热门搜索：& & & & & &
让供应商找上门
抱歉，你要访问的分类不存在
&& 秒后将自动跳转到
&&1、请检查输入的网址是否正确。
&&2、如果不能确认输入的网址，请浏览来查看所要访问的网址。
&&3、直接输入要访问的内容进行搜索：基于MSP430的矿井人员定位射频读写系统的设计 - RFID和物联网
易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
基于MSP430的矿井人员定位射频读写系统的设计
基于MSP430的矿井人员定位射频读写系统的设计
　　矿井人员定位系统集成了计算机网络、射频识别、数据库和微电子电路等多种新技术，能够实时采集到矿井人员的位置信息，经实时数据库反馈给地面监控中心，并通过互联网达到在线监控的目的。一旦事故发生，可以根据矿井人员的位置采取有效的救援措施，使人员伤亡和各项损失降到最低。目前不少有关矿井人员定位方面的报道和研究，但其射频读写系统设计中选用的主控芯片和射频芯片大多功耗高，不利于在矿井恶劣环境中长时间工作。本设计选用的MSP430F2012和CC1100均是最新推出的超低功耗芯片，适合于矿井人员定位。 1&射频读写系统硬件设计 　　用于矿井人员定位的射频读写系统由计算机、读写器和射频卡组成，读写器和射频卡的硬件设计是该系统的核心。读写器主要包括控制模块、射频收发模块、接口模块和；而射频卡主要由控制模块、射频收发模块、存储器和构成，根据实际的需要分有源射频卡和无源射频卡。图1是用于矿井人员定位的射频读写系统结构图。 　　1.1&控制模块 　　不论是读写器还是射频卡，要实现信号的编码处理，控制模块是必不可少的。控制模块主要由基带信号处理单元和智能单元组成。基带处理单元将发出的命令编码为便于调制到射频信号上的编码信号，并对经解调处理的射频卡回送信号进行必要的处理，然后将结果送入读写器的智能单元中。智能单元是读写器的控制核心，实现与后端应用程序的规范、控制通信、加密和解码、执行防冲突算法等。 　　MSP430[4]是TI公司的一个超低功耗单片机系列，它有5种可编程的工作模式，其中活动模式下的工作电流仅需几百微安，LPM3模式下仅需0.55?滋A。MSP430完美地整合了低功耗、速度和片上外围器件：CPU采用16位精简指令集，集成了16个通用寄存器和常数发生器，极大提高了代码的执行效率；该系列单片机还将大量的外围模块整合到片内，适合构成较完整的片上系统；提供了5种低功耗模式，主要面向有源系统中需要电池供电的应用。本设计的控制模块选用了MSP430系列中更低成本、更高性能的新型单片机MSP430F2012，其内部结构如图2所示。 　　1.2&无线收发模块 　　无线收发模块主要完成射频信号的处理功能，包括产生射频能量，将读写器欲发往射频卡的命令调制到读写器发射的载频信号上，形成已调制的发射信号，经读写器的天线发送出去。发送出去的已调信号经过空间信道传送到射频卡上，射频卡对接收到的射频信号做出响应，形成返回读写器天线的发射回波信号；将射频卡返回到读写器的回波信号进行必要的加工处理并从中解调，提取出射频卡回送的编码数据。 　　无线收发模块选用的芯片是Chipcon公司最新推出的CC1100[5]射频芯片，它是一种特别适合应用于UHF的无线传输芯片，体积小、功耗低，数据传送速率为1.2kb/s～500kb/s，其典型工作频率是315MHz、433MHz、868MHz和915MHz，实际的工作频带为：300MHz～348MHz，400MHz～464MHz和800MHz～920MHz，在所有频段提供的输出功率为-30dbm～10dbm。根据文献[6]可知在矿井无线通信最佳频段为900MHz左右，因此本设计选用915MHz为中心频率，带宽为200kHz，上行与下行信道的间隔也是200kHz。 图3为CCMHz时的外围器件组成的电路。 　　1.3&存储器和接口模块 　　射频卡中的存储器主要用于存储人员的信息（ID号）和卡片的电压信息，其容量一般不要求太大，可以节约能耗。本设计选用可写入射频卡，其存储器的读写访问按字段进行，采用EEPROM工艺。阅读器中的接口模块主要是连接计算机的RS232口，其实质是一个电压转换电路，将MSP430的TDO、TDI、TMS、TCK、GND、RST/NMI引脚的电压与RS232的DB9电压匹配。 　　