射频式计费卡系统设计与研究

摘要

近年来，自动识别技术发展迅速，尤其是随着电子技术的高速发展和制造技术的不断进步，采用无线电和雷达技术实现的射频识别技术（RFID-radio frequency identification）发展极为迅速，在物流系统、商业贸易、门禁防盗、识别技术和医学应用等领域中得到了极为广泛地支持和应用。

射频识别是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，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。在国内外射频式IC卡已被广泛应用于公交、地铁等众多的收费系统。

本文章就是针对非接触式射频卡设计的计费系统。文章主要介绍了基于射频识别技术所制作的采用4MHz载波的阅读器与应答器的设计方法和工作原理，以及应答器与阅读器上一对单片机通信的软件实现。

关键词： 射频识别 非接触 阅读器 应答器 4MHz

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

绪论 1

1 系统方案 3

1.1  方案选择 3

1.1.1  功放管的选择 3

1.1.2 应答器至阅读器数据传输方式的选择 3

1.2  总体设计 4

2 资料储备 6

2.1 AT89C2051芯片介绍 6

2.2 CD4511芯片介绍 8

2.3 LM339芯片介绍 9

2.3.1 利用LM339制作的单限比较器电路 10

2.4  有关RFID天线的制作 10

2.4.1  可选的天线 11

2.4.2  天线的阻抗 11

2.4.3  距离 11

2.5 射频识别系统的频率与作用范围 12

2.6 射频识别系统的耦合方式 13

2.7 射频识别系统的耦合方式 14

3 硬件设计 15

3.1 阅读器设计 15

3.1.1 电源模块 15

3.1.2 4MHz载波信号产生模块 16

3.1.3 高频功放模块 16

3.1.4 检波模块 18

3.1.5 比较模块 19

3.1.6  解码模块 20

3.2 应答器设计 21

4 软件设计 22

4.1 应答器发码程序 22

4.2 阅读器解码程序 22

5 问题分析及解决方案 23

结论 25

致谢 26

参考文献 27

附录一  阅读器电路原理图 28

附录二 阅读器pcb版图 29

附录三  应答器电路原理图 30

附录四  应答器pcb版图 31