鉆具出入庫自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p><b>　　1.1背景1</b></p><p>　　1.1.1傳統(tǒng)管理模式的弊端1</p><p>　　1.1.2 RFID技術(shù)的崛起1</p>

2、<p>　　1.2目的和意義2</p><p><b>　　1.2.1目的2</b></p><p><b>　　1.2.2意義2</b></p><p>　　1.3RFID技術(shù)的主要應(yīng)用2</p><p>　　1.4主要工作和任務(wù)3</p><p>&l

3、t;b>　　2相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)介4</b></p><p>　　2.1RFID技術(shù)4</p><p>　　2.1.1讀寫器4</p><p>　　2.1.2電子標(biāo)簽5</p><p>　　2.1.3應(yīng)用軟件系統(tǒng)6</p><p>　　2.2MF RC5006</p><p&g

4、t;　　2.2.1MF RC500簡(jiǎn)介6</p><p>　　2.2.2MF RC500特性8</p><p>　　3系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)9</p><p>　　3.1系統(tǒng)總體架構(gòu)9</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)可行性分析9</p><p>　　3.1.2系統(tǒng)架構(gòu)10</p><p>

5、;　　3.2硬件設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.2.1USB通訊及電源模塊設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.2.2天線模塊設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2.3微控制器設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3.1主程序設(shè)計(jì)14</p><p>

6、　　3.3.2顯示屏程序設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.3.3ISO14443標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議程序設(shè)計(jì)21</p><p><b>　　4系統(tǒng)測(cè)試23</b></p><p><b>　　5結(jié)論26</b></p><p><b>　　致 謝28</b></p>

7、<p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　附 錄30</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1背景</b></p><p>　　在當(dāng)今的社會(huì)里，石油作為我們國家發(fā)展

8、不可缺少的能源，對(duì)世界上的每個(gè)國家來說都有著舉足輕重的地位。隨著鉆井市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，我們對(duì)鉆井技術(shù)的要求也越來越高，與此同時(shí)，我們對(duì)鉆具的保護(hù)就要求更加嚴(yán)格。但是，在傳統(tǒng)的管理模式中，管理員很難做到對(duì)每一種鉆具一對(duì)一的管理，導(dǎo)致許多鉆具因?yàn)楦鞣N原因“不翼而飛”，或者磨損得比較嚴(yán)重，甚至導(dǎo)致人們因?yàn)閷?duì)鉆具的使用情況不熟悉而釀成不堪設(shè)想的后果。除此之外，在現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的社會(huì)里，RFID技術(shù)作為一種新崛起的高新技術(shù)進(jìn)入我們的社會(huì)

9、生活中，給我們帶來了巨大的方便。所以，將RFID技術(shù)應(yīng)用到我們的鉆具管理模式中已經(jīng)成為了鉆進(jìn)市場(chǎng)中的一種迫切需求。將RFID技術(shù)和IC卡系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合就形成了非接觸式IC卡系統(tǒng)的產(chǎn)物。早期的IC卡是接觸式的，有許多缺點(diǎn)，包括接觸磨損，效率低，難維護(hù)等問題。而新的鉆具管理模式就是采用非接觸式的IC卡系統(tǒng)，相比早期的IC卡系統(tǒng)來說，具有操作方便，抗干擾強(qiáng)，可靠性高，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　1.1.1傳統(tǒng)

10、管理模式的弊端</p><p>　　目前，在國內(nèi)鉆井市場(chǎng)日益激烈的情況下，人們對(duì)鉆具的管理要求也越來越嚴(yán)格。然而，傳統(tǒng)的鉆具管理模式實(shí)行鉆具定隊(duì)管理。人們?yōu)榱斯?jié)約成本，時(shí)間等一系列因素，要求無論鉆井隊(duì)伍在遇到什么樣的鉆井深度和井身機(jī)構(gòu)的情況下，都只使用一套鉆具，將全部自認(rèn)為最好的鉆具混在一起形成一套鉆具，而不考慮鉆具之間的配合是否合適。傳統(tǒng)的管理模式導(dǎo)致許多好的鉆具不能合理的利用，甚至許多鉆具磨損得更加嚴(yán)重，使鉆

11、具在用的過程中失效，導(dǎo)致事故的發(fā)生。此外，沒有對(duì)這些鉆具進(jìn)行跟蹤分析，很可能導(dǎo)致許多鉆具在使用的過程中或者在使用后就不見了，下次再需要的時(shí)候又要浪費(fèi)時(shí)間來對(duì)這套鉆具進(jìn)行配套。</p><p>　　1.1.2 RFID技術(shù)的崛起</p><p>　　隨著社會(huì)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)漸漸進(jìn)入我們的社會(huì)生活中，其中射頻識(shí)別技術(shù)作為這些識(shí)別技術(shù)中的一種新型技術(shù)，在國內(nèi)市場(chǎng)中迅速崛

12、起，被譽(yù)為未來取代條形碼標(biāo)簽最具潛力的技術(shù)。近年來，RFID技術(shù)帶來的產(chǎn)品不斷的進(jìn)入到我們的社會(huì)生活中，其中非接觸式的IC卡系統(tǒng)就是一個(gè)顯著地例子。門禁系統(tǒng)，食品溯源，博物館應(yīng)用，上海世博會(huì)門票等一系列產(chǎn)物都與該技術(shù)有著密不可分的關(guān)系。</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)已被確定為中國戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)之一，而射頻識(shí)別技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最關(guān)鍵的技術(shù)，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，射頻識(shí)別技術(shù)也將得到很好的利用。</p>

13、<p><b>　　1.2目的和意義</b></p><p><b>　　1.2.1目的</b></p><p>　　為了使鉆具資源得到合理的利用，使鉆具的生命周期更長(zhǎng)，新的鉆具管理模式取代傳統(tǒng)的鉆具管理模式是勢(shì)在必行的。只有用新的管理模式對(duì)這些鉆具做到“一對(duì)一”的管理，以及跟蹤分析，才能更好地利用這些資源。只有新的管理方式才能跟上鉆井

14、市場(chǎng)飛速發(fā)展的步伐。此外，RFID技術(shù)已經(jīng)漸漸進(jìn)入我們的社會(huì)生活中，將該技術(shù)應(yīng)用到鉆具的科學(xué)化管理中也是我們油田事業(yè)發(fā)展的一種標(biāo)志。</p><p><b>　　1.2.2意義</b></p><p>　　基于RFID技術(shù)的鉆具出入庫自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)不僅可以科學(xué)化地管理油田鉆具，同時(shí)也是我們將RFID技術(shù)應(yīng)用到我們社會(huì)生活中的一個(gè)具體的實(shí)踐。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不僅可以方便管理

15、員對(duì)石油鉆具的管理和保護(hù)，還可以將該系統(tǒng)應(yīng)用到其他行業(yè)中。設(shè)計(jì)和開發(fā)出的檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)加快我們的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和RFID技術(shù)的推廣應(yīng)用都有非常重大的意義。</p><p>　　1.3RFID技術(shù)的主要應(yīng)用</p><p>　　隨著人們對(duì)RFID技術(shù)的不斷嘗試和使用，射頻識(shí)別技術(shù)的理論知識(shí)得到豐富和完善，在人們生活中應(yīng)用越來越多。由于不同頻段的RFID產(chǎn)品有著不同的特性，因此不同頻段的RFID應(yīng)用到

