基于RFID的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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射頻識別技術(shù)RFID(Radio Frequency Identification)作為一種高速發(fā)展的自動(dòng)識別技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)讀取方便快捷、識別速度快、可同時(shí)識別多目標(biāo)、數(shù)據(jù)容量大、使用壽命長、應(yīng)用范圍廣、標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)修改等。因此其推廣應(yīng)用越來越廣泛。但目前實(shí)際應(yīng)用中的讀寫器大多只適合單機(jī)工作，不適合組網(wǎng)，不便于集中控制，不能應(yīng)用到多點(diǎn)高密度數(shù)據(jù)采集場合。基于RS485標(biāo)準(zhǔn)利用超高頻RFID讀寫器構(gòu)建數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，遵循IS018000－6B協(xié)議的電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，很好解決了多點(diǎn)高密度數(shù)據(jù)采集的難題。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目可以根據(jù)具體應(yīng)用場合靈活設(shè)置，最多可以拓展至256個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備還配置有USB接口、LCD顯示、聲光提示、時(shí)鐘模塊等，也可以脫機(jī)使用，作為通用的RFID讀寫器，讀、寫標(biāo)簽、記錄操作時(shí)間等。
2 整體方案設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)借鑒計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)典的C／S架構(gòu)，利用RS485總線連接整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。其中計(jì)算機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備作為客戶機(jī)。計(jì)算機(jī)向各節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備發(fā)送命令控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，接收采集到的數(shù)據(jù)并做進(jìn)一步處理；節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備主要負(fù)責(zé)采集標(biāo)簽數(shù)據(jù)，響應(yīng)計(jì)算機(jī)的命令。系統(tǒng)選用的RS485器件MAX1483使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)最大可達(dá)到256個(gè)。系統(tǒng)方案框圖如圖1所示。
3 硬件電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備的設(shè)計(jì)，即超高頻RFID讀寫器的設(shè)計(jì)。讀寫器的主要功能是發(fā)出詢問信號，選擇能量場內(nèi)的應(yīng)答器，建立數(shù)據(jù)通信鏈路并對應(yīng)答器進(jìn)行讀寫操作。超高頻RFID讀寫器的數(shù)據(jù)采集距離較遠(yuǎn)，可達(dá)到1～30 m，通過軟件設(shè)置射頻收發(fā)模塊增益大小來控制讀寫距離，靈活地滿足實(shí)際要求。讀寫器硬件按照不同的功能可劃分為主控模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、接口部分、時(shí)鐘模塊、LCD顯示模塊、聲光提示模塊及調(diào)試電路等，具體如圖2所示。
(1)主控模塊選用混合信號系統(tǒng)級器件C8051F340作為節(jié)點(diǎn)終端設(shè)備的主控器件，負(fù)責(zé)控制、協(xié)調(diào)各功能模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和命令響應(yīng)。利用器件的雙串口分別控制射頻收發(fā)模塊和RS485接口器件MAX1483；自帶的USB功能控制器構(gòu)成USB接口；通過I／O端口模擬I2C時(shí)序控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件AT24C16；通過I／O端口控制時(shí)鐘DS1302；LCD通過端口并行傳輸顯示數(shù)據(jù)，外加其他I／O端口作為輔助控制：由I／O端口控制LED和蜂鳴器構(gòu)成聲光提示模塊。
(2)射頻收發(fā)模塊選用RMU900超高頻讀寫模塊。該模塊通過天線解調(diào)、解碼射頻標(biāo)簽發(fā)射的信號，把數(shù)據(jù)發(fā)送給主控器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，或?qū)⒚詈蛿?shù)據(jù)編碼、調(diào)制后經(jīng)天線發(fā)送給標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽的寫操作。數(shù)據(jù)的傳輸通過與C8051F340的串口O相連的TX0和RX0實(shí)現(xiàn)。圖3為主控模板和射頻收發(fā)模塊原理圖。
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