專利名稱：Rfid教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，屬于短距離無線通信和 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
RFID技術(shù)，是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動編碼識別技術(shù)， 由于具有高速移動物體識別、多目標(biāo)識別和非接觸識別等特點(diǎn)，顯示出巨大發(fā)展?jié)摿εc應(yīng) 用空間。RFID使用射頻傳輸器(俗稱標(biāo)簽)，因此可以統(tǒng)稱為射頻標(biāo)簽技術(shù)。該技術(shù)以信 息的快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的采集與傳輸為特點(diǎn)，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最前沿的信息技術(shù)之一， 是信息識別和傳遞技術(shù)的一場深刻革命，配合其他射頻通信和無線互聯(lián)技術(shù)，在生產(chǎn)制造、 交通運(yùn)輸、物流與供應(yīng)鏈、安全防偽、食品跟蹤與追溯、人員定位與管理等領(lǐng)域有著廣泛的 應(yīng)用前景。特別是隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的不斷普及，更是掀起學(xué)習(xí)射頻識別(RFID)技術(shù)的熱潮； 結(jié)合射頻識別(RFID)技術(shù)人才的培養(yǎng)，國內(nèi)各高校相關(guān)專業(yè)都紛紛開設(shè)射頻識別(RFID) 技術(shù)教學(xué)課程；但是，結(jié)合射頻識別(RFID)技術(shù)學(xué)習(xí)、與《射頻識別(RFID)原理與應(yīng)用》 教材配合的、內(nèi)容豐富、形式生動具體的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還沒有，這樣就造成了學(xué)習(xí)的效率大打降 低，這成了一個亟需解決的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本實(shí)用新型提供了一種RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其目的是解決以往學(xué) 習(xí)射頻識別技術(shù)時(shí)沒有配合學(xué)習(xí)的試驗(yàn)系統(tǒng)所造成的學(xué)習(xí)效率低的問題。技術(shù)方案本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其特征在于該裝置主要由數(shù)據(jù)信號編碼模塊、脈 沖調(diào)制/解調(diào)模塊、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊、RFID應(yīng)答器原理機(jī)模塊、RFID閱讀器原理機(jī)模 塊、RFID低頻系統(tǒng)模塊、RFID中頻系統(tǒng)模塊和RFID高頻系統(tǒng)模塊組成以上所述的所有模 塊并列分立在機(jī)箱內(nèi)。所述數(shù)據(jù)信號編碼模塊包括信號的發(fā)射編碼處理部分和解碼處理部分；所述發(fā)射 編碼處理部分由并行/串行轉(zhuǎn)換單元、奇偶校驗(yàn)處理單元、CRC校驗(yàn)處理單元、干擾處理單 元和信道編碼處理單元構(gòu)成，其中并行/串行轉(zhuǎn)換單元分別連接奇偶校驗(yàn)處理單元和CRC 校驗(yàn)處理單元，奇偶校驗(yàn)處理單元和CRC校驗(yàn)處理單元則分別通過干擾處理單元連接至信 道編碼處理單元；所述解碼處理部分包括信道譯碼處理單元、奇偶解校驗(yàn)單元和CRC解校 驗(yàn)單元構(gòu)成，其中道譯碼處理單元一方面連接至發(fā)射編碼處理部分中的信道編碼處理單 元，另一方面分別獨(dú)立的連接至奇偶解校驗(yàn)單元和CRC解校驗(yàn)單元。所述脈沖調(diào)制/解調(diào)模塊主要包括振蕩電路、分頻器(⑶4060)、兩個1/2模擬開 關(guān)(⑶405 和兩個電平采集單元；所述振蕩電路連接至分頻器，分頻器分別連接1/5分頻 單元、1/8分頻單元和1/2分頻單元，1/5分頻單元、1/8分頻單元連接至其中一個1/2模擬 開關(guān)，該1/2模擬開關(guān)分別連接邊沿提取單元和十計(jì)數(shù)器，邊沿提取單元和十計(jì)數(shù)器連接 其中一個電平采集單元，所述另一個1/2模擬開關(guān)分別連接整形電路和90°相移單元，整 形電路和90°相移單元連接另一個電平采集單元。[0009]所述數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊主要包括正弦波產(chǎn)生器、三個1/2模擬開關(guān)、乘法器 (MC1496D)、鑒頻器(74LS12； )和包絡(luò)檢波器；所述乘法器、鑒頻器和包絡(luò)檢波器的輸入端 均分別通過一個1/2模擬開關(guān)連接至正弦波產(chǎn)生器，乘法器、鑒頻器和包絡(luò)檢波器的輸出 端均分別連接至觸發(fā)器(74LS14)。