广西科技大学（筹）
毕业设计（论文）说明书
课题名称 基于单片机的RFID读写器的软件设计
摘 要
射频识别（Radiofrequency identification ，RFID）,又称电子标签（E-Tag），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着RFID技术的进步，RFID应用范围日益扩大，现已涉及到人们日常生活的多个方面，并将成为未来信息社会建设的一项重要技术。因此，研究、设计和开发射频识别系统具有十分重要的理论意义和实际意义。
本文首先分析了射频识别系统的基本原理、研究方向和应用现状。在充分了解了射频识别系统的基本原理、技术特点、相关的国际标准后，进而提出了基于STC11F32XE单片机的射频识别读写器系统设计方案。设计采用MF RC522射频读写模块在STC11F32XE单片机的控制下实现对Mifare卡的读写访问等操作。
硬件部分设计主要包括单片机控制电路设计，射频读写模块设计，天线电路设计，串行通信接口电路设计，声音提示及显示电路设计等。本文主要讨论射频识别读写器的软件设计方法。软件设计包括单片机处理程序，射频收发芯片RC522的基本操作命令、Mifare卡操作程序设计、声音提示及显示部分程序等。论文中系统地叙述了利用软件实现读写器与Mifare卡之间通信所要求的请求应答、防冲撞、选卡、认证、读写等功能模块的实现原理。
关键词：射频识别，读写器，IC卡，STC11F32XE，MF RC522
Abstract
Radio frequency identification (Radiofrequency identification, RFID), also known as electronic tags (e-Tag), a radio frequency signal to the automatic target recognition and access to relevant information technology. With the advances in RFID technology, RFID applications range widening, and now it comes to many aspects of daily life, and will become an important technology of the future information society. Therefore, the research, design and development of radio frequency identification system has very important theoretical and practical significance.
This article first analyzes the basic principles of radio frequency identification technology, research and application status. Fully understand the basic principles of radio frequency identification system, the technical characteristics of the relevant international standards, and then proposed the design of radio frequency identification reader system based on STC11F32XE microcontroller. The design uses the MF RC522 RF reader module under the control of the STC11F32XE microcontroller to read and write access operations on the Mifare card.
The hardware part of the design including the MCU control circuit design, radio frequency reader module design, the antenna circuit design, serial communication interface circuit design, voice prompts and display circuit design. The article focuses on the software design method for radio frequency identification reader. Software design, including the microcontroller handler, the basic operation of the RF base station chip RC522 command, Mifare card design of operating procedures, voice prompts and display part of the program. The paper systematically describes the software required to achieve communication between the reader with Mifare card request response, anti-collision, election card, certification, read and write function module principle.
Key words:RFID, reader, IC card, STC11F32XE, MF RC522
目录
1 绪 论 ...........................................................1
1.1 课题研究的背景与意义 ........................................1 1.2 RFID读写器国内外现状及前景 ..................................1 1.3 本课题主要研究内容及论文主要内容 ............................2
1.3.1 本课题的主要研究内容 ...................................2 1.3.2 论文的主要内容 .........................................3
2 射频识别系统技术及相关理论 .......................................4
2.1 射频识别系统的工作原理 ......................................4 2.2 射频识别系统组成 ............................................4 2.3 射频识别系统的分类 ..........................................5 2.4 读写器的工作原理 ............................................5 3 非接触式IC卡 .....................................................6
3.1 非接触式IC卡--S50 ..........................................6 3.2 非接触式IC卡读写器的国际标准 ...............................6
3.2.1 非接触式IC卡的分类 ....................................6 3.2.2 射频能量与信息接口 .....................................6 3.2.3 初始化和防冲突 .........................................7
4 读写器系统硬件设计 ...............................................8
4.1 单片机控制部分 ..............................................8 4.2 射频处理模块 ................................................9 4.3 天线部分 ...................................................10 4.4 声音提示及显示部分 .........................................10 5 读写器系统软件设计 ..............................................11
5.1 RC522命令集 ................................................11
5.1.1 Tranceive命令 ........................................12 5.1.2 MFAuthent命令 ........................................12 5.2 Mifare卡操作程序设计 .......................................13 5.3 软硬件的联合测试运行 .......................................17
5.3.1下载程序到单片机 ......................................17 5.3.2系统启动测试 ..........................................18 5.3.3系统充值测试 ..........................................19 5.3.4系统扣费测试 ..........................................20 5.3.5系统感应距离测试 ......................................21
总结 ...............................................................22 致谢 ...............................................................23 参考文献 ...........................................................24 附录 ...............................................................25
广西科技大学（筹） 基于单片机的RFID读写器的软件设计
1 绪 论
1.1 课题研究的背景与意义
射频识别技术崛起于上世纪90年代，是一种非接触式的自动识别技术，近年来发展的尖端科技项目。该技术是利用射频信号通过空间耦合实现无接触传递信息，通过所传送的信息达到识别的目的。它的显著优势是非接触式，不需要人工干预就能完成识别过程，自动化程度高、不易损坏；快速且容易操作；此外，射频识别标签不怕油渍，灰尘，污染等恶劣的环境，并能穿透非金属对象进行识别，有非常强的抗干扰能力。射频识别技术与互联网、通讯技术结合，可以实现全世界货物跟踪和信息共享。研究RFID技术，发展RFID产业，对提高社会信息化水平，促进经济可持续发展和改善人民的生活质量，提高公众安全和国防安全等方面产生深远的影响。
近几年，射频识别技术已被广泛应用于世界各地，该技术在美国，日本和欧洲已经达到了非常高的水平，但是中国还处于起步状态，大多数技术成果都是从国外引进。在中国，研究RFID技术已成为社会发展的必然趋势。RFID技术已经逐步发展成为独立跨学科的专业领域,该技术是将大量的来自完全不同的专业领域的技术（例如，高频技术、电磁兼容技术、半导体技术、数据保护和密码学技术、电信技术、制造技术等）综合起来，是一门跨学科的高新科学技术。因此，学习和应用射频识别技术，对建设未来信息化社会有着深远的理论意义。
我国政府于1993年制定的金卡工程实施计划，是一项重大的国家级工程，目的在于加速推动我国国民经济信息化进程，由此，各种自动识别技术的发展及应用非常迅速。现在，射频识别技术作为一项新兴的自动识别技术，将在中国很快普及。典型的射频识别系统由非接触式IC卡，射频识别读写器及其应用系统组成，射频识别读写器是连接非接触式IC卡和应用系统的桥梁，是射频识别应用系统中的重要部件，随着目前形势的发展，射频识别系统要有更高的安全性，因此，设计一种安全，有效的射频识别读写器具有重要的现实意义。
1.2 RFID读写器国内外现状及前景
相较于欧美等发达国家或地区，我国在RFID产业上的发展还较为落后。目前，国内射频识别企业虽然有一定数量，但是没有掌握关键的核心技术，特别是在超高频射频识别方面。从芯片，天线，标签和读写器等硬件产品来看，门槛较低的低频的射频识别技术，在国内发展较早，技术比较成熟，产品广泛应用，处于一个充分竞争的局面；超
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