16、不同的領(lǐng)域中。</p><p>　　首先是低頻段的RFID主要應(yīng)用的領(lǐng)域有：</p><p><b>　　畜牧業(yè)的管理系統(tǒng)；</b></p><p>　　自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)和車輛管理系統(tǒng)；</p><p>　　自動(dòng)加油系統(tǒng)的應(yīng)用；</p><p>　　門禁和安全管理系統(tǒng)等。</p><

17、;p>　　其次是高頻段的RFID主要應(yīng)用的領(lǐng)域有：</p><p>　　圖書管理系統(tǒng)的應(yīng)用；</p><p><b>　　智能貨架的管理；</b></p><p>　　服裝生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用；</p><p>　　固定資產(chǎn)的管理系統(tǒng)等。</p><p>　　最后是超高頻段的RFID

18、主要應(yīng)用的領(lǐng)域有：</p><p>　　供應(yīng)鏈上的管理和應(yīng)用；</p><p>　　集裝箱的管理和應(yīng)用；</p><p>　　航空和鐵路包裹的管理和應(yīng)用；</p><p>　　后勤管理系統(tǒng)的應(yīng)用。</p><p>　　1.4主要工作和任務(wù)</p><p>　　本課題做的基于RFID技術(shù)的鉆具出入

19、庫的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主要是以STC89C54RD+單片機(jī)作為微控制器，以射頻識(shí)別技術(shù)為核心的系統(tǒng)，系統(tǒng)中采用的是飛利浦公司中的MF RC500芯片作為整個(gè)射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀寫器。不僅涉及到了該系統(tǒng)的總體架構(gòu)，系統(tǒng)工作原理，以及對(duì)硬件的設(shè)置，軟件的編程，產(chǎn)品的調(diào)試。設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)不僅可以識(shí)別卡的型號(hào)，也就是鉆具的名稱，還能識(shí)別鉆具卡的ID，相當(dāng)于鉆具的編號(hào)。還可以利用應(yīng)用軟件管理系統(tǒng)對(duì)該識(shí)別卡進(jìn)行讀或?qū)懙牟僮?。該系統(tǒng)主要是利用USB接口供電，同樣

20、是利用USB接口與應(yīng)用軟件系統(tǒng)連接通信。本設(shè)計(jì)最后能夠達(dá)到的系統(tǒng)指標(biāo)主要有：</p><p>　　顯示系統(tǒng)：能夠在LCD顯示屏上看到鉆具卡的信息；</p><p>　　識(shí)別卡的信息：當(dāng)識(shí)別卡進(jìn)入到系統(tǒng)的工作范圍內(nèi)時(shí)，顯示屏上能夠正確顯示卡的型號(hào)（鉆具名稱）和ID（鉆具編號(hào)）。</p><p>　　唯一性：兩張不同的卡進(jìn)入到系統(tǒng)的工作范圍內(nèi)時(shí)，卡的型號(hào)（鉆具名稱）可以

21、相同，但是卡的ID（鉆具編號(hào)）不能夠一樣。</p><p>　　讀寫識(shí)別卡信息：可以利用應(yīng)用軟件系統(tǒng)對(duì)識(shí)別卡進(jìn)行讀和寫的操作。</p><p>　　設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要涉及到技術(shù)難點(diǎn)主要有：</p><p>　　STC89C54RD+單片機(jī)作為微控制器的程序設(shè)計(jì)；</p><p>　　讀寫器與電子標(biāo)簽通信標(biāo)準(zhǔn)的程序設(shè)計(jì)；</p>&l

22、t;p>　　應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；</p><p>　　該系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢后，與不同的應(yīng)用軟件系統(tǒng)相連接可以將之投入到不同的行業(yè)中。該系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用到石油鉆井市場(chǎng)中，還可以應(yīng)用到食品溯源，倉庫管理，小區(qū)停車等。</p><p><b>　　2相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　2.1RFID技術(shù)</b>&l

23、t;/p><p>　　RFID技術(shù)是射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency IDentification）的簡(jiǎn)稱，又稱電子標(biāo)簽，是一種通信技術(shù)，可以通過無線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，是一種非接觸式通信的典型例子。一般可以分為低頻（125K~134.2K），高頻（13.56MHz），超高頻等技術(shù)。一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)主要包括三個(gè)方面：讀寫器，電子標(biāo)簽，以及天線。除此之外，一般還要在PC機(jī)上建立一個(gè)應(yīng)用軟

24、件系統(tǒng)，主要是用來對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。</p><p>　　圖 2.1 讀寫器與電子標(biāo)簽的通信</p><p><b>　　2.1.1讀寫器</b></p><p>　　RFID讀寫器又被成為“RFID閱讀器”，通過射頻識(shí)別信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，不需要人工的操作，可以識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體以及可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行操

25、作更加簡(jiǎn)單方便。RFID讀寫器通過天線與電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的讀操作和寫操作。如今的社會(huì)上有著許多種讀寫器，主要可以分為低頻讀寫器，高頻讀寫器，超高頻讀寫器，雙頻讀寫器（所謂的雙頻讀寫器就是指該讀寫器可以支持兩種協(xié)議的讀寫），防爆讀寫器等。射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展到如今的地步，有許多種芯片可以制成不同的讀寫器。本課題研究的是利用飛利浦公司的MF RC500芯片制作的可以支持ISO14443A標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的讀寫器。一般的讀寫器可以

26、包括手持式的讀寫器和固定式的讀寫器。現(xiàn)如今不同的RFID讀寫器出現(xiàn)在社會(huì)的不同領(lǐng)域中，超市中的食品保護(hù)，門禁系統(tǒng)的人員識(shí)別，停車場(chǎng)的車子的保護(hù)和防盜等，發(fā)揮著不同的作用。</p><p>　　圖 2.2 社會(huì)上的各種讀寫器</p><p><b>　　2.1.2電子標(biāo)簽</b></p><p>　　這里的電子標(biāo)簽是指純粹的標(biāo)簽，常常又被叫做智能

27、標(biāo)簽。電子標(biāo)簽也是一個(gè)芯片，該芯片不僅內(nèi)部存有天線，芯片中還存儲(chǔ)著能夠識(shí)別目標(biāo)的信息。RFID標(biāo)簽具有很多種優(yōu)點(diǎn)，包括存儲(chǔ)的信息量大，信息接收傳播性強(qiáng)，非常持久，種類繁多等。甚至現(xiàn)在有些電子標(biāo)簽具有讀寫的功能，能夠非常及時(shí)地更新標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。RFID電子標(biāo)簽在制作時(shí)具有唯一的卡片序列號(hào)，而且該序列號(hào)無法復(fù)制，不可能出現(xiàn)兩張一模一樣的RFID電子標(biāo)簽，所以該標(biāo)簽具有很強(qiáng)的防偽性。電子標(biāo)簽還具有防沖突性，因?yàn)橐粋€(gè)RFID讀寫器經(jīng)常在同時(shí)訪問多

28、個(gè)電子標(biāo)簽，不會(huì)因?yàn)槎鄠€(gè)標(biāo)簽而數(shù)據(jù)發(fā)生沖突而改變。</p><p>　　電子標(biāo)簽根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的種類。首先根據(jù)工作頻率可以分為低頻電子標(biāo)簽，中高頻電子標(biāo)簽，超高頻和微波電子標(biāo)簽；其次根據(jù)其電能消耗可以分為有源式電子標(biāo)簽和無源式電子標(biāo)簽；最后還可以根據(jù)其應(yīng)用可以分為物流標(biāo)簽，圖書標(biāo)簽，防金屬標(biāo)簽等。</p><p>　　圖 2.3 常見的電子標(biāo)簽</p><p

