高频课程设计--无线识别装置的制作与调试目录1、实验简介……………………………………………………… 2页2、多种实验方案的提出与比较论证…………………………… 2页3、实验电路的设计……………………………………………… 4页4、心得体会……………………………………………………… 9页5、参考文献………………………………………………………10页院系:物信学院系别:计算机系专业:通信工程级别:07级姓名:吴镇钢学号:070307089指导老师：吴志伟无线识别装置摘要（实验简介）：本系统是基于标准的RFID(射频识别)方式实现的,应用了负载调制的方式来实现应答器向阅读器的数据传输，使得双方通信完全不依靠任何其他耦合方式。
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。
射频识别工作无须人工干预，非接触，阅读速度快，无磨损，不受环境影响，寿命长，便于使用。
目前，射频识别技术在国外发展非常迅速，射频识别产品种类繁多，已广泛用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，如汽车、火车等交通监控；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；仓储管理；车辆防盗等。
由于我国射频识别技术起步较晚，除用于中国铁路的车号自动识别系统外，仅限于射频公交卡的应用。
本系统由应答器，阅读器及线圈三部分组成，应答器及阅读器分别由配对的芯片VD5026及VD5027负责编码与解码；应答器部分由5V的Vcc提供电源，阅读器由9V电池供给电源。
线圈则起到数据通信的作用。
阅读器由发光二极管显示接收结果是否正确。
一、课程设计的目的（1）掌握无线识别装置的原理及设计方法。
（2）了解RFID的工作原理及应用。
（3）掌握数据通信的工作原理及过程。
（4）能够使用电路仿真软件进行电路调试。
二、课程设计的任务与要求1、课程设计的任务（1）对无线识别装置及RFID的应用和性能进行了解。
（2）提出可行且全面的思路并用流程图表示。
（3）设计一个无线识别装置的电路图。
（4）对设计的无线识别装置进行调试。
（5）阅读器能正确识别应答器所发送的数据并且显示出来。
2-1、课程设计的要求（1）提出具体方案（2）给出所设计电路的原理图。
（3）进行电路仿真。
（4）进行实际焊板。
（1）装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。
线圈直径为6.6±0.5 cm（可用直径6.6 cm左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。
（2）阅读器采用发光二极管显示识别结果，能在距离尽可能大的情况下，识别应答器的有无。
识别正确率≥80%，识别时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。
（3）应答器增加编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。
阅读器能正确识别并显示应答器的预置编码。
显示正确率≥80%，响应时间≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。
三、设计过程（多种方案的提出和比较论证）1、系统总体设计方案系统主要可以分为应答器、阅读器两部分。
当应答器进入发射天线无功近场区时（距天线口径表面范围内），将自身编码等信息通过编码模块调制放大后由线圈发送出去，阅读器耦合线圈接收到信号，在接收电路中对信号进行放大、检波、判决处理，最后由芯片解码控制二极管显示。
（1）应答器部分如下图所示，应答器通过耦合线圈谐振耦合获取能量，再经放大整流电路向储能电容充电获得系统工作所需电能；当电容电压经电压判断电路判断达到指定幅值时，应答器开始工作，VD5026读取拨码开关值，并通过串口发送编码信号，此时有源晶振产生载波信号，编码信号再经ASK调制，从耦合线圈辐射出去。
耦合线圈应答器组成方框图（2）阅读器部分如下图所示，电能由振荡电路产生经后续多级放大电路放大，通过耦合线圈发送出去；阅读器通过耦合线圈接收应答器发送的信号，接受的信号经过电压放大电路，放大后的信号经二极管检波后送至LM311进行比较，还原波形,送给VD5027串口接收，VD5027对编码信号进行解调后输出识别结果。
为实现各模块的功能，分别作了几种不同的设计方案并进行了比较论证。
2、多种方案的提出和比较论证（1）调制方式选择方案一：模拟调制方式模拟调制比较容易实现的是AM调制，传播距离长。
但是效率低，其对发射装置的功率要求比较高不易利用耦合能量。
方案二：数字调制方式数字方式的调制可以很好的克服或减小模拟调制的非线性带来的失真、衰落等，ASK最易实现。
由于本次设计所提供电源功率较小不易驱动，因此我们选择数字调制方式中的ASK。
方案的比较总结：由于设计条件的限制，否则可选效果更好的调制方式，如调频。
对于简单的无线识别装置，利用ASK就能满足设计要求，只是不能做到更进一步的优化或实现高标准的设计。