所述RFID閱讀器原理機(jī)模塊包括兩部分，一部分為載波的發(fā)射和能量輸出單元， 另一部分為閱讀器的讀卡單元；所述載波的發(fā)射和能量輸出單元主要包括振蕩電路、分頻 器、兩個三極管和發(fā)射天線，振蕩電路的輸出端連接至分頻器，分頻器的輸出端連接至兩個 并列的三極管，兩個并列的三極管共同通過一個電阻R4連接至發(fā)射天線；所述能量輸出單 元主要包括感應(yīng)天線、包絡(luò)檢波電路和放大整形電路，所述感應(yīng)天線一方面通過電容C2接 地，另一方面通過電阻R5連接至包絡(luò)檢波電路，包絡(luò)檢波電路連接至放大整形電路，放大 整形電路的輸出端連接至輸出觸發(fā)器。所述RFID應(yīng)答器原理機(jī)模塊主要包括接收天線、全波整流電路、主控制器、負(fù)載 調(diào)制單元和存儲區(qū)；所述接收天線連接至全波整流電路，全波整流電路作為電源獲取電路 通過時(shí)鐘獲取單元連接至主控制器，為主控制器供電，主控制器通過ID碼序列單元連接至 負(fù)載調(diào)制單元，負(fù)載調(diào)制單元連接至接收天線上；所述主控制器與存儲區(qū)連通。RFID低頻系統(tǒng)模塊主要由125KHZ接收天線、低頻放大器(EM4095)和解碼微控制 器(MCU)構(gòu)成；所述125KHz接收天線連接至低頻放大器(EM4095)，低頻放大器(EM4095) 連接至解碼微控制器(MCU)，所述解碼微控制器(MCU)在使用的時(shí)候連接至上位PC機(jī)；所 述RFID中頻系統(tǒng)模塊包括13. 56MHz接收天線、中頻放大器(FM1702)、ATMEL單片機(jī)和解 碼微控制器(MC908)；所述13. 56MHz接收天線連接至中頻放大器(FM1702)，中頻放大器 (FM1702)連接至解碼微控制器(MC908)，解碼微控制器(MC908)與ATMEL單片機(jī)連接，在使 用的時(shí)候解碼微控制器(MC908)連接至上位PC機(jī)；所述RFID高頻系統(tǒng)模塊包括900MHz接 收天線、高頻放大器、ATMEL單片機(jī)和解碼微控制器；所述900MHz接收天線連接至高頻放大 器，高頻放大器連接至解碼微控制器，解碼微控制器與ATMEL單片機(jī)連接，在使用的時(shí)候解 碼微控制器連接至上位PC機(jī)。在所述的每條電流及信號的流經(jīng)路徑上均設(shè)置有示波器。優(yōu)點(diǎn)及效果本實(shí)用新型提供了一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其特征在于該裝置主 要由數(shù)據(jù)信號編碼模塊、脈沖調(diào)制/解調(diào)模塊、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊、RFID應(yīng)答器原理機(jī)模 塊、RFID閱讀器原理機(jī)模塊、RFID低頻系統(tǒng)模塊、RFID中頻系統(tǒng)模塊和RFID高頻系統(tǒng)模塊 組成；以上所述的所有模塊并列分立在機(jī)箱內(nèi)。該實(shí)用新型為學(xué)生提供一整套RFID技術(shù)相關(guān)的原理性實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生以具體的真 實(shí)的系統(tǒng)感性認(rèn)識，加強(qiáng)學(xué)生對RFID系統(tǒng)原理的理解和認(rèn)識，更好的幫助學(xué)生學(xué)好、學(xué)透 RFID技術(shù)。同時(shí)也給非通信專業(yè)的學(xué)生增加通信方面的專業(yè)知識，實(shí)驗(yàn)過程真實(shí)具體。該裝置操作面板由實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的電路原理圖、原理模塊圖、信號流向圖等形式表示， 使操作者能夠直觀、方便地了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)合具體RFID教材《射頻識別(RFID)原理與應(yīng)用》，針對性強(qiáng)；2、增加通信基礎(chǔ)知識實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，擴(kuò)展非通信專業(yè)學(xué)生的通信專業(yè)知識；3、采用分立元件開發(fā)RFID原理機(jī)，展現(xiàn)RFID各個組成部分原理和具體電路，加深學(xué)生對RFID系統(tǒng)的理解；4、實(shí)驗(yàn)中各部分信號都可以用示波器測試和觀看，實(shí)驗(yàn)過程生動、真實(shí)；5、實(shí)驗(yàn)平臺囊括目前實(shí)際應(yīng)用的三套系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、知識覆蓋全面。6、實(shí)驗(yàn)平臺安裝有《考勤機(jī)》應(yīng)用系統(tǒng)，使學(xué)生能夠真實(shí)體驗(yàn)RFID的實(shí)際應(yīng)用和 操作過程。