29、>　　2.1.3應(yīng)用軟件系統(tǒng)</p><p>　　移動(dòng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)就相當(dāng)于是一個(gè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)，而本次課題設(shè)計(jì)的上位機(jī)測(cè)試軟件就是一個(gè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)，由于時(shí)間的關(guān)系，該軟件系統(tǒng)不是自己設(shè)計(jì)的，是在網(wǎng)上尋找的一個(gè)射頻讀卡器的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，所以在功能上與本課題涉及到的鉆具沒有太大的關(guān)系，但是這并不關(guān)系到讀寫器與應(yīng)用軟件系統(tǒng)的通信，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)都是參照該應(yīng)用軟件來設(shè)計(jì)的，所以制作的硬件設(shè)備基本上能夠與該軟件

30、系統(tǒng)進(jìn)行通信，甚至使用其功能。對(duì)于不同的領(lǐng)域，RFID將發(fā)揮不同的作用，所以也需要不同的應(yīng)用軟件系統(tǒng)來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。</p><p>　　一卡通服務(wù)：擁有一人一卡一序列號(hào)，錢包初始化，充值，扣錢等功能；</p><p>　　考勤管理：用戶名稱，打卡時(shí)間，打卡次數(shù)等功能；</p><p>　　倉庫管理：管理員登錄，物品名稱，出入情況等；</p><

31、;p>　　校園圖書館管理：用戶名，借閱時(shí)間，借閱書籍等功能；</p><p>　　門禁系統(tǒng)管理：用戶名，用戶權(quán)限，用戶地址等功能；</p><p>　　2.2MF RC500</p><p>　　MF RC500是飛利浦（Philips）公司中應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成讀卡IC系統(tǒng)中的一員，該讀卡IC系列利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在

32、13.56MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。此外，MF RC500還支持ISO14443A所有的層。該芯片內(nèi)部包括并行微控制器接口，雙向。方便的并行接口可以直接與任何8位微控制器相連接，這樣可以給讀卡器和終端的設(shè)計(jì)提供更多的靈活空間。該芯片相對(duì)于其他的芯片來說，應(yīng)用范圍更加廣泛，資料更加齊全，更適合做本次設(shè)計(jì)的讀寫芯片。</p><p>　　2.2.1MF RC500簡(jiǎn)介</p><

33、;p>　　MF RC500是飛利浦公司制造的芯片之一，它包括了32個(gè)管腳信息，64個(gè)寄存器及其并行接口。首先其32個(gè)管腳主要有三種類型，分別是輸入型，輸出型，電源型。包括中斷請(qǐng)求，兩個(gè)發(fā)送器，片選，讀，寫，電源，數(shù)據(jù)總線，地址線，接收器等。每個(gè)引腳都有自己的功能，正是這些引腳的選擇不同，才會(huì)體現(xiàn)出該芯片的功能。</p><p>　　圖 2.4 MF RC500管腳配置</p><p>

34、;　　其次該芯片內(nèi)部包含了64個(gè)寄存器。主要包括了命令和狀態(tài)，控制和狀態(tài)，發(fā)送器和編碼器控制，接收器和編碼器控制，時(shí)序和信道冗余，F(xiàn)IFO定時(shí)器和IRQ腳配，RFU,測(cè)試控制等八頁寄存器，每頁都有八個(gè)寄存器。不同的寄存器的位和標(biāo)志的狀態(tài)是不一樣的，這主要取決于它們的功能。</p><p>　　表 2.1 寄存器位的狀態(tài)和設(shè)計(jì)</p><p>　　最后該芯片還支持并行接口。MF RC500支

35、持與不同的微處理器直接接口，可與個(gè)人電腦的增強(qiáng)型并口直接相連。該芯片還支持許多種并口信號(hào)，包括獨(dú)立的讀和寫選通信號(hào)，共用的讀和寫選通信號(hào)，帶握手的共用讀和寫選通信號(hào)。</p><p>　　表 2.2 芯片支持的并口信號(hào)</p><p>　　2.2.2MF RC500特性</p><p>　　本次設(shè)計(jì)之所以選擇該芯片作為讀寫芯片，正是因?yàn)樵撔酒鄬?duì)于其他的芯片來說，其

36、獨(dú)有的特性更加適合本次設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　擁有唯一的序列號(hào)；</b></p><p>　　集成有64字節(jié)的收發(fā)FIFO緩存器；</p><p>　　集成了編碼調(diào)制和解調(diào)解碼的收發(fā)電路；</p><p>　　天線驅(qū)動(dòng)電路僅需要少量的外圍元件，可以近距離操作（100mm）;</p><p&

37、gt;　　非常靈活的中斷處理等。</p><p>　　正是因?yàn)樵撔酒哂羞@些特點(diǎn)，用MF RC500非常容易設(shè)計(jì)TYPE A型的讀寫器。</p><p><b>　　3系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　一個(gè)好的課題設(shè)計(jì)不僅需要有好的程序設(shè)計(jì)思想，還需要適合的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，也需要適當(dāng)?shù)木帉懗绦虻能浖抡嫫?，燒寫器。本次設(shè)計(jì)的軟件

38、設(shè)計(jì)主要采用的是Keil作為編寫程序的軟件，主要生成Hex文件，然后通過STC_ISP_V488向硬件中燒寫程序，其中STC_ISP_V488是一款專門燒寫STC89系列單片機(jī)的軟件。整個(gè)設(shè)計(jì)的編程語言主要采用的是C語言，雖然大多數(shù)單片機(jī)開發(fā)使用的是匯編語言，但是匯編語言有一定的缺點(diǎn)：程序的可讀性和可移植性比較差，而且編寫的程序周期長(zhǎng)，調(diào)試非常困難。然而C語言就不一樣了，C語言是一門國際通用的編程語言，具有較好的可讀性和可移植性。除此之

39、外，Keil編程軟件是一個(gè)51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，該軟件中包括了C編譯器，宏匯編，連接器，庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器。在該軟件中用C語言來編寫程序可以做到事半功倍的效果，是本設(shè)計(jì)選擇軟件的不二之選。在課題設(shè)計(jì)的過程中，除了使用這些必要的編程軟件外，我還使用了一個(gè)輔助軟件Source Insight 3.5，該軟件可以關(guān)聯(lián)整個(gè)系統(tǒng)使用的所有程序，而且能分析你的源代碼并在你工作的同時(shí)動(dòng)態(tài)維護(hù)它自己的符號(hào)數(shù)據(jù)</p&

40、gt;<p><b>　　3.1系統(tǒng)總體架構(gòu)</b></p><p>　　3.1.1系統(tǒng)可行性分析</p><p><b>　　微控制器的選擇：</b></p><p>　　對(duì)于一般的基于RFID做的射頻讀卡系統(tǒng)，在選擇微控制器的時(shí)候可以有兩種方案：C51單片機(jī)中的STC89系列和FPGA。兩者相比較而言：前

41、者算術(shù)功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，容易我們掌握；后者集成度高，成本也偏高。雖然后者處理速度快，但本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)這方面也沒有太大的要求。</p><p><b>　　讀卡芯片的選擇：</b></p><p>　　通過對(duì)市場(chǎng)上部分讀卡芯片的調(diào)研，飛利浦公司的RC500芯片是高整合的13.56MHz非接觸IC卡讀寫芯片，而且支持ISO14443A協(xié)議，還具有合適的并