四、实验电路的设计1、实验参数设计（1）LC谐振回路设计F=可算出L及C的值，其中F为谐振频率,等于电路工作频率，由于本利用公式次设计使用的有源晶振是5MHZ，因此F=5MHZ，由此可得LC=(2πF)²，再从可选的器件中挑选适当的电感值,这样就可以确定出电容值。
接地电容应选择较大的电容，以滤除高频谐波，在这次设计中采用的是10nf的电容；接地电阻应选择适中电阻以滤除直流波，本次设计中采用10K电阻。
（4）放大电路静态工作点设计基极的电压VB=RB2*VCC/RB1+RB2。
所以发射极电压为VE=VB-VBE 。
流经发射极的电流IE约等于流经集电极的电流IC，IE=VE/RE。
三极管的放大倍数等于集电极电流与基极电流之比IC/IB。
利用公式Ib=（Ube+Ure）/[Rbe+（1+β）Re]………………..①其中不乏要多次的假设，计算各电阻值再进行实验，因此在设计过程中应大胆地对各个参数进行有根据的假设。
2、VD5026、VD5027功能说明图如图，VD5026、VD5027是配对使用的,同一对芯片的第1~8引脚的接法必须一致，否则便不能使用，第15、16脚应连接同样阻值的电阻，本次设计中使用的是1MΩ电阻。
3、LM311功能说明图如图，其中第2、3为输入端，是一个电压比较器的两端，当in2>in3时，7脚输出1，当in2<in3时，7脚输出0，其中一个输入端可用滑动变阻器来调节输入大小；第5、6脚悬空。
4、总电路图（一）应答器电路图（二）阅读器电路图5、调试(1)、使用9V电池给两个模块（应答器及阅读器）进行供电。
(2)、先不插入芯片，而是在应答器输入端接入信号发生器产生的1KHZ的TTL信号，并用示波器观察应答器输出波形及阅读器每点的波形，如检波后为方波则说明设计比较成功，如没有方波则应多调试。
(3)、插入芯片，拨动拨码开关，调节耦合线圈距离，观察阅读器的LED灯是否显示正确，如没有显示，则用示波器观察经LM311整流后的波形是否为方波，如果是则应检查阅读器部分是否接错线，如果否，则应重新设计纠错。
五、识别装置工作流程图及实物图1．阅读器工作流程图，见图12．应答器工作流程图，见图23．应答器实物图，见图34．阅读器实物图，见图45．系统整体效果图，见图5图1 识别装置阅读器工作流程图图2 识别装置应答器工作流程图图 3应答器实物图图4阅读器器实物图图5系统整体效果图六、数据记录V OPP(V) 解调LM311 5026通过通过通过4CM七、心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多。
通过本次课程设计，使我们对RFID的工作原理有了本质的理解，掌握了VD5026、VD5027、LM311的引脚功能等内部构造及其工作原理。
在这短短的一周时间里，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。
而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。
最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。
也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。
他是为了教会我们如何2010年6月份高频电路课程设计运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。
在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分是最难的因为要反复地看原理图了解了哪个脚应该输出什么才能明白电路是不是有错。
更难的是焊接过程造成的虚焊，是电路不稳定不能完成的得要原因。
在这次课程设计当中我学得最多的是在调试过程中的对电路的各种调试。
我总结了一下所学的调试过程如下：1、必须对电路原理有足够深的了解，只有在此基础上才能进行相对应的检查和调试，例如：芯片的第几脚应该输出什么，哪一端要输出几伏的电压等等都要根据原理进行检查才能排除是哪里错。
2、在进行布板的时候必须注意元器的摆放位置，不能想放哪就放哪要便于检查。
3、刚焊接电路后一定要先仔细检查一下电路，因为有可能哪里没有焊而造成后面的检查的难度。
4、要三心----耐心、细心、信心就是要有信心地耐心细心不慌不乱地检查才能解决问题。
5、要注意焊接的技术，如果造成虚焊是很不容易检查出来的。
6、在调试的过程必须要时刻保持尝试的精神。
八、参考文献[1]周晓光王晓华、《射频识别（RFID）技术原理与应用实例》北京人民邮电出版社2006年12月[2] 童诗白华成英、《模拟电子技术基础》北京：高等教育出版社2004年10月[3]黄智伟、《无线发射与接收电路设计》北京：北京航空航天大学出版社2004年5月[4]Carl J.Weisman《The Essential Guid To RF and Wireless( Second Edition)》中译本、刘志华等译，清华大学出版社- 11 -。