SAW RFID标签分析与数据处理模块设计

摘要

传统基于IC标签的射频识别系统在金属、液体、高温、强电磁干扰等复杂环境中,其信息识别困难,而基于声表面波标签的射频识别系统(SAW RFID)以声表面波器件为核心,不但在上述环境中信息识别相对容易实现,而且声表面波器件的引入使射频识别系统性能得到很大的提高,最远识别距离可以超过十米。SAW RFID已成为近年来射频识别领域的一个研究热点。
　　本文源自与南开大学的合作项目,介绍的无源射频识别系统,就是以声表面波器件作为识别标签,工作频率为433MHz,用于实现在复杂环境中远距离物品识别。系统工作时,首先读卡器向周围发送一段脉冲询问信号,被声表面波标签获取;在标签上传播时,按照一定编码规则分布的反射栅反射标签上的编码信息,并将反射波回传给读卡器,之后读卡器接收此回波信号,并识别回波信号代表的编码信息,从而达到目标识别的目的。
　　本文详细阐述了利用耦合模理论分析SAW RFID标签与标签参数的选取。并说明了数据处理模块硬件电路与软件的设计。本文的主要研究工作如下:
　　首先,概述了声表面波基本理论,介绍了SAW RFID系统的基本原理、结构及其系统参数的分析。
　　其次,根据项目指标要求,重点分析了声表面波识别标签,利用耦合模理论建立了声表面波标签的数学模型,探讨了标签参数的选取,并加工制作。
　　第三,讨论了数据处理模块的方案选择,选用C8051F120作为数据处理模块的控制核心,实现60MHz的高速数据采集与编码数据处理。并实现对射频开关与频率合成器的控制。
　　最后,使用Keil uVision3实现数据处理模块的软件程序,利用Visual C++实现上位机软件程序。
　　本文实现了SAW RFID系统设计的阶段性成果,对声表面波标签进行了初步的理论分析与简单制作,对数据处理模块进行实际的设计。对下一步的工作提供了重要的理论依据与实现基础。本文结尾就系统设计存在的问题提出了进一步的改进方案。

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第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2 SAW RFID技术国内外发展状况

1.3本文的主要内容和章节安排

第二章 SAW RFID系统的技术原理

2.1声波与声表面波

2.2声表面波的传播

2.3声表面波的激励与接收

2.4 SAW RFID系统的工作原理

2.5系统参数分析

2.6本章小结

第三章 SAW RFID标签的分析

3.1耦合模型理论

3.2耦合模型的各项参数

3.3 SAW标签的数学模型

3.4声表面波标签参数的选取

3.5声表面波射频识别系统的编码设置

3.6本章小结

第四章 数据处理模块设计

4.1功能与需求分析

4.2数据处理模块总体设计

4.3器件的选型

4.4硬件实现

4.5本章小结

第五章 SAW RFID系统的软件设计

5.1 SAW RFID系统下位机软件设计方案

5.2开发工具

5.3下位机软件实现

5.4上位机软件设计

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录A SAW标签实物图

附录B 数据处理模块电路图

附录C 下位机软件部分代码

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及参与项目