42、行接口，非常適合與微控制器連接。</p><p>　　通信接口以及供電選擇：</p><p>　　射頻讀卡系統(tǒng)與應(yīng)用軟件系統(tǒng)的通信一般有兩種情況：一種是直接采用串口進(jìn)行通信，另一種是用USB接口與CH341芯片連接組成串口的功能進(jìn)行通信和供電。現(xiàn)在有很多PC機(jī)沒有串口，采用第二種方法就能夠解決PC機(jī)沒有串口的尷尬。</p><p>　　通過以上三點(diǎn)的選擇，最后確定了

43、整個(gè)系統(tǒng)是以STC89C54RD+作微控制器，讀寫器芯片選擇RC500芯片，采用USB轉(zhuǎn)串口的方式進(jìn)行通信和供電，最后通過顯示屏顯示出來。</p><p><b>　　3.1.2系統(tǒng)架構(gòu)</b></p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)是以射頻識(shí)別技術(shù)為核心，電子標(biāo)簽中擁有存儲(chǔ)芯片和耦合模塊，讀寫器中包括了耦合模塊，高頻模塊，控制模塊和接口單元。其中耦合模塊就是指讀寫器與電子標(biāo)簽

44、之間通過天線進(jìn)行耦合，通信；高頻模塊是讀寫器在不斷地向周圍發(fā)射無線電波；控制模塊主要就是以STC89C54RD+為主的微控制器；接口單元就是指USB接口和CH341芯片組成的串口通信和供電。</p><p>　　圖 3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)的工作原理是：</p><p>　　讀寫器通過發(fā)射天線向外發(fā)射特定頻率的無線電載波信號(hào)。</p&

45、gt;<p>　　當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入到讀寫器的有效工作區(qū)域范圍內(nèi)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而激活能量，電子標(biāo)簽被激活，使電子標(biāo)簽將自身編碼信號(hào)通過內(nèi)置的射頻天線發(fā)送出去。</p><p>　　讀寫器的接收天線接收到電子標(biāo)簽發(fā)出的調(diào)制信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部的天線調(diào)節(jié)器將信號(hào)傳送到讀寫器的信號(hào)處理模塊。</p><p>　　經(jīng)過解調(diào)和解碼后，將有效信息發(fā)送給移動(dòng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。</p>&

46、lt;p>　　移動(dòng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算識(shí)別該電子標(biāo)簽的身份，針對(duì)不同的設(shè)定作出相應(yīng)的處理和控制，最后發(fā)送指令信號(hào)給讀寫器完成最后的讀操作和寫操作。</p><p><b>　　3.2硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1USB通訊及電源模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的USB接口有著非常重要的作用，首先

47、整個(gè)系統(tǒng)的電源是靠USB接口與PC機(jī)相連接，給系統(tǒng)供給5V的電源；其次整個(gè)系統(tǒng)還是靠USB接口與PC機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與上位機(jī)之間的通信。現(xiàn)如今有許多PC機(jī)沒有串口，將CH341芯片應(yīng)用到單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)將USB接口轉(zhuǎn)為串口的方法，可以解決一些PC機(jī)沒有串口的尷尬。在異步串口方式下，CH341提供發(fā)送使能，串口接收就緒等交互式的速率控制信號(hào)以及常用的MODEM聯(lián)絡(luò)信號(hào)，用于將普通的串口直接升級(jí)到USB總線。</p><

48、p>　　CH341是一個(gè)USB總線的轉(zhuǎn)接芯片，一般來說，該芯片有四個(gè)功能用途。通過USB總線提供異步串口、打印口、并口以及常用的2線和4線等同步串行接口。</p><p>　　在異步串口方式下，CH341提供串口發(fā)送使能，串口接收就緒等控制信號(hào)，以及常用的MODEM聯(lián)絡(luò)信號(hào)，用于將普通的串口設(shè)備直接升級(jí)到USB總線。</p><p>　　在打印口方式下，CH341主要用于將普通的并口

49、打印機(jī)直接升級(jí)到USB總線。</p><p>　　在并口的方式下，CH341主要用于在不需要單片機(jī)/DSP/MCU的環(huán)境下，直接輸入輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　　最后，CH341還可以支持一些常用的同步串行接口，如2線接口和4線接口。</p><p>　　圖 3.2 CH341芯片的主要功能</p><p>　　要想CH341芯片能夠?qū)崿F(xiàn)將

50、USB接口轉(zhuǎn)換為串口的功能，有幾個(gè)引腳的連接是非常重要的。</p><p>　　TXD和RXD引腳：這兩個(gè)引腳是與微控制器STC89C54RD+的TXD和RXD引腳相連接，實(shí)現(xiàn)微控制器控制讀寫器與測(cè)試應(yīng)用軟件的通信。</p><p>　　19號(hào)引腳：TEN#.只有當(dāng)該引腳必須接地的時(shí)候，芯片才能夠向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)然這個(gè)引腳是由微控制器控制的，當(dāng)微控制器有空閑接收的數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)⒃撘_設(shè)置

51、為低電平就可以了。</p><p>　　7、8號(hào)引腳：這兩個(gè)引腳都是連接在USB接口上的，兩者都是輸入類型的引腳，其中7號(hào)引腳作為中斷請(qǐng)求輸入，上升沿有效；8號(hào)則是自定義通用輸入。</p><p>　　除此之外，在該模塊中還設(shè)計(jì)了一個(gè)開關(guān)，用來控制整個(gè)系統(tǒng)的電源開關(guān)。</p><p>　　3.2.2天線模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　為了能夠使

52、讀寫器可以向外發(fā)射無線電載波信號(hào)和接收電子標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)，所以必須在讀寫器內(nèi)部設(shè)置天線模塊。而且為了使天線能夠最大功率傳輸，天線的芯片的輸入阻抗必須和天線的輸出阻抗匹配。一般來說，天線可以分為全向天線和方向性天線。對(duì)于倉庫管理鉆具的標(biāo)簽來說，應(yīng)該避免使用全向天線，使用的是方向性天線，方向性天線具有更少的輻射模式和返回?fù)p耗的干擾等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)大多數(shù)的RC 500芯片來說，都是低功耗設(shè)計(jì)，因此電子標(biāo)簽和天線之間的耦合系數(shù)必須滿足一定的值，不能相

53、差太大，一般不能低于0.3。下表是當(dāng)電子標(biāo)簽與天線之間的耦合系數(shù)為0.3的情況下，天線大小與距離之間的關(guān)系表。</p><p>　　表 3.1 天線大小與距離的關(guān)系表</p><p>　　為了能夠使天線能夠最大功率的傳輸信息，天線模塊的設(shè)計(jì)要考慮到幾個(gè)主要的物理參量。包括磁場(chǎng)強(qiáng)度，最佳天線直徑，近場(chǎng)耦合，調(diào)諧，電感的估算，天線的品質(zhì)因數(shù)等。經(jīng)過事實(shí)證明：對(duì)于圓形線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度來說，當(dāng)較大的

54、天線在較遠(yuǎn)的距離處可以呈現(xiàn)出較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度。至于最佳天線直徑，每一個(gè)讀寫器都有自己適合的天線最佳直徑，并不是天線直徑越大越好，也不是越小越好，而是在合適的直徑上。然而實(shí)際中的電路設(shè)計(jì)大部分都可以等效成一個(gè)R-L-C諧振電路，本課題設(shè)計(jì)的天線電路就是這樣的。</p><p>　　天線主要包括了濾波器，接收電路，天線匹配電路，和天線線圈。天線獲取信號(hào)后通過天線匹配電路傳到RC 500芯片的RX引腳，然后再經(jīng)過該芯片內(nèi)

