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※作品类别:毕业设计 >> 单机片毕业设计 >> 基于ARM的电子标签阅读器设计

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摘要：射频识别技术RFID正逐渐被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交运管理、防伪等众多领域，甚至在军事中也开始应用。在RFID系统中，电子标签阅读器是RFID系统构成的主要部分之一。研究性能稳定、功能完善的电子标签阅读器是十分有意义的。
本文重点研究了基于ARM7微处理器的电子标签阅读器系统的硬件和相应软件设计，其中硬件主要包括4大模块：控制模块、射频识别模块、串行通信模块和显示模块。软件设计包括系统初始化模块、通信模块、显示模块以及上位机模块。系统使用INSIDE公司的M210-2G读头为射频读头，采用LPC2210作为控制芯片。设计实现了对电子标签的识别、多组电子标签序列号的循环存储、与上位机的通信等功能。经测试，该阅读器具有电子标签识别率高，数据存储准确，工作稳定和操作简便等优点。

关键词：ARM处理器；RFID阅读器；上位机


Design of the RFID Reader Based on ARM

Abstract: The radio-frequency identification technique RFID is gradually applied in the industry autoimmunization, the commerce autoimmunization, the traffic management, the fake preventing and even in the military affairs. The RFID reader is one of the main parts in RFID system. Research of RFID reader which has steady performance and self-contained functions is very significative.
This paper takes emphases on the research of the RFID reader’s hardware and software design based on the microprocessor ARM7. The hardware includes the following four parts: the control module, the radio-frequency identification module, the serial communication and the RFID reader module. The system uses INSIDE’s M210-2G as the radio-frequency reader, and LPC2210 as the controlling chip.The design has implemented the functions of RFID identification, multiple RFID serial number of cycle storage, Reader and PC communications, and other functions. After testing, the reader has the advantages of high rate of identification labels, accurate data storage, working stable and easy for operation.

Key words: ARM microprocessor, RFID reader, PC












目 录
第1章 绪 论 5
1.1 选题背景 1
1.2 RFID的技术组成 1
1.3 应用前景及国内外研究状况 2
第2章 电子标签阅读器软硬件设计方案 4
2.1 系统硬件设计方案 4
2.2 系统主要芯片与模块介绍 5
2.2.1 微控制器－LPC2210 5
2.2.2 M210-2G非接触式读写模块 7
2.3 系统软件设计方案 7
第3章 电子标签阅读器硬件设计 9
3.1 阅读器电源设计 9
3.1.1 5V稳压电路设计 9
3.1.2 3.3V与1.8V电压产生电路 10
3.2 阅读器串口通信硬件设计 12
3.2.1 RS232协议概述 12
3.2.2 SP3232E芯片简介 14
3.2.3 SP3232E与单片机硬件接口 15
3.2.4 M210-2G读头与LPC2210的硬件接口 16
3.3 阅读器键盘及LED显示电路设计 16
3.3.1 I2C总线协议概述 16
3.3.2 ZLG7290键盘和LED驱动芯片 20
3.3.3 ZLG7290芯片操作指令 22
3.3.4 ZLG7290与键盘，数码管及LPC2210硬件接口 26
3.4 LPC2210外围电路设计 27
3.4.1 复位电路设计 27
3.4.2 系统时钟电路 27
3.4.3 蜂鸣器电路设计 28
第4章 电子标签阅读器软件设计 30
4.1 概述 30
4.2 LPC2210初始化 30
4.2.1 LPC2210堆栈初始化程序 30
4.2.2 LPC2210工作时钟初始化 31
4.2.3 LPC2210串口初始化 31
4.2.4 LPC2210 I2C初始化 32
4.2.5 LPC2210引脚连接 32
4.3 电子标签阅读器主程序设计 33
4.3.1 M210-2G的操作 33
4.3.2 M210-2G应答信号过滤设置 33
4.3.3 数据存储单元设置 33
4.3.4 蜂鸣器控制 34
4.4 程序流程 34
4.4.1 阅读器系统初始化流程 34
4.4.2 阅读器键盘扫描程序流程 35
4.4.3 LED动态扫描显示程序流程 35
4.4.4 M210-2G操作流程 36
4.4.5 LPC2210与上位机通信流程 36
4.5 上位机软件设计 38
4.5.1 MSComm 控件 39
4.5.2 串口数据接收 39
4.5.3 串口数据发送 40
4.5.4 上位机软件界面 40
第5章 系统调试与结果 41
5.1 阅读器显示与键盘测试 41
5.2 蜂鸣器测试 41
5.3 M210-2G读头与LPC2210通信测试 41
5.4 阅读器与上位机软件的通信测试 42
结论 45
致谢 46
参考文献 47