圖1為本實(shí)用新型的總體組成示意圖；圖2為本實(shí)用新型操作面板示意圖；圖3為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)信號編碼模塊原理示意圖；圖4為本實(shí)用新型脈沖調(diào)制/解調(diào)模塊原理示意圖；圖5為本實(shí)用新型數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊原理示意圖；圖6為本實(shí)用新型RFID應(yīng)答器原理機(jī)模塊原理示意圖；圖7為本實(shí)用新型RFID閱讀器原理機(jī)模塊原理示意圖圖8為本實(shí)用新型RFID低頻系統(tǒng)模塊原理示意圖；圖9為本實(shí)用新型RFID中頻系統(tǒng)模塊原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明如圖1和2所示，本實(shí)用新型提供一種RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，該裝置主要由數(shù) 據(jù)信號編碼模塊、脈沖調(diào)制/解調(diào)模塊、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊、RFID應(yīng)答器原理機(jī)模塊、RFID 閱讀器原理機(jī)模塊、RFID低頻系統(tǒng)模塊、RFID中頻系統(tǒng)模塊和RFID高頻系統(tǒng)模塊組成；以 上所述的所有模塊并列分立在機(jī)箱1內(nèi)。如圖3所示，所述數(shù)據(jù)信號編碼模塊包括信號的發(fā)射編碼處理部分和解碼處理部 分；所述發(fā)射編碼處理部分由并行/串行轉(zhuǎn)換單元、奇偶校驗(yàn)處理單元、CRC校驗(yàn)處理單元、 干擾處理單元和信道編碼處理單元構(gòu)成，其中并行/串行轉(zhuǎn)換單元分別連接奇偶校驗(yàn)處理 單元和CRC校驗(yàn)處理單元，奇偶校驗(yàn)處理單元和CRC校驗(yàn)處理單元則分別通過干擾處理單 元連接至信道編碼處理單元；所述解碼處理部分包括信道譯碼處理單元、奇偶解校驗(yàn)單元 和CRC解校驗(yàn)單元構(gòu)成，其中道譯碼處理單元一方面連接至發(fā)射編碼處理部分中的信道編 碼處理單元，另一方面分別獨(dú)立的連接至奇偶解校驗(yàn)單元和CRC解校驗(yàn)單元。本裝置的數(shù) 據(jù)信號編碼模塊其工作原理和工作過程是首先，通過并行/串行轉(zhuǎn)換單元將并行數(shù)據(jù)信 息轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)流信號，經(jīng)過奇偶校驗(yàn)處理單元的奇偶校驗(yàn)處理或CRCCRC校驗(yàn)處理單 元的校驗(yàn)處理后，再經(jīng)干擾處理單元的干擾處理以完成信號信源編碼；其次，通過信道編碼 處理單元分別對該信號進(jìn)行曼徹斯特碼、密勒碼和修正密勒碼處理，完成對信號的信道編 碼處理；這樣整體完成了信號的發(fā)射部分編碼處理。信號接收部分通過信道譯碼處理單 元進(jìn)行信號的信道譯碼處理，再通過奇偶解校驗(yàn)單元或CRC解校驗(yàn)單元進(jìn)行奇偶校驗(yàn)碼或 CRC校驗(yàn)碼的解碼處理完成數(shù)據(jù)信號的還原。該數(shù)據(jù)信號編碼部分可以進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)RFID系統(tǒng)基帶編碼實(shí)驗(yàn)(一)包括1、數(shù)據(jù)并/串編碼及波形；2、曼徹斯特編碼及波形；3、曼徹斯特解碼及波形；RFID系統(tǒng)基帶編碼實(shí)驗(yàn)(二)包括1、數(shù)據(jù)并/串編碼及波形；2、密勒編碼及 波形；3、密勒解碼及波形；RFID系統(tǒng)基帶編碼實(shí)驗(yàn)(三)包括1、數(shù)據(jù)并/串編碼及波形；2、修正密勒編碼 及波形；3、修正密勒解碼及波形；RFID系統(tǒng)差錯檢測編碼實(shí)驗(yàn)(一)包括1、數(shù)據(jù)并/串編碼及波形；2、奇校驗(yàn)編 碼及波形；3、奇校驗(yàn)解碼及波形；4、偶校驗(yàn)編碼及波形；5、偶校驗(yàn)解碼及波形；6、加干擾差 錯檢測；RFID系統(tǒng)差錯檢測編碼實(shí)驗(yàn)(二)包括1、數(shù)據(jù)并/串編碼及波形；2、CRC編碼 及波形；3、CRC解碼及波形；4、CRC加干擾差錯檢測；5、CRC加干擾糾錯檢測；RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)編碼綜合實(shí)驗(yàn)包括1、數(shù)據(jù)并/串編碼及波形；2、數(shù)據(jù)差錯編碼/ 解碼及波形；3、數(shù)據(jù)糾錯解碼/解碼及波形；4、數(shù)據(jù)信道編碼/解碼及波形；如圖4所示，所述脈沖調(diào)制/解調(diào)模塊主要包括振蕩電路、分頻器CD4060、兩個 1/2模擬開關(guān)⑶4053和兩個電平采集單元；所述振蕩電路連接至分頻器，分頻器分別連接 1/5分頻單元、1/8分頻單元和1/2分頻單元，1/5分頻單元、1/8分頻單元連接至其中一個 1/2模擬開關(guān)，該1/2模擬開關(guān)分別連接邊沿提取單元和十計(jì)數(shù)器，邊沿提取單元和十計(jì)數(shù) 器連接其中一個電平采集單元，所述另一個1/2模擬開關(guān)分別連接整形電路和90°相移單 元，整形電路和90°相移單元連接另一個電平采集單元。