55、部的處理，通過并行接口發(fā)出數(shù)據(jù)。此外，RC 500芯片的TX1，TX2，DVSS,TVSS,AVSS,WMD等引腳都是與天線模塊相連接的。這些引腳都有自己的功能，其中TX1，TX2引腳主要起到天線驅(qū)動(dòng)器的功能，有輸出緩沖的作用；DVSS,TVSS,AVSS起到電感隔離的作用，而WMD引腳則是模擬參考電壓。</p><p>　　由于現(xiàn)實(shí)所設(shè)計(jì)的大部分天線模塊的電路都可以等效成一個(gè)R-L-C諧振電路，所以可以將所有的

56、天線模塊等效成一個(gè)如圖3.3這樣的等效電路。其中R為TX1和TX2之間天線線圈的電阻消耗，C為線圈與TX1和TX2之間的電容消耗，L為天線線圈電感。</p><p>　　圖 3.3 天線線圈等效電路</p><p>　　整個(gè)等效電路是將電容C和天線線圈電路并聯(lián)，所以可以看成是一個(gè)振諧電路，振諧頻率就是13.56MHz,其值是由湯姆遜公式得來的：</p><p>　　

57、從（1）式子中可以看出頻率f與LC有關(guān)。</p><p>　　一般來說，讀寫器設(shè)備與天線之間的連接方式有兩種。一種是適用于射頻模塊和天線之間的距離比較近的系統(tǒng)，采用直接匹配的天線；另一種是距離較長(zhǎng)的系統(tǒng)，采用50歐匹配的天線。本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)就是采用的第一種，直接匹配的天線。</p><p>　　而且在整個(gè)讀寫器中，其工作頻率是由一個(gè)13.56MHz的石英晶體發(fā)出的，在工作過程中會(huì)產(chǎn)生高次

58、諧波，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)在射頻模塊的發(fā)送端口TX1、TX2引腳和地TVSS，DVSS之間引入一個(gè)濾波器電路。如圖3.6所示：其中L1和L2均為1.1uH,兩個(gè)電容為47uH。</p><p>　　讀寫器的天線有很多種形狀，但常見的只有兩種形狀，就是圓環(huán)形和矩形的。本次課題的設(shè)計(jì)就是采用矩形的天線線圈。</p><p>　　3.2.3微控制器設(shè)計(jì)</p><p>　　本

59、次課題設(shè)計(jì)采用的是用STC89C54RD+來作微控制器，主要完成了數(shù)據(jù)的采集，處理，存儲(chǔ)和控制整個(gè)硬件電路。本次設(shè)計(jì)采用STC系列單片機(jī)作微控制器，是因?yàn)樵撓盗械膯纹瑱C(jī)相對(duì)于其他系列的單片機(jī)有一定的優(yōu)勢(shì)。STC系列單片機(jī)可以降低成本，提升性能，原有程序可以直接使用，硬件無需改動(dòng)。而且使用時(shí)，直接使用STC_ISP工具直接將HEX文件燒寫進(jìn)去即可，非常簡(jiǎn)單。</p><p>　　STC89C54RD+單片機(jī)中將可用

60、的Data flash(EEPROM)的地址分成了64個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)，一般最好只用128字節(jié)以下。</p><p>　　微控制器STC89C54RD+和MF RC500芯片的主要引腳連接有：</p><p>　　兩者的/RD,/WR引腳相連接，來控制讀操作和寫操作；</p><p>　　兩個(gè)芯片的/CS相連接，控制整個(gè)系統(tǒng)的片選。</p>

61、<p>　　微控制器的P00(AD0)到P07(AD7)與P10到P17引腳同時(shí)連接在RC 500芯片的D0到D7上，采用地址數(shù)據(jù)復(fù)用方式的連接方式。</p><p>　　此外兩個(gè)芯片的ALE,RST,IRQ也是連接的，分別有地址鎖存控制信號(hào)，復(fù)位，中斷請(qǐng)求等功能，在整個(gè)微控制器中有非常重要的作用。</p><p><b>　　3.3軟件設(shè)計(jì)</b><

62、/p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)除了硬件設(shè)計(jì)之外，軟件設(shè)計(jì)也是相當(dāng)?shù)闹匾?。本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面，包括主程序設(shè)計(jì)，顯示屏程序設(shè)計(jì)，ISO14443標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議程序設(shè)計(jì)。其中主程序中主要包括了系統(tǒng)的初始化，相應(yīng)上位機(jī)的各種命令；顯示屏程序設(shè)計(jì)主要包括寫命令，寫數(shù)據(jù)，初始化，顯示不同卡型號(hào)的數(shù)據(jù)；ISO14443標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議程序設(shè)計(jì)主要包括尋卡，防沖撞，選卡，與上位機(jī)相對(duì)應(yīng)進(jìn)行操作。</p><

63、;p>　　3.3.1主程序設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的主程序包括兩種情況，一種是帶有顯示屏的，另一種是沒有顯示屏的。其中帶有顯示屏的是讓讀寫器主動(dòng)尋卡，只有當(dāng)卡進(jìn)入到讀卡器的工作范圍內(nèi)時(shí)候，整個(gè)上位機(jī)才正常工作；而沒有顯示屏的是讓讀寫器被動(dòng)尋卡。在帶有顯示屏的情況下，整個(gè)上位機(jī)先是默認(rèn)的ISO14443A協(xié)議，然后再在顯示屏上出現(xiàn)歡迎界面。然后讀卡器開啟天線，掃描是否有電子標(biāo)簽進(jìn)入到讀卡器的工作范圍

64、內(nèi)，并且執(zhí)行防沖撞函數(shù)，如果掃描到電子標(biāo)簽就顯示卡的類型（鉆具名稱），然后再顯示卡的序列號(hào)（鉆具卡的ID）。在主程序設(shè)計(jì)中還包括了與上位機(jī)中的程序的功能的相對(duì)應(yīng)，由于整個(gè)設(shè)計(jì)采用的上位機(jī)是已經(jīng)設(shè)計(jì)好的軟件，所以在主程序設(shè)計(jì)中就必須編寫與上位機(jī)功能相對(duì)應(yīng)的功能函數(shù)。因此，主程序中的設(shè)計(jì)大部分是與上位機(jī)的功能有關(guān)的，單片機(jī)中的程序主要包括了系統(tǒng)初始化，MF RC500芯片初始化，響應(yīng)上位機(jī)發(fā)送的天線命令，響應(yīng)上位機(jī)的驗(yàn)證A卡秘鑰的命令，響應(yīng)

65、上位機(jī)的讀卡命令，響應(yīng)上位機(jī)的寫卡命令，以及串行中斷，接收上位機(jī)的數(shù)據(jù)等函數(shù)。</p><p>　　圖 3.4 主程序流程圖</p><p>　　從圖3.4可以看出整個(gè)主程序的流程圖，這里的開始主要是指給硬件供電，打開電源，系統(tǒng)初始化，芯片初始化后一個(gè)延時(shí)函數(shù)，這個(gè)延時(shí)時(shí)間非常短，基本上可以忽略不計(jì)，然后再是顯示屏初始化，顯示屏顯示歡迎界面。然后通過尋卡來判讀是否有鉆具卡進(jìn)入到讀寫器的工作

