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MKL25Z128+EM4095 +HC-05 RFID扫描器设计【原理图、PCB、源代码开源】

无线射频识别技术(RFID)是八十年代兴起的一种自动识别技术,目前已经广泛应用于众多领域。针对 RFID 技术的社会需求,本文提出了一种对于低频RFID阅读器的设计方案。本课题的硬件设计主要包括飞思卡尔的MKL25Z128处理器、EM4095射频读卡模块、显示模块、存储模块和实时时钟等模块;软件设计使用IAR for ARM 6.4开发环境,通过编程实现对系统硬件的初始化、数据的编码、解码、存储和显示、以及对数据的无线发送,利用Labview开发环境编写的上位机对读取到的标签信息进行显示;最后制定出系统的测试方案,进行了硬件测试和整体性能测试,测试结果表明本系统基本满足设计要求,实现了低频读写器的预期功能。

本课题研制的手持式RFID阅读器是为物流管理而设计的,要求具有RFID标签识别、数据存储、数据发送、液晶显示、实时时钟以及键盘操作功能。

手持式RFID扫描器硬件设计的总体结构如图所示:

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系统硬件设计

手持式RFID阅读器由主控制器、射频模块、电源模块、键盘模块、实时时钟模块、数据存储模块、蓝牙模块以及OLED显示模块组成。为便于理解手持式RFID阅读器的电路设计,下面对这些模块性能做简单介绍。

RFID技术按其工作频率可以低频,高频,超高频和微波。其频段特性如下表所示:

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由于本课题主要是识别近距离RFID标签并为节省能源降低功耗,因此选用低频段RFID技术。经过综合分析多种型号的低频段RFID射频芯片,最终选用EM5095芯片作为射频模块的主芯片。EM4095是EM MICROELECTRONIC公司开发的一款CMOS集成的应用于100kHz~150kHz频率的RFID系统的收发前端芯片,其工作电压为5V。

主要完成的工作是:

  • 载波频率的天线驱动;
  • 对发送的数据进行AM调制;
  • 解调天线上感应到的AM调制信号。

EM4095的基本应用电路如下图所示:

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射频模块软件设计

本课题研制的手持式RFID阅读器的软件设计使用IAR for ARM 6.4嵌入式编程环境。本课题中手持式RFID阅读器需要具备数据存储、蓝牙发送、液晶显示、实时时钟、键盘操作等功能。接下来将详细介绍各个模块的软件设计思想、各个模块的运行原理,以及各模块间是如何协调工作的。

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射频模块主要是用来获取RFID标签中的数据信息,当系统处于主菜单时,按下键盘中的OK键,启动射频模块(拉低SHD引脚)。KL25通过捕获EM4095的DEMOD_OUT引脚输出的曼切斯特码波形,利用解码算法获取当前读入标签的信息。如果读取到标签的信息,则在屏幕上显示标签ID号;并将数据通过蓝牙模块发送给上位机(当蓝牙已配对并已连接)。

其余具体详情参照附件。

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