本裝置的脈沖調(diào)制/解調(diào)模塊其工作原理和工作過程是由晶體Xl和R1、Cl、C2 組成的振蕩電路振蕩并經(jīng)分頻器⑶4060分頻產(chǎn)生125KHz的周期信號，再分別經(jīng)過1/5分 頻單元、1/8分頻單元和1/2分頻單元，完成1/5分頻、1/8分頻和1/2分頻，再由兩個1/2 模擬開關(guān)⑶4053分別完成FSK調(diào)制和PSK調(diào)制。FSK解調(diào)由邊沿提取單元、十計(jì)數(shù)器單元 和其中一個電平采集單元電路完成；PSK解調(diào)由整形電路單元、90°相移單元和另一個電 平采集單元電路完成。該脈沖調(diào)制/解調(diào)模塊可以進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)教學(xué)RFID系統(tǒng)FSK調(diào)制/解調(diào)實(shí)驗(yàn)其中包括1、方波載波波形；2、不歸零NRZ數(shù)據(jù)序 列及波形；3、分頻電路及信號波形；4、FSK調(diào)制電路及信號波形；5、FSK解調(diào)電路及波形；RFID系統(tǒng)PSK調(diào)制/解調(diào)實(shí)驗(yàn)其中包括1、方波載波波形；2、不歸零NRZ數(shù)據(jù)序 列及波形；3、方波載波反相電路及信號波形；4、PSK調(diào)制電路及信號波形；5、方波載波90’ 移相電路及信號波形；6、PSK解調(diào)電路及波形；如圖5所示，所述數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊主要包括正弦波產(chǎn)生器、三個1/2模擬開 關(guān)、乘法器MC1496D、鑒頻器74LS123和包絡(luò)檢波器；所述乘法器、鑒頻器和包絡(luò)檢波器的輸 入端均分別通過一個1/2模擬開關(guān)連接至正弦波產(chǎn)生器，乘法器、鑒頻器和包絡(luò)檢波器的 輸出端均分別連接至觸發(fā)器74LS14。本裝置的數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊，其工作原理和工作過程是由正弦波產(chǎn)生器分 別輸出5MKHz、-554KHZ和277KHz的正弦波載波信號，分別經(jīng)過三個1/2模擬開關(guān)電路 ⑶4053完成PSK、FSK和ASK的數(shù)字調(diào)制；經(jīng)過乘法器MC14960完成PSK的具體，經(jīng)過鑒頻 器完成FSK的解調(diào)，經(jīng)過包絡(luò)檢波器完成ASK的解調(diào)。該數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊可以進(jìn)行以下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)[0051]RFID系統(tǒng)ASK調(diào)制/解調(diào)實(shí)驗(yàn)包括1、正弦波載波波形；2、不歸零NRZ數(shù)據(jù)序列 及波形；3、ASK調(diào)制電路及信號波形；4、包絡(luò)檢波電路、ASK解調(diào)及信號波形；RFID系統(tǒng)FSK調(diào)制/解調(diào)實(shí)驗(yàn)包括1、正弦波載波波形；2、不歸零NRZ數(shù)據(jù)序列 及波形；3、正弦波1/2載波波形；4、FSK調(diào)制電路及信號波形；5、鑒頻器電路、FSK解調(diào)及信 號波形；RFID系統(tǒng)PSK調(diào)制/解調(diào)實(shí)驗(yàn)包括1、正弦波載波波形；2、不歸零NRZ數(shù)據(jù)序列 及波形；3、正弦波反相載波波形；4、PSK調(diào)制電路及信號波形；4、乘法器電路、PSK解調(diào)及信 號波形。如圖7所示，所述RFID閱讀器原理機(jī)模塊包括兩部分，一部分為載波的發(fā)射和能 量輸出單元，另一部分為閱讀器的讀卡單元；所述載波的發(fā)射和能量輸出單元主要包括振 蕩電路、分頻器、兩個三極管和發(fā)射天線，振蕩電路的輸出端連接至分頻器，分頻器的輸出 端連接至兩個并列的三極管，兩個并列的三極管共同通過一個電阻R4連接至發(fā)射天線；所 述能量輸出單元主要包括感應(yīng)天線、包絡(luò)檢波電路和放大整形電路，所述感應(yīng)天線一方面 通過電容C2接地，另一方面通過電阻R5連接至包絡(luò)檢波電路，包絡(luò)檢波電路連接至放大整 形電路，放大整形電路的輸出端連接至輸出觸發(fā)器。