66、范圍內(nèi)，如果沒有鉆具卡，則繼續(xù)處于尋卡狀態(tài)；如果掃描到鉆具卡的存在，顯示屏則顯示鉆具卡的名稱和ID，而且上位機(jī)可以接收到鉆具卡的序列號(hào)，上位機(jī)可以對(duì)鉆具卡進(jìn)行操作。最后判斷卡是否移開，如果鉆具卡移開，讀寫器又處于尋卡狀態(tài)，如果沒有移開，顯示屏仍然顯示鉆具卡的信息，不再尋卡。</p><p>　　主程序的設(shè)計(jì)模塊主要可以分成三個(gè)模塊來實(shí)現(xiàn)：初始化模塊，主要包括系統(tǒng)初始化，顯示屏初始化，芯片初始化，以及默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

67、；顯示屏模塊，主要是調(diào)用顯示屏模塊中的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)在顯示屏上顯示鉆具卡的名稱和ID;上位機(jī)功能模塊，主要是用switch case結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)上位機(jī)功能函數(shù)的調(diào)用。</p><p>　　圖 3.5 主程序結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　首先是初始化模塊包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）系統(tǒng)初始化，用的是InitializeSystem（）來表示。該函數(shù)主要用來實(shí)

68、現(xiàn)兩個(gè)功能：</p><p>　　功能一：設(shè)置整個(gè)系統(tǒng)的寄存器狀態(tài)，主要包括了TMOD,PCON,SCON等寄存器狀態(tài)的設(shè)置。</p><p>　　功能二：波特率的設(shè)置，本次設(shè)計(jì)的波特率設(shè)置為19200，用TH1=TL1= BOUND19200來表示。</p><p>　　顯示屏初始化，用的是initial_LCD（）來表示。在顯示屏初始化中主要實(shí)現(xiàn)了五個(gè)功能：&l

69、t;/p><p>　　功能一：設(shè)置顯示屏與單片機(jī)的連接為并口，用PSB=1表示；</p><p>　　功能二：在屏幕初始化過程中，必須要清屏，用WriteCommand（0x01）表示；</p><p>　　功能三：設(shè)置8字節(jié)界面，用WriteCommand（0x30）表示；</p><p>　　功能四：整體顯示設(shè)置，用WriteCommand（

70、0x0c）表示；</p><p>　　功能五：輸入方式設(shè)置，光標(biāo)右移，地址位加1，而且是整體右移。用WriteCommand（0x06）表示；</p><p>　?。?）初始化RC500芯片，用的是Rc500Ready（）來表示。用一個(gè)變量status來記錄是否有卡的到來，先要設(shè)置該變量為復(fù)位RC500的函數(shù)PcdReset（）。然后用MI_OK來代表卡，當(dāng)status不等于MI_OK的時(shí)

71、候，繼續(xù)賦值status為PcdReset（），就是繼續(xù)復(fù)位。只有當(dāng)status等于MI_OK的時(shí)候，蜂鳴器發(fā)出一聲響聲，燈亮一下。用BELL = 0，redled = 0來表示。</p><p>　　（4）整個(gè)系統(tǒng)默認(rèn)使用的是typeA協(xié)議的卡，用PcdConfigISOType( 'A' )來表示，然后蜂鳴器再響一聲表示讀卡成功。</p><p>　　其次是主函數(shù)中調(diào)用

72、顯示屏模塊函數(shù)來實(shí)現(xiàn)顯示屏的顯示：</p><p>　　（1）顯示屏初始化顯示：“西南石油大學(xué)計(jì)科，請(qǐng)刷鉆具卡！”。調(diào)用12864.c文件中的DisplayLcd（）來實(shí)現(xiàn)；</p><p>　?。?）顯示鉆具卡的名稱：調(diào)用尋卡函數(shù)RequestA（）來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　在該函數(shù)中用一個(gè)status來標(biāo)記是否有卡的存在，然后用do while來進(jìn)行判斷，如

73、果有鉆具卡的存在，調(diào)用底層文件ISO14443A.c文件中的尋卡函數(shù)PcdRequest（）函數(shù)，并且賦值給status。然后送顯示卡類型的函數(shù)disCardTYPE（）。</p><p>　　底層文件ISO14443A協(xié)議中的尋卡函數(shù)主要有兩個(gè)參數(shù)變量，第一個(gè)參數(shù)變量表示的是尋卡的方式，通常情況下有兩種情況，第一種是用0x52表示尋所有符合ISO14443A協(xié)議的卡，第二種是用0x26表示尋未進(jìn)入休眠狀態(tài)的卡。

74、第二個(gè)參數(shù)變量表示的是卡的類型，其中0x0400就表示石油鉆桿類型的卡片。</p><p>　?。?）顯示鉆具卡的ID：直接調(diào)用顯示屏文件12864.c中的函數(shù)disCardID（）來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　最后一部分也是本次設(shè)計(jì)最重要的一部分之一，就是上位機(jī)功能模塊的實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　首先用偽代碼的形式來表示整個(gè)系統(tǒng)是怎么讓上位機(jī)實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通信的

75、。</p><p>　　If（接收上位機(jī)指令的標(biāo)志）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　接收上位機(jī)指令的標(biāo)志=0；//表示單片機(jī)接收到上位機(jī)的指令。</p><p>　　Switch（接收到的命令碼）</p><p><b>　　{</b></

76、p><p>　　Case 命令碼1：功能1函數(shù)；break;</p><p>　　Case 命令碼2：功能2函數(shù)；break;</p><p>　　Case 命令碼3：功能3函數(shù)；break;</p><p>　　Case 命令碼4：功能4函數(shù)；break;</p><p>　　Default:AnswerErr（FAUL

77、T11）；break; //返回錯(cuò)誤</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Void 功能1函數(shù)（）{}；</p><p>　　Void 功能2函數(shù)（）{}；</p><p>　　Void 功能3函數(shù)（）{}；

78、</p><p>　　Void 功能4函數(shù)（）{}；</p><p>　　功能函數(shù)主要包括以下幾個(gè)方面的功能：</p><p>　　功能一：尋卡，用ComRequestA（）表示，只有尋卡后上位機(jī)才能對(duì)鉆具卡進(jìn)行操作；</p><p>　　功能二：防沖撞，用ComAnticoll（）表示，兩張卡同時(shí)進(jìn)入到工作范圍時(shí)，讀寫器仍然能夠讀其中一張卡

79、的內(nèi)容；</p><p>　　功能三：休眠，用ComHlta（）表示，進(jìn)行休眠后在上位機(jī)中不能對(duì)鉆具卡進(jìn)行操作，只有重新尋卡后才能進(jìn)行操作；</p><p>　　功能四：讀塊，用ComM1Read（）表示，可以讀取卡內(nèi)的內(nèi)容；</p><p>　　功能五：寫塊，用ComM1Write（）表示，可以寫內(nèi)容到卡內(nèi)；</p><p>　　3.3.2

80、顯示屏程序設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示屏程序設(shè)計(jì)主要在文件12864.C中，從文件名可以看出整個(gè)系統(tǒng)的顯示屏采用的是128X64的顯示屏。顯示的漢字是用字符串?dāng)?shù)組的形式表達(dá)的，方便以后顯示的時(shí)候利用FOR循環(huán)，按照字節(jié)數(shù)來寫，每個(gè)漢字占用兩個(gè)字節(jié)。首先用字符串組定義漢字；然后編寫各個(gè)函數(shù)，主要包括：寫命令，寫數(shù)據(jù)，系統(tǒng)初始化，顯示歡迎界面，掃描卡的類型，掃描卡的序列號(hào)等。</p><p>

81、;<b>　　主要功能的實(shí)現(xiàn)有：</b></p><p>　　屏幕初始化：用initial_LCD（）表示；首先設(shè)置PSB=1來表示顯示屏選擇并口，然后調(diào)用寫命令函數(shù)WriteCommand(unsigned char a)來進(jìn)行清屏，功能設(shè)置，顯示設(shè)置和輸入方式設(shè)置。</p><p>　　屏幕初始化顯示：用DispalyLcd（）表示;因?yàn)闈h字是用字符串?dāng)?shù)字來表示的