CC1100与MSP430采用的是SPI接口连接[5]，&串行外设接口SPI(Serial&Peripheral&Interface)总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU&与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。外围设备包括FLASHRAM、A/D转换器、网络控制器、MCU等。SPI系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，使用4&条线:串行时钟线(SCK)、主机输入/从机输出数据线MISO（Multiple-Input&Single-Output）、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS。 　　1.4&天线 　　射频读写系统中，天线是必不可少的部分，用于产生电磁波，在读写器与射频卡之间传送信息。天线的形状和尺寸决定系统的感应频率范围等性能，频率越高，天线越灵敏，面积也越小。天线有偶极子、微带面、缝隙式和线圈式等类型，天线的极化方式有线极化、圆极化、椭圆极化等，根据不同的频段可以选择不同类型和不同极化方式的天线。本设计中的读写器天线采用915MHz谐振频率线极化天线，天线辐射功率为1W左右，射频卡天线采用的三角微带天线模型设计，最大场强方向为0.125。 2&射频读写系统工作特性及工作流程 　　2.1&超低功耗设计的工作特性 　　在矿井复杂环境中，采用具有休眠机制的低功耗芯片将更加有利于整个系统长时间稳定有效运行。阅读器中的MSP430通常情况下处于休眠状态，而CC1100一直处于接收状态，且休眠状态的时间是接收状态时间的数倍。当阅读器上的CC1100接到射频卡发出的编码信息后，产生中断通知MCU,MCU发出指令激活MSP430，MSP430将接收到的射频卡的ID号和电池电压的编码信息通过RS232传送给计算机，然后继续休眠。 　　射频卡中的MSP430通常情况下处于休眠状态，CC1100也处于休眠状态，但MSP430中有定时器电路，定时器Timer定时1s产生中断，将处于休眠状态的MSP430唤醒；MSP430通过SD16_A测量射频卡中的电池电压，并延时一个随机时间后把自己的ID号和电池电压经编码后通过CC1100发送出去，然后继续睡眠。 　　图4为MSP430的超低功耗工作特性。由图4可以看出阅读器和射频卡中的MSP430处于休眠的时间较长，休眠时处于低功耗状态，只有在被唤醒或激活的小段时间中正常功耗下工作。射频卡被唤醒，向读写器发送编码信息，发送完立即转入休眠状态；读写器被激活，向上位机传送编码信息，之后转入休眠状态。这种设计比其他空闲状态时仍正常消耗电量的射频读写系统功耗要低很多。 　　2.2&射频读写系统工作流程 　　在整个系统中，读写器是核心部件，读写器和射频卡的所有工作都由上位计算机的应用系统来控制，它是连接后端应用系统与前端信息载体——射频卡之间的主要通道。射频卡定时将自身的信息编码处理发送给读写器，读写器将其解码处理后存入存储器中。当计算机的应用系统发出查询命令时，指令经RS232线传到读写器智能单元，读写器发出指令将收到的射频卡信息传送给上位机，上位机通过实时数据库分析收到的信息并进行比较处理，并分时段保存。当事故发生时，可以根据下面采集到的人员位置信息采取有效的救援措施，使损失降到最低。 　　3&系统仿真结果与结论 　　TI公司的MSP430系列包容了MCU在国际上的先进技术JTAG和Flash在线编程技术，利用BOOTSTRAP在烧断熔丝以后只要几根线就可以更改并运行内部的程序，这为在线改写提供了很方便的途径。本设计系统是利用LSD-FET430仿真器和串口调试软件进行仿真测试，在915MHz时得到仿真结果如图5所示。 　　由图5调试结果可以看出，当射频卡被唤醒后，将其ID号发送给读写器，读写器通过RS232线传到上位机的串口调试软件，显示出其ID号，图5(a)为发送2次4个射频卡时接收到的结果，图5(b)为发送5次4个射频卡时接收到的结果。仿真和调试的结果证明了该设计方案的可行性，该读写系统因其低功耗性将在矿井等恶劣环境中逐步得到应用。
13.56MHz 线圈天线设计