本裝置的RFID閱讀器原理機(jī)其工作原理和工作過程是由晶體XI、電容Cl、C2和電阻Rl、R2組成的振蕩電路 產(chǎn)生振蕩并經(jīng)分頻器⑶4060分頻得到125KHz的載波信號，通過兩個三極管9013、9012放 大輸出到發(fā)射天線完成載波的發(fā)射和能量輸出；由電容C2和電阻R5接收從天線感應(yīng)到來 自RFID應(yīng)答器的ID碼序列變化信號，經(jīng)由觸發(fā)器Dl和電容C3、電阻R6組成的包絡(luò)檢波電 路包絡(luò)檢波后再通過由兩級比較放大器LM358組成的放大整形電路進(jìn)行放大和整形，由觸 發(fā)器74LS14輸出從RFID應(yīng)答器接收到的ID碼序列，完成RFID閱讀器的讀卡任務(wù)。RFID閱讀器原理機(jī)模塊可以進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)RFID系統(tǒng)閱讀器原理實(shí)驗(yàn)包括1、振蕩器電路、功率輸出及波形；2、負(fù)載調(diào)制現(xiàn) 象及波形；3、負(fù)載調(diào)制信號接收及信號波形；4、負(fù)載調(diào)制信號包絡(luò)檢波電路及信號波形； 5、隔直濾波電路及信號波形；6、交流放大電路及信號波形；7、電平比較器電路及信號波 形；8、整形電路及ID序列信號波形；RFID系統(tǒng)閱讀器操作實(shí)驗(yàn)包括1、通用射頻卡ID號的讀取及其裸碼顯示；2、通 用射頻卡ID號的讀取及其序列碼顯示；3、射頻應(yīng)答器ID號的讀取及其裸碼顯示；4、射頻 應(yīng)答器ID號的讀取及其序列碼顯示；5、射頻應(yīng)答器數(shù)據(jù)下載操作；6、射頻應(yīng)答器數(shù)據(jù)讀取 操作。如圖6所示，所述RFID應(yīng)答器原理機(jī)模塊主要包括接收天線、全波整流電路、主控 制器、負(fù)載調(diào)制單元和存儲區(qū)；所述接收天線連接至全波整流電路，全波整流電路作為電源 獲取電路通過時(shí)鐘獲取單元連接至主控制器，為主控制器供電，主控制器通過ID碼序列 單元連接至負(fù)載調(diào)制單元，負(fù)載調(diào)制單元連接至接收天線上；所述主控制器與存儲區(qū)連通。所述RFID應(yīng)答器原理機(jī)其工作原理和工作過程是由接收天線感應(yīng)到RFID閱讀 器發(fā)射的電磁波經(jīng)全波整流電路獲得Vdd電源，Vdd給主控制器供電，此時(shí)主控制器通過ID 碼序列單元輸出自身的ID碼序列經(jīng)負(fù)載調(diào)制單元電路施加到接收天線上，完成RFID應(yīng)答 器自身ID碼序列的輸出。RFID應(yīng)答器原理機(jī)模塊可以進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)[0062]RFID系統(tǒng)應(yīng)答器原理實(shí)驗(yàn)包括1、電磁感應(yīng)及載波波形；2、電源整流電路及電 壓波形；3、電源穩(wěn)壓電路及電壓波形；4、時(shí)鐘獲取電路及波形；5、應(yīng)答器ID序列輸出及波 形；6、應(yīng)答器負(fù)載調(diào)制電路及信號波形。如圖8所示，RFID低頻系統(tǒng)模塊主要由125KHz接收天線、低頻放大器EM4095和解 碼微控制器MCU構(gòu)成；所述125KHz接收天線連接至低頻放大器EM4095，低頻放大器EM4095 連接至解碼微控制器MCU，所述解碼微控制器MCU在使用的時(shí)候連接至上位PC機(jī)；本裝置的RFID低頻系統(tǒng)其工作原理和工作過程是由125KHZ天線接收RFID卡的 無線電磁波信號，經(jīng)低頻放大器EM4095放大后將RFID卡的ID碼序列信號送入解碼微控制 器MCU解碼識別，然后解碼微控制器MCU通過串口將ID碼序列傳輸給上位PC機(jī)。RFID 125KHz系統(tǒng)模塊可以進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)RFID 125KHz系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)包括l、125KHz載波波形測試；2、ID序列波形測試； 3、讀卡器控制信號測試；4、通用射頻卡ID號讀??；5、考勤機(jī)軟件功能演示。如圖9所示，所述RFID中頻系統(tǒng)模塊包括13. 56MHz接收天線、中頻放大器 FM1702、ATMEL單片機(jī)和解碼微控制器MC908 ；所述13. 56MHz接收天線連接至中頻放大器 FMl702，中頻放大器FMl702連接至解碼微控制器MC908，解碼微控制器MC908與ATMEL單片 機(jī)連接，在使用的時(shí)候解碼微控制器MC908連接至上位PC機(jī)；本裝置的RFID中頻系統(tǒng)模塊的工作原理和工作過程是由13. 