82、，一個(gè)漢字占用2個(gè)字節(jié)，“西南石油大學(xué)計(jì)科”一共8個(gè)漢字，所以占用16個(gè)字節(jié)。調(diào)用寫數(shù)據(jù)函數(shù)void WriteData(unsigned char b)，一次只能寫一個(gè)字節(jié)的數(shù)字，所以用一個(gè)for循環(huán)，0到15來表示。</p><p>　　寫命令函數(shù)：用WriteCommand（unsigned char a）表示；通常用該函數(shù)來表示在顯示屏上顯示的位置，例如在歡迎界面中，在第一行顯示“西南石油大學(xué)計(jì)科”，就必

83、須設(shè)置為WriteCommand（0x80）,在第二行顯示“請(qǐng)刷鉆具卡！”，設(shè)置位置就是WriteCommand（0x88）。</p><p>　　數(shù)值的格式轉(zhuǎn)換：用LCD_Data(unsigned char LCDbyte )表示，用來顯示數(shù)字。</p><p>　　鉆具卡序列號(hào)的顯示：用disCardAID(unsigned char *gID)表示，用for循環(huán)輸出4個(gè)字節(jié)的序列號(hào)

84、：LCD_Data(gID[0+i])。</p><p>　　根據(jù)卡的類型顯示鉆具卡的名稱：用disCardTYPE(unsigned char *gID)表示，根據(jù)gID[0]和gID[1]的數(shù)值來判斷卡的類型，然后顯示該類型卡的名稱。</p><p><b>　　顯示屏流程圖如下：</b></p><p>　　圖 3.6 顯示屏流程圖<

85、;/p><p><b>　　部分代碼如下：</b></p><p>　?。?）字符串?dāng)?shù)組定義漢字：</p><p>　　unsigned char code table_1[]={"西南石油大學(xué)計(jì)科"};</p><p><b>　　寫命令：</b></p><p

86、>　　void WriteCommand(unsigned char a)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　E=0; //1讀取信息，1-0下降沿執(zhí)行指令；</p><p>　　RS=0; //0=寫指令，1=寫數(shù)據(jù)；</p><p>　　RW=0; //0=寫指令或者寫數(shù)據(jù)，1=

87、讀LCD信息；</p><p>　　E=1; //讀信息</p><p>　　P1=a; //寫指令</p><p>　　delay1(5); // 延時(shí)</p><p>　　E=0; //執(zhí)行指令</p><p>　　delay1(5);//延時(shí)</p><p><b>　　

88、}</b></p><p><b>　?。?）寫數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　void WriteData(unsigned char b) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　E=0; //執(zhí)行指令</p><p>　　RS

89、=1; //寫數(shù)據(jù)</p><p>　　RW=0; //寫數(shù)據(jù)</p><p>　　E=1; //讀取信息</p><p>　　P1=b; //寫數(shù)據(jù)</p><p>　　delay1(5); //延時(shí) </p><p>　　E=0; //執(zhí)行指令</p><p&g

90、t;　　delay1(5); //延時(shí) </p><p><b>　　}</b></p><p>　　（4）利用FOR循環(huán)顯示漢字：</p><p>　　void DispalyLcd（）//初始化顯示：西南石油大學(xué)計(jì)科 請(qǐng)刷鉆具識(shí)別卡！</p><p><b>　　{</b></

91、p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　WriteCommand(0x80); </p><p>　　for (i=1;i<=16;i++)</p><p>　　WriteData(table_1[i-1]) ; </p><p>　　WriteCommand(0x88);

92、 </p><p>　　for (i=1;i<=15;i++)</p><p>　　WriteData(table_c[i-1]) ; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.3.3ISO14443標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議程序設(shè)計(jì)</p><p>　　該程序設(shè)計(jì)的源代碼是

93、放在文件ISO14443A.C中的，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的測(cè)試都是基于該標(biāo)準(zhǔn)下選擇的TYPE A類型卡進(jìn)行的，所以在讀寫器默認(rèn)狀態(tài)下就設(shè)置的是該標(biāo)準(zhǔn)。而且改程序中的軟件設(shè)計(jì)主要是針對(duì)測(cè)試軟件進(jìn)行編寫的，里面的程序大部分都是為了實(shí)現(xiàn)測(cè)試軟件的基本功能的。包括讀寫器尋卡，防沖撞，選卡，數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)基本功能，休眠狀態(tài)等。</p><p><b>　　主要功能函數(shù)有：</b></p><

94、;p>　　尋卡：用char PcdRequest(unsigned char req_code,unsigned char *pTagType)來表示的，req_code表示尋卡方式，pTagType表示卡片類型的代碼；</p><p>　　防沖撞：用char PcdAnticoll(unsigned char *pSnr)表示，其中輸入為g_cSNR，表示存放序列號(hào)的內(nèi)存單元的首地址；</p>

95、<p>　　選卡：用PcdSelect(unsigned char *pSnr,unsigned char *pSize)表示，其中輸入為g_cSNR，表示序列號(hào)。</p><p>　　卡密鑰格式轉(zhuǎn)換：用ChangeCodeKey（）表示；</p><p>　　部分代碼如下：（尋卡功能）</p><p>　　char PcdRequest(unsign

96、ed char req_code,unsigned char *pTagType)</p><p>　　{ //其中req_code 指尋卡方式；*pTagType指卡片類型；</p><p>　　char status; </p><p>　　struct TranSciveBuffer MfComData;</p><p>　　str

97、uct TranSciveBuffer *pi;</p><p>　　pi = &MfComData;</p><p>　　WriteRawRC(RegChannelRedundancy,0x03);</p><p>　　ClearBitMask(RegControl,0x08);</p><p>　　WriteRawRC(RegBi

98、tFraming,0x07);</p><p>　　SetBitMask(RegTxControl,0x03);</p><p>　　PcdSetTmo(4);</p><p>　　MfComData.MfCommand = PCD_TRANSCEIVE;</p><p>　　MfComData.MfLength = 1;</p>

99、;<p>　　MfComData.MfData[0] = req_code;</p><p>　　status = PcdComTransceive(pi);</p><p>　　if (!status)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if (MfComData.MfL

100、ength != 0x10)</p><p>　　{ status = MI_BITCOUNTERR; }</p><p><b>　　}</b></p><p>　　*pTagType = MfComData.MfData[0];</p><p>　　*(pTagType+1) = MfComData.

