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        基于RFID的電子儲物箱設(shè)計與制作

        2017-03-06 09:01:13魏承樸
        環(huán)球市場 2017年35期
        關(guān)鍵詞:射頻卡讀寫器射頻

        魏承樸 張 倩 韓 竹

        北方工業(yè)大學(xué)

        1 引言

        近幾年,射頻識別技術(shù)應(yīng)用急劇增長,物聯(lián)網(wǎng)和EPC(產(chǎn)品電子代碼)的概念逐步流行,RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的應(yīng)用更是有無限的可能,隨之而來的是對RFID 技術(shù)的關(guān)注聚焦。與傳統(tǒng)保險箱相比,電子儲物箱能更安全地,便捷地存儲人們的物品,利用有限倉儲和物流資源,更高效率地進(jìn)行物流倉儲管理,更保險地存儲重要商業(yè)機(jī)密等。

        2 RFID電子儲物箱系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)

        2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計和實現(xiàn)

        本系統(tǒng)為基于RFID的電子儲物箱設(shè)計與實現(xiàn),根據(jù)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能,整個系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計分為系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計和工作流程,硬件選型,以及各個模塊功能和硬件介紹。此電子儲物箱系統(tǒng)的硬件模塊主要由分為:射頻模塊,微控制器模塊,4*4鍵盤模塊,LCD顯示模塊和電磁鎖及其驅(qū)動電路模塊。整個系統(tǒng)硬件框圖如圖2.1所示。

        圖2.1 服務(wù)器端功能框圖

        2.2 讀卡器模塊設(shè)計與實現(xiàn)

        本設(shè)計選用MFRC 522讀卡器模塊,MFRC522讀寫器模塊兼容Mifare1系列射頻卡,能夠?qū)ζ溥M(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。Mifare卡和讀寫器的通信必須要滿足一定的規(guī)則,即協(xié)議。Mifare卡的工作流程如下:

        1,首先讀寫器發(fā)送射頻信號來尋找在讀卡器射頻磁場范圍內(nèi)的射頻卡,如果在此范圍內(nèi)有支持的電子標(biāo)簽類型,那么電子標(biāo)簽對讀寫器做出應(yīng)答。

        2,然后進(jìn)行防沖突機(jī)制,讀寫器磁場范圍內(nèi)如果有多個支持的電子標(biāo)簽,讀寫器會進(jìn)行防沖突,根據(jù)每張卡的唯一序列號,選定其中一張卡。

        3,選定之后,雙方都需要進(jìn)行三輪的驗證,保證彼此都是合法的。射頻卡要保證讀寫器的合法性,讀寫器要保證射頻卡的合法性。

        4,驗證完成后,讀寫器可以順利地對卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀后者寫操作,也可以對其數(shù)據(jù)進(jìn)行運算(加1減一操作)。

        3 RFID電子儲物箱系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)

        3.1 軟件模塊設(shè)計與實現(xiàn)

        系統(tǒng)軟件部分主要分為以下模塊:初始化模塊、主程序模塊、狀態(tài)機(jī)模塊、鍵盤掃描模塊、溫度顯示和掃描模塊以及顯示模塊。各個模塊實現(xiàn)相應(yīng)的功能,主程序根據(jù)狀態(tài)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)的切換實現(xiàn)各個功能的切換[1]。

        1,初始化模塊主要負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的初始化操作,整個系統(tǒng)上單復(fù)位后,先初始化操作,這是一般單片機(jī)系統(tǒng)都要進(jìn)行的,之后執(zhí)行后續(xù)程序。

        2,主程序模塊是整個程序的核心,將各個模塊整合在一起。

        3,狀態(tài)機(jī)模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)各個狀態(tài)之間的切換,主要實現(xiàn)如下狀態(tài)的轉(zhuǎn)換:密碼門狀態(tài)的轉(zhuǎn)換和對應(yīng)顯示的切換,開關(guān)箱狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,復(fù)位操作。

        4,鍵盤掃描模塊是采集用戶的輸入,將用戶的按鍵信息送入單片機(jī)進(jìn)行處理,單片機(jī)進(jìn)行判斷實現(xiàn)開關(guān)門和密碼的管理功能,同時單片機(jī)按要求進(jìn)行系統(tǒng)的顯示部分。

        5,溫度采集和顯示模塊主要實現(xiàn)本系統(tǒng)當(dāng)前的溫度的采集和數(shù)據(jù)處理。

        6,顯示模塊主要通過LCD1602顯示屏實現(xiàn)系統(tǒng)顯示功能,時鐘計時顯示和用戶輸入狀態(tài)以及溫度顯示。

        3.2 射頻模塊設(shè)計與實現(xiàn)

        3.2.1 射頻讀寫模塊設(shè)計

        讀寫操作主要是根據(jù)指令集來實現(xiàn)。射頻讀寫模塊主要實現(xiàn)對射頻卡數(shù)據(jù)的讀取或者寫入。主要分為以下四個步驟:第一步,尋卡。第二部,防沖撞處理。第三步,選卡。第四步,讀寫卡。讀寫卡之前需要進(jìn)行認(rèn)證。這里主要用到讀卡[2]。

        3.2.2 射頻卡授權(quán)管理

        在實際應(yīng)用中,還可以加入上位機(jī)進(jìn)行控制,將讀寫器和上位機(jī)進(jìn)行連接,實現(xiàn)對卡的授權(quán)管理功能。當(dāng)需要增加新的成員或者刪除以往成員時,可以進(jìn)行添卡和注銷卡操作[3-4]。

        4 結(jié)論

        本文設(shè)計和制作了基于RFID的電子儲物箱,本文完成的工作如下:首先研究了有關(guān)RFID系統(tǒng)的一些基本知識,介紹了系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理,系統(tǒng)存在的問題。分析了儲物箱和RIFD系統(tǒng)目前的研究現(xiàn)狀:發(fā)展過程、重點應(yīng)用場景、優(yōu)缺點分析、目前的問題。然后分析了系統(tǒng)的需求,確定了RFID電子儲物箱的基本功能,從刷卡或輸入密碼開鎖到管理功能,再到顯示功能。緊接著分別從軟件和硬件分別介紹了整個系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。本RFID的電子儲物箱,有著相較于指紋型的儲物箱的優(yōu)勢,雖然安全性沒有么高,但是成本優(yōu)勢明顯,識別準(zhǔn)確率高,非常適合大規(guī)模地進(jìn)行推廣和繼續(xù)研發(fā)。相信RFID技術(shù)以后一定能夠讓我們的生活更智能,更方便。

        [1]楊艷,傅強(qiáng).從零開啟大學(xué)生電子設(shè)計之路[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2014

        [2]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(第四版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010。

        [3]徐科軍 傳感器與檢測技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004。

        [4]徐愛鈞.STC15增強(qiáng)型8051單片機(jī)C語言編程與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2014.10,101-168

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