56MHz天線接收 RFID卡的無線電磁波信號，經(jīng)中頻放大器FM1702放大后將RFID卡的ID碼序列信號送入 解碼微控制器MC908解碼識別，然后解碼微控制器MC908通過串口將ID碼序列傳輸給上位 PC機(jī)。RFID 13. 56MHz系統(tǒng)模塊可以進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)RFID 13. 56MHz系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)包括:1、13· 56MHz載波波形測試；2、ID序列波形測試； 3、讀卡器控制信號測試；4、通用射頻卡ID號讀取；5、通用射頻卡加密信息下載；6、通用射 頻卡各數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)下載；7、通用射頻卡加密數(shù)據(jù)讀取。所述RFID高頻系統(tǒng)模塊包括900MHz接收天線、高頻放大器、ATMEL單片機(jī)和解碼 微控制器；所述900MHz接收天線連接至高頻放大器，高頻放大器連接至解碼微控制器，解 碼微控制器與ATMEL單片機(jī)連接，在使用的時(shí)候解碼微控制器連接至上位PC機(jī)。RFID 900MHz系統(tǒng)模塊可以進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)教學(xué)RFID IS018000-6B協(xié)議實(shí)驗(yàn)包括1、射頻卡ID序列號讀?。?、射頻卡系統(tǒng)參數(shù) 設(shè)置操作；3、IS018000-6B射頻卡功能演示；RFID IS018000-6C EPC (GEN 2)協(xié)議實(shí)驗(yàn)包括1、射頻卡ID序列號讀取；2、射頻 卡系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置操作；3、EPC(GEN 2)射頻卡功能演示；)教學(xué)。在所述的每條線路的電流及信號的流經(jīng)路徑上均設(shè)置有示波器。有電流或信號通 過，示波器點(diǎn)亮，通過該示波器可以清楚明了的觀測實(shí)驗(yàn)的過程。本實(shí)用新型的整體工作方式如下數(shù)據(jù)信號編碼模塊首先，將并行數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)流信號，經(jīng)過奇偶校驗(yàn) 處理或CRC校驗(yàn)處理后，再經(jīng)過干擾處理以完成信號信源編碼；其次，分別對該信號進(jìn)行曼 徹斯特碼、密勒碼和修正密勒碼處理完成對信號的信道編碼處理；這樣整體完成了信號的 發(fā)射部分編碼處理。信號接收部分通過進(jìn)行信號的信道譯碼處理后，再經(jīng)過奇偶校驗(yàn)碼或CRC校驗(yàn)碼的解碼處理完成數(shù)據(jù)信號的還原。脈沖調(diào)制/解調(diào)模塊由晶體Xl和R1、Cl、C2振蕩并經(jīng)分頻器⑶4060分頻產(chǎn)生 125KHz的周期信號，再分別經(jīng)過標(biāo)號為74LS161的1/5分頻器、1/8分頻器和1/2分頻器完 成1/5分頻、1/8分頻和1/2分頻，再由兩個1/2模擬開關(guān)CD4053分別完成FSK調(diào)制和PSK 調(diào)制。FSK解調(diào)由邊沿提取單元、十計(jì)數(shù)器單元和電平采集單元電路完成；PSK解調(diào)由整形 電路、90°相移單元和電平采集單元電路完成。數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊由正弦波產(chǎn)生器分別輸出5MKHz、-5MKHz和277KHz的正 弦波載波信號，分別經(jīng)過三個1/2模擬開關(guān)電路⑶4053完成PSK、FSK和ASK的數(shù)字調(diào)制； 經(jīng)過乘法器MC14960完成PSK的具體，經(jīng)過鑒頻器完成FSK的解調(diào)，經(jīng)過包絡(luò)檢波器完成 ASK的解調(diào)。RFID應(yīng)答器原理機(jī)模塊由接收天線感應(yīng)到RFID閱讀器發(fā)射的電磁波經(jīng)全波整 流電路獲得Vdd電源，Vdd給主控制器供電，此時(shí)主控制器輸出自身的ID碼序列經(jīng)負(fù)載調(diào) 制電路施加到接收天線上，完成RFID應(yīng)答器自身ID碼序列的輸出。RFID閱讀器原理機(jī)模塊由晶體X1、C1、C2、R1、R2產(chǎn)生振蕩并經(jīng)分頻器CD4060分 頻得到125KHZ的載波信號，通過三極管9013和9012放大輸出到發(fā)射天線完成載波的發(fā)射 和能量輸出；由電容C2和電阻R5接收從天線感應(yīng)到來自RFID應(yīng)答器的ID碼序列變化信 號，經(jīng)Dl和C3、R6包絡(luò)檢波再通過兩級比較放大器LM358的放大和整形，由觸發(fā)器74LS14 輸出從RFID應(yīng)答器接收到的ID碼序列，完成RFID閱讀器的讀卡任務(wù)。