101、MfData[1];</p><p>　　return status;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4系統(tǒng)測(cè)試</b></p><p>　　在整個(gè)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。由于在初步設(shè)計(jì)的過程中，有很多因素沒有考慮到，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)有非常多的BUG，

102、所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢后必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。整個(gè)調(diào)試過程主要是這樣的：連接硬件設(shè)備在PC機(jī)上，將測(cè)試卡不斷地放進(jìn)讀寫器的工作范圍內(nèi)，觀察顯示屏上的效果，能否正確顯示鉆具卡的名稱和序列號(hào)，其次是觀察與上位機(jī)的連接功能是否存在錯(cuò)誤。如果還經(jīng)常存在錯(cuò)誤，達(dá)不到預(yù)想要的效果，就必須對(duì)程序進(jìn)行修改，利用Keil編程軟件生成HEX文件，然后通過STC_ISP_V488軟件將HEX文件燒寫到硬件設(shè)備中，再重新進(jìn)行調(diào)試。在系統(tǒng)調(diào)試過程中主要測(cè)試的有以下

103、幾個(gè)方面：</p><p>　　LCD顯示屏的顯示情況：當(dāng)測(cè)試卡進(jìn)入到讀寫器的工作范圍內(nèi)時(shí)，顯示屏上的顯示是否正確；</p><p>　　蜂鳴器的發(fā)聲情況：當(dāng)硬件設(shè)備連接電源后，打開開關(guān)，蜂鳴器只發(fā)出一聲“嘀”的聲音，顯示屏正常顯示歡迎界面；當(dāng)測(cè)試卡進(jìn)入到讀寫器的工作范圍內(nèi)時(shí)，蜂鳴器同樣發(fā)出一聲“嘀”，代表讀卡成功；運(yùn)行PC機(jī)上的上位機(jī)測(cè)試軟件的時(shí)候，蜂鳴器能夠一直發(fā)出“嘀”的聲音，直到有

104、測(cè)試卡進(jìn)入到讀寫器的工作范圍內(nèi)或者上位機(jī)初始化成功后，聲音消失；</p><p>　　硬件設(shè)備連接上位機(jī)，測(cè)試上位機(jī)的基本功能能否實(shí)現(xiàn)：由于本次課題設(shè)計(jì)的讀寫器設(shè)計(jì)基本上是根據(jù)上位機(jī)來進(jìn)行編寫的，所以整個(gè)系統(tǒng)在很大程度上都要滿足上位機(jī)的基本功能。部分功能測(cè)試如下：</p><p>　　上位機(jī)功能測(cè)試一：初始化成功</p><p>　　圖 4.1 上位機(jī)初始化<

105、/p><p>　　上位機(jī)功能測(cè)試二：菜單選卡</p><p>　　圖 4.2 界面選卡操作</p><p>　　上位機(jī)功能測(cè)試三：端口和波特率</p><p>　　圖 4.3 界面端口和波特率設(shè)置</p><p>　　上位機(jī)功能測(cè)試四：尋卡操作</p><p>　　圖 4.4 界面尋卡顯示序列號(hào)&l

106、t;/p><p>　　圖 4.5 尋卡操作呼叫成功</p><p>　　上位機(jī)功能測(cè)試五：讀卡</p><p>　　圖 4.6 讀卡顯示</p><p>　　圖 4.7 讀卡操作呼叫成功</p><p>　　系統(tǒng)的讀和寫模塊的工作情況；</p><p>　　本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試過程主要出現(xiàn)的問題：<

107、;/p><p>　?。?） 當(dāng)讀寫器讀取測(cè)試卡信息的時(shí)候，顯示屏上不顯示鉆具卡的ID信息，即LCD顯示屏上只顯示鉆具卡的名稱，下面是空白的；或者顯示鉆具卡的ID信息全部是零，經(jīng)過多次測(cè)試顯示，是由于測(cè)試卡進(jìn)入到讀寫器的工作范圍速度太快和進(jìn)入頻率太多，導(dǎo)致讀寫器不能正常讀卡，使前一次讀卡信息與后一次讀卡信息沖撞，導(dǎo)致信息流失或者變化。</p><p>　　（2） 由于帶顯示屏的軟件程序設(shè)計(jì)和不帶

108、顯示屏的軟件程序設(shè)計(jì)是不一樣的，其中不帶顯示屏的讀寫器采用的是被動(dòng)尋卡的，而帶顯示屏的讀寫器采用的是主動(dòng)尋卡的，所以當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)帶有顯示屏的時(shí)候，應(yīng)用測(cè)試軟件上只能夠初始化連接成功，很多功能不能夠?qū)崿F(xiàn)。</p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　本次課題設(shè)計(jì)從總體上來說是非常成功的，論文撰寫的知識(shí)也是相當(dāng)?shù)呢S富的，本文不僅介紹了本次設(shè)計(jì)所用的到芯片

109、的知識(shí)的介紹，還講述了整個(gè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和工作原理。論文的重點(diǎn)非常突出，從整體上來看，論文的重點(diǎn)在于詳細(xì)設(shè)計(jì)；而從詳細(xì)設(shè)計(jì)中來看，重點(diǎn)在于軟件設(shè)計(jì)，輕重層次分明。論文從開始講述新的鉆具管理模式的出現(xiàn)，到RFID技術(shù)和讀寫器選用的RC500芯片知識(shí)的介紹，到最后的詳細(xì)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)測(cè)試，整個(gè)文章非常流暢，著重點(diǎn)突出。軟件設(shè)計(jì)燒寫到硬件設(shè)備中，整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行起來，當(dāng)測(cè)試卡（S50）進(jìn)入到讀寫器的工作范圍內(nèi)時(shí)，硬件顯示屏能夠正確顯示鉆具卡的

110、名稱和ID，連接上位機(jī)也能夠進(jìn)行一般的操作。本次課題設(shè)計(jì)的讀寫器主要是用RC 500芯片制成的，采用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是ISO14443A協(xié)議，測(cè)試卡使用的是Mifare_One(S50)卡類型。讀寫器中的設(shè)計(jì)包括有USB接口提供電源和與上位機(jī)的通信，LCD顯示，蜂鳴器發(fā)聲等。</p><p>　　在這次的課題設(shè)計(jì)中，每一步的設(shè)計(jì)都會(huì)有非常多的因素，可以有很多的參考和選擇，在選擇的過程中都必須謹(jǐn)慎，因?yàn)槊恳粋€(gè)細(xì)節(jié)都可能帶

111、來意想不到的后果。而且每次出現(xiàn)問題，都會(huì)花大量的時(shí)間去思考，解決不了的問題又要花時(shí)間去查資料，問導(dǎo)師和同學(xué)。經(jīng)過最后的不懈奮斗，本次系統(tǒng)終于初步完成，并且通過事實(shí)的證明，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的基本要求。雖然這次設(shè)計(jì)在總體來說是成功的，但是由于時(shí)間和自己知識(shí)的有限，還有許多地方時(shí)不足的，是可以有所提高的。主要包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）就測(cè)試使用的上位機(jī)而言，本文并沒有介紹該軟件的程序設(shè)計(jì)。在RFID

112、系統(tǒng)中，上位機(jī)作為應(yīng)用系統(tǒng)，有著非常重要的作用。一般的上位機(jī)設(shè)計(jì)主要包括數(shù)據(jù)庫的操作，與讀寫器的通信，以及上位機(jī)的界面的操作。</p><p>　?。?）在大多數(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中，上位機(jī)與讀寫器的通信通常采用的是RS232串口進(jìn)行通信，而本次設(shè)計(jì)使用的是將USB接口與CH341芯片相結(jié)合，組成串口的功能才能進(jìn)行通信。</p><p>　?。?）由于金錢的花費(fèi)有限，整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試卡的類型只有

113、Mifare_One(S50)一種類型，如果有機(jī)會(huì)能夠顯示更多種卡的測(cè)試。</p><p>　?。?）軟件設(shè)計(jì)的程序可能有點(diǎn)冗余，過多，沒有使用的代碼只是注釋掉了，并沒有刪除，而且有些源代碼的注釋并不完整。</p><p>　?。?）應(yīng)用測(cè)試軟件并沒有采用數(shù)據(jù)庫的方式來保存各種鉆具的信息，而是直接在顯示程序中用字符組來定義的各種鉆具的名稱，因此該系統(tǒng)不能夠定義太多的鉆具，程序代碼也會(huì)隨之變