IC系列中的一员。
该读卡IC系列利用先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。
MFRC500支持ISO14443A所有的层，内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动操作近距离的天线（可达100mm）；接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于ISO14443兼容的应答器信号；数字部分处理ISO14443A帧和错误检测（奇偶&CRC）。
此外，它还支持快速CRYPTOI加密算法，用于验证Mifare系列产品。
方便的并行接口可直接连接到任何8位微处理器，给读卡器/终端的设计提供了极大的灵活性。
MFRC500可方便的用于各种基于ISO/IEC14443A标准并且要求低成本、小尺寸、高性能以及单电源的非接触式通信的应用场合（见图2-3-4）
图2-3-4RFID电路模块
2.2.5读卡器PCB设计（见图2-3-5）
图2-3-6读卡器PCB设计
2.2.6读卡器3D效果图（见图2-3-6）
图2-3-6读卡器3D效果图
2.3路由器设置
（1）打开电脑无线网卡，搜索路由器连接。
（2）打开网页浏览器，在地址栏输入192.168.3.1，出现登陆界面
（3）输入用户名密码（默认都是admin）后将进入路由器设置界面，这时在左侧单击“无线设置”，进行无线网络设置。
（4）设置无线网络名（默认为GainSpanDemo），设置无线信道（默认为11）。
设置完后单击“保存设定”。
（见图3-1-1）
图3-1-1无线网络设置图
2.4计算机IP地址设置（win7为例）
（1）打开网络共享中心
（2）更改适配器设置
（3）右击本地连接“属性”—“Internet版本4（Tcp/Ipv4）”
（4）将“IP地址”改为192.168.3.x（x=2~254）（计算机与无线路由器共同所在网段的IP段），默认网改关为192.168.3.1（网段网关IP）。
（见图3-2-1）。
图3-2-1IPV4配置
2.5网关主板配置
（1）把Wi-Fi模块安插至网关主板的Wi-Fi模块接口上，并把右边开关拔向“ON”，把J11-J14拔向MCU方向，其它模块接口的开关拔向“OFF”。
（2）打开网关主板电源开头，在实验选择界面选择“Wi-Fi”图标，进入Wi-Fi实验界面。
（3）选择“参数设定”进入设置实验（见图3-3-1）。
（4）如果成功进入AT模式会出现参数设定界面（见图3-3-2）。
（5）此时点查看参数可以看见当前网管主板的配置参数，一般都是出厂设置（见图3-3-3）
图3-3-1Wi-Fi实验界面图3-3-2参数设定界面
图3-3-3查看当前参数界面
2.6Wi-Fi读卡实验
（1）把网关主板上的HF接口跟读卡器连接好，在网关主板上把J11-J14开关拔向PC方向，打开主板电源。
（2）打开Wi-Fi模块电源开关，其它模块接口都关闭。
打开网关主板电源开关及读卡器电源开关，进入实验菜单选择界面
（3）选择IS01443A进入实验界面（见图3-4-1）。
（4）此时打开上位机软件的RFID演示软件。
选择“系统设置”进行配置，将通讯方式改成“Wi-Fi”。
选择“确认设置”（见图3-4-2）。
（5）选择“卡片注册”此时点击网管主板上的“RFID”—“1443A实验”—“Wi-Fi”接口，然后打开上位机软件的“开始读取”，此时就能读到我们在写卡片时的卡片号，修改卡片信息，如“门号”、“姓名”、“性别”，点确认注册，此时就将卡片信息写入数据库（见图3-4-3）。
（6）注册成功之后，打开实时演示，将刚才注册的1443A卡片放到读卡器上就能打开注册时相应的门号如图（见图3-4-4）。
图3-4-1RFID演示系统图3-4-2通讯方式配置
图3-4-3卡片注册图3-4-4实时演示
3、结论
3.1运行分析
射频卡片接触到读卡器后，通过读卡器的射频芯片进行加密解密，将数据传送给读卡器上的MCU处理，将处理的数据传送给网管主板上的ARM芯片，ARM再数据通过主板上的Wi-Fi模块传送到路由器，然后传送给电脑上位机软件
3.2遇到的问题及解决方案
问题1：
一开始没有修改路由器的SSID，由于主板上的Wi-Fi只能识别GainSpanDemo这个SSID导致Wi-Fi模块无法与路由器相匹配，使之无法连接。
解决方法：
设置好路由器的SSID，信道，打开无线模式，关掉路由器的密码
问题2：
在设配上位机和主板时，在读卡时要先打开主板上的Wi-Fi接口然后再打开上位机的开始读卡才可以。
解决方法：
注意上位机和主板的操作顺序，先打开网管主板接口在打开上位机软件
问题3：
注意上面的J11—J14方向对不对
将J11-J14拨到PC方向
3.3设计的展望
对以后的物联网及智能家电的开发具有重要意义
参考文献
[1]单承赣，单玉峰，姚磊.射频识别（RFID）原理与应用[M].北京：
电子工业出版社，2012
[2]王渊峰，戴旭辉.AltiumDesigner10电路设计标准教程[M].北京：
科学出版社，2012
[3]石蕾,陈敏雅.RFID系统中阅读器的设计与实现[J].电脑开发与应用,2008,（07）.
[4]钱莹,凌云.RFID中间件设计研究[J].电脑与信息技术,2008,（05）
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