RFID低頻系統(tǒng)模塊由125KHz天線接收RFID卡的無線電磁波信號，經(jīng)EM4095放 大后將RFID卡的ID碼序列信號送入微控制器MCU解碼識別，然后MCU通過串口將ID碼序 列傳輸給上位PC機(jī)。RFID中頻系統(tǒng)模塊由13. 56MHz天線接收RFID卡的無線電磁波信號，經(jīng)FM1702 放大后將RFID卡的ID碼序列信號送入微控制器MC908解碼識別，然后MC908通過串口將 ID碼序列傳輸給上位PC機(jī)。本發(fā)明同其它相應(yīng)裝置相比可歸納如下1、本發(fā)明RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置與同類裝置相比，該裝置教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與《射頻 識別(RFID)原理與應(yīng)用》，針對性強(qiáng)；2、本發(fā)明RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置與同類裝置相比，該裝置增加了通信基礎(chǔ)知識 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，擴(kuò)展非通信專業(yè)學(xué)生的通信專業(yè)知識；3、本發(fā)明RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置與同類裝置相比，該裝置采用分立元件開發(fā) RFID閱讀器原理機(jī)和RFID應(yīng)答器原理機(jī)，展現(xiàn)RFID各個組成部分原理和具體電路，加深學(xué) 生對RFID系統(tǒng)的理解；4、本發(fā)明RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置與同類裝置相比，該裝置各部分信號都可以用 示波器測試和觀看，實(shí)驗(yàn)過程生動、真實(shí)；5、本發(fā)明RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置與同類裝置相比，該裝置囊括了目前實(shí)際應(yīng)用 的RFID三套系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、知識覆蓋全面；6、本發(fā)明RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置與同類裝置相比，該裝置安裝有《考勤機(jī)》應(yīng)用 系統(tǒng)，使學(xué)生能夠真實(shí)體驗(yàn)RFID的實(shí)際應(yīng)用和操作過程。該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，效果明顯、直觀，實(shí)踐性強(qiáng)，比較適合于短距離無線通信和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的教學(xué)和推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其特征在于該裝置主要由數(shù)據(jù)信號編碼模塊、脈沖 調(diào)制/解調(diào)模塊、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊、RFID應(yīng)答器原理機(jī)模塊、RFID閱讀器原理機(jī)模塊、 RFID低頻系統(tǒng)模塊、RFID中頻系統(tǒng)模塊和RFID高頻系統(tǒng)模塊組成；以上所述的所有模塊并 列分立在機(jī)箱(1)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)信號編碼模 塊包括信號的發(fā)射編碼處理部分和解碼處理部分；所述發(fā)射編碼處理部分由并行/串行轉(zhuǎn) 換單元、奇偶校驗(yàn)處理單元、CRC校驗(yàn)處理單元、干擾處理單元和信道編碼處理單元構(gòu)成，其 中并行/串行轉(zhuǎn)換單元分別連接奇偶校驗(yàn)處理單元和CRC校驗(yàn)處理單元，奇偶校驗(yàn)處理單 元和CRC校驗(yàn)處理單元則分別通過干擾處理單元連接至信道編碼處理單元；所述解碼處理 部分包括信道譯碼處理單元、奇偶解校驗(yàn)單元和CRC解校驗(yàn)單元構(gòu)成，其中道譯碼處理單 元一方面連接至發(fā)射編碼處理部分中的信道編碼處理單元，另一方面分別獨(dú)立的連接至奇 偶解校驗(yàn)單元和CRC解校驗(yàn)單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其特征在于所述脈沖調(diào)制/解調(diào) 模塊主要包括振蕩電路、分頻器(CD4060)、兩個1/2模擬開關(guān)(CD4053)和兩個電平采集單 元；所述振蕩電路連接至分頻器，分頻器分別連接1/5分頻單元、1/8分頻單元和1/2分頻 單元，1/5分頻單元、1/8分頻單元連接至其中一個1/2模擬開關(guān)，該1/2模擬開關(guān)分別連接 