附录 47

第1章 绪 论
1.1 选题背景
RFID是Radio Frequency Identification 的缩写, 即射频识别。一种非接触式的自动识别技术, 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据, 识别的距离可达几十厘米至几米, 且根据读写的方式, 可以输入数千字节的信息, 同时, 还具有极高的保密性。
RFID电子标签是一种突破性的技术：第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能逐个识别。此外，电子标签储存的信息量也非常大。
RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签, 操作快捷方便，工作无须人工干预, 可工作于各种恶劣环境。其应用范围十分广泛, 主要有生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费 、防伪等。
尽管目前RFID领域里还存在着一些问题，但RFID仍然是一项绝对值得期待的技术。据ABI估计，到2008年，RFID电子标签、阅读器和相关软件与服务的销售额有可能达30亿美元之巨。
1.2 RFID的技术组成
RFID是一种采用射频技术的非接触式自动识别技术，其工作原理是：标签进入感应区域后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能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（即Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号, 阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
一套完整的RFID系统主要由标签、天线和控制器组成，而一套完整的RFID应用方案则是由RFID系统、系统控制设备和信息层软件构成的，其相关的技术分为基础、控制和应用三个层面。
基础层面主要解决RFID系统内部的信息交换问题，其中包括标签芯片的设计、加工及封装工艺，天线与标签的作用原理，控制器的编码方式以及控制器与天线间的通信方法等。可以说，这个层次是RFID系统应用的基础与支撑。标签根据是否需要电源可以分为有源和无源两种，其中有源标签一般体积比较大，但是可以支持比较长的感应距离，而无源标签一般则体积小，适合于作用距离比较近的场合。另外，根据不同的用途，还有耐高温、薄膜式等各种特殊用途的标签。天线和标签的作用方式则有电磁耦合、电磁感应、微波和光学等若干种，它们有不同的频率，通信速度和通信距离，可以满足不同的用途。
控制层面主要解决不同环境下RFID系统与上层控制系统的信息交换问题。这个层面在工业使用环境下尤其常见，而在商业用途中，由于可以直接实现应用层软件与RFID系统的通信，所以并不是必需的。在工业使用环境下，如汽车制造业中，往往是多种控制系统并存，它们为了各自特定的目的一起协调工作。在引进RFID系统后，某些控制系统需要读取RFID系统提供的相关信息来进行工作，并需要将新的加工信息追加到RFID系统当中去，这就需要实现控制系统与RFID系统之间的通信问题，而这就是本层面的核心课题。目前流行的解决方法是双方同时提供某种标准接口（如DeviceNet、ProfiBus等）进行通信，或者利用RFID系统提供的通信指令，通过串口通信的方式来实现。
应用层面也可以称为信息层，主要利用后台软件完成对信息的进一步分析、判断与处理，包括数据跟踪、数据挖掘和信息分析、处理及共享等内容，这也是RFID技术跃升为所谓的“物联网”的重要前提之一。由于可以对标签内的信息进行重新写入，因此RFID不再是一个静态固定的货物标识，而是反映了货物与货主之间的互动关系，并且RFID的互动作用又使得RFID与企业和社会之间能够保持联系。从这个意义上讲，RFID代表了现代工业社会对物资生产、运输、销售到消费的全方位信息处理及服务过程。
点击数：334  录入时间：2008/6/20 【打印此页】 【返回】