全面解析 13.56MHz NFC/RFID 线圈天线的原理与设计, 天线匹配电路的设计调试,以及HFSS仿真分析的全过程【】
天线设计栏目
频道总排行&&& 技术目前广泛应用于身份识别、防伪应用、供应链管理、公共交通管理、物流管理、生产线自动化与过程控制、容器识别等领域。根据不同的应用要求，RFID系统的具体功能有所差别。而RFID卡(电子标签)的信息显示是读写器的主要功能之一 2，本课题研究的是通用的手提式RFID读写器，因而系统显示器应选用具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等优点的。
&&& 本文论述了RFID读写器中430与模块接口的硬件设计的方法，以及LCD显示相关信息的软件设计方法。
&&& 1 MSP430F149单片机性能特点
&&& MSP430F149是TI公司推出的16位系列单片机，能驱动液晶多达120段，超低功耗使其在用电池供电的便携式设备应用中表现出非常优良的特性，非常合适于手持式RFID读写器。片内数控可以调整MSP430F149单片机的工作，以适应不同外设的需求，提高了系统的利用效率；大容量的片内使得系统在不需要外加存储设备的情况下就能实现大规模数据的存储，使得能够设计出内容丰富、美观的手持式RFID读写器的LCD显示界面。
&&& MSP430F149含有P1、P2、P3、P4、P5、P6口等六个并行端口，各个端口都有丰富的功能及大量的控制寄存器供用户操作。其中P1和P2各有7个寄存器用于引脚独立控制，可用作I／O，且都具有中断能力，每个信号都可作为一个中断源。P3、P4、P5和P6端口可作为普通的I／O工作，能实现输入、输出功能和外围模块功能，相应端口各有4个寄存器供用户使用。设计中采用其中的3个I／O口，可以在不需要外扩设备的情况下，完成LCD显示控制的连接，从而使硬件接口电路变得简单，节省了外部资源且增强了系统抗干扰能力。
&&& 2 SED1335控制器的性能特点
&&& SED1335控制器是一种宽工作控制器(2．7 V～5．5 V)，能在较高时钟频率下工作(一般为1 M～ 10MHz)，访问它时不需要判别其当前工作状态。SED1335液晶控制器与单片机相接的控制信号主要有5个，分别是：
&&& AD：输入态SED1335寄存器选择端。 &&& ／CS：输入态$ED1335片选端，低有效。&&& ／RD：输入态SED1335读操作信号端。&&& ／WR：输入态SED1335写操作信号端。&&& D0-D7：数据总线。&&& SED1335控制器的工作时序如图1所示。
&&& 要使SED1335能正确地控制LCD进行相关信(read)息的显示，那么MSP430F149单片机必须给控制器正确的电平信号才能实现，而且控制信号电平变化的时间以及顺序必须满足图1的时序。
图1 SED1335适配MSP430F149时序图
&&& 3 LCD接口硬件的设计
&&& 根据手持式RFID读写器的低功耗要求，系统主控芯片选用具有超低功耗、强大处理能力、丰富的片上外围模块及多种存储器形式的MSP430F149单片机，显示设备选用DMF50840单色液晶显示器，液晶显示控制器采用SED1335．MSP430F149与SED1335及LCD模块接口电路如图2所示。
图2 LCD接口电路
&&& MSP430F149的P3．0、P3．1、P3．2、P3．3分别与SED1335模块的A0、CS、RD、WR引脚相连接，P4口与SED1335的数据总线进行连接。SED1335的行列驱动线、帧驱动线分别与LCD的对应线相连接，并将SED1335的数据线与LCD数据线连接。单片机对SED1335的控制采用软件模拟总线时序的方法，即对P3．0、P3．1、P3．2、P3．3的高低电平控制，可以实现LCD显示控制。在此电路中没有利用数据总线来实现数据的传送，数据的传送直接通过'I／O口实现，其接口信号组合功能如表1所示。
&&& 4 LCD接口软件设计
&&& RFID读写器需要显示相关的数字、字母以及汉字内容，需要对不同的显示类型进行对应编程，并进行子程序化，使程序具有通用和简捷的特性，从而提高整个系统的执行效率。