邊沿提取單元和十計(jì)數(shù)器，邊沿提取單元和十計(jì)數(shù)器連接其中一個電平采集單元，所述另 一個1/2模擬開關(guān)分別連接整形電路和90°相移單元，整形電路和90°相移單元連接另一 個電平采集單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其特征在于所述數(shù)字調(diào)制/解調(diào) 模塊主要包括正弦波產(chǎn)生器、三個1/2模擬開關(guān)、乘法器(MC1496D)、鑒頻器(74LS123)和包 絡(luò)檢波器；所述乘法器、鑒頻器和包絡(luò)檢波器的輸入端均分別通過一個1/2模擬開關(guān)連接 至正弦波產(chǎn)生器，乘法器、鑒頻器和包絡(luò)檢波器的輸出端均分別連接至觸發(fā)器(74LS14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其特征在于所述RFID閱讀器原理 機(jī)模塊包括兩部分，一部分為載波的發(fā)射和能量輸出單元，另一部分為閱讀器的讀卡單元； 所述載波的發(fā)射和能量輸出單元主要包括振蕩電路、分頻器、兩個三極管和發(fā)射天線，振蕩 電路的輸出端連接至分頻器，分頻器的輸出端連接至兩個并列的三極管，兩個并列的三極 管共同通過一個電阻R4連接至發(fā)射天線；所述能量輸出單元主要包括感應(yīng)天線、包絡(luò)檢波 電路和放大整形電路，所述感應(yīng)天線一方面通過電容C2接地，另一方面通過電阻R5連接至 包絡(luò)檢波電路，包絡(luò)檢波電路連接至放大整形電路，放大整形電路的輸出端連接至輸出觸 發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其特征在于所述RFID應(yīng)答器原 理機(jī)模塊主要包括接收天線、全波整流電路、主控制器、負(fù)載調(diào)制單元和存儲區(qū)；所述接收 天線連接至全波整流電路，全波整流電路作為電源獲取電路通過時(shí)鐘獲取單元連接至主控 制器，為主控制器供電，主控制器通過ID碼序列單元連接至負(fù)載調(diào)制單元，負(fù)載調(diào)制單元 連接至接收天線上；所述主控制器與存儲區(qū)連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其特征在于RFID低頻系統(tǒng)模塊 主要由125KHz接收天線、低頻放大器(EM4095)和解碼微控制器(MCU)構(gòu)成；所述125KHz 接收天線連接至低頻放大器(EM4095)，低頻放大器(EM40%)連接至解碼微控制器(MCU)，所述解碼微控制器(MCU)在使用的時(shí)候連接至上位PC機(jī)；所述RFID中頻系統(tǒng)模塊包括 13. 56MHz接收天線、中頻放大器(FM1702)、ATMEL單片機(jī)和解碼微控制器(MC908)；所述 13. 56MHz接收天線連接至中頻放大器(FM1702)，中頻放大器(FM1702)連接至解碼微控 制器(MC908)，解碼微控制器(MC908)與ATMEL單片機(jī)連接，在使用的時(shí)候解碼微控制器 (MC908)連接至上位PC機(jī)；所述RFID高頻系統(tǒng)模塊包括900MHz接收天線、高頻放大器、 ATMEL單片機(jī)和解碼微控制器；所述900MHz接收天線連接至高頻放大器，高頻放大器連接 至解碼微控制器，解碼微控制器與ATMEL單片機(jī)連接，在使用的時(shí)候解碼微控制器連接至 上位PC機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種RFID教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，其特征在于該裝置主要由數(shù)據(jù)信號編碼模塊、脈沖調(diào)制/解調(diào)模塊、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)模塊、RFID應(yīng)答器原理機(jī)模塊、RFID閱讀器原理機(jī)模塊、RFID低頻系統(tǒng)模塊、RFID中頻系統(tǒng)模塊和RFID高頻系統(tǒng)模塊組成；以上所述的所有模塊并列分立在機(jī)箱內(nèi)。該實(shí)用新型為學(xué)生提供一整套RFID技術(shù)相關(guān)的原理性實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生以具體的真實(shí)的系統(tǒng)感性認(rèn)識，加強(qiáng)學(xué)生對RFID系統(tǒng)原理的理解和認(rèn)識，更好的幫助學(xué)生學(xué)好、學(xué)透RFID技術(shù)。同時(shí)也給非通信專業(yè)的學(xué)生增加通信方面的專業(yè)知識，實(shí)驗(yàn)過程真實(shí)具體。
文檔編號G09B23/18GK201845479SQ201020213038
公開日2011年5月25日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者沙明博 申請人:沙明博