&&& RFID读写器LCD接口程序应包括单片机初始化、控制引脚时序电平模拟、LCD操作等子程序。接口软件首先完成对主控芯片MSP430F149的初始化，其后是完成对总线时序的模拟。只有在正确的时序下，主控芯片才能对LCD进行正确的显示控制[4]。
&&& 根据LCD接口的硬件连接，MSP430F149用作控制信号线的P3口实现模拟总线时序，时序如图1所示，具体控制方法如下：
&&& ① 置P3．1为低电平0，保证$ED1335片选有效；&&& ② 置P3．3和P3．2为高电平1；&&& ③ 如为写数据，则将需要发送的数据送P5口；如为读数据，则进行下面的步骤；&&& ④ 如发送或接收的数据为给LCD的控制信息，则置P3．0为高电平1；如发送或接收的数据为LCD的显示信息，则置P3．0为低电平0；使SED1335的A0满足相关时序要求；&&& ⑤ 如为写数据，则置P3．3为低电平0，使“写”有效；如为读数据，则置P3．2为低电平0，使“读”有效；&&& ⑥ 恢复P3．3或P3．2为高电平1；&&& ⑦ 最后复位A0．
&&& 按照以上步骤，向SED1335依次传送初始化代码初始化SED1335，使其能处于正常工作状态；只有控制器SED1335正确初始化后，才能控制LCD进行显示。
&&& 完成以上步骤后，可以向LCD送数据完成显示。由于显示信息有数字、字母以及汉字等内容，而不同类型的显示内容在LCD上所占用的格式是不同的，所以针对不同类型的显示内容需要编写不同的显示控制程序。为了便于使用，将其子程序化，在进行显示前，首先判断显示数据的类型，并分别调用汉字、数字、字母的显示子程序进行数据显示。接口软件程序流程图如图3所示。
图3 接口软件程序流程图
&&& 另外，根据RFID读写器的功能要求，用户显示的具体内容如RFID卡号等信息，将通过调用存放在FLASH存储器中相应数据的子程序来完成。
&&&&5 结束语
&&& 手持式RFID读写器LCD接口硬件采用模拟总线时序进行数据传输，节省了系统总线资源，使接口电路变得简单。接口程序 采用C语言进行开发，具有较好的可读性和移植性，可以大大提高开发效率，缩短开发。应用表明，该显示接口具有低功耗特点，实现了显示中英文字符以及其他符号的功能，满足了读写器的操作菜单及射频卡信息显示的要求，为手持式RFID读写器提供了友好的人机交互接口。
&&& 参考文献：&&& [1]郎为民．射频识别(RFID)技术原理与应用[M]．北京：机械工业出版社，2006．6．&&& [2]芦东听，李强，柳长安．基于ARM的RFID阅读器设计[J]．微计算机信息，2006，(10—2)：286-288．&&& [3]胡大可．MSP430系列FLASH型超低功耗单片机[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2001．I1．&&& [4]秦龙．MSP430单片机C语言应用程序设计实例精讲[M]．北京：电子工业出版社，2006．11．&&& [5]吴平，龚彬，丁铁夫．液晶显示模块和Ik430单片机在显示终端上的应用[J]．液晶与显示，)：436-440
本网站试开通微、小企业商家广告业务；维修点推荐项目。收费实惠有效果！欢迎在QQ或邮箱联系！
试试再找找您想看的资料
资料搜索：
查看相关资料 & & &
　　　同意评论声明
　　　发表
尊重网上道德，遵守中华人民共和国的各项有关法律法规
承担一切因您的行为而直接或间接导致的民事或刑事法律责任
本站管理人员有权保留或删除其管辖留言中的任意内容
本站有权在网站内转载或引用您的评论
参与本评论即表明您已经阅读并接受上述条款
copyright & &广电电器(中国梧州) -all right reserved& 若您有什么意见或建议请mail: & &
地址： 电话：(86)774-2826670&基于MSP430控制的射频识别读写器设计_英文_(顾S)_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
基于MSP430控制的射频识别读写器设计_英文_(顾S)
上传于||文档简介
&&设​计​了​一​种​基​于​单​片​机​处​理​器​的​射​频​识​别​(​R​F​I​D​)​便​携​式​读​写​器​的​系​统​。​采​用​当​前​先​进​的​片​上​系​统​(​S​y​s​t​e​m​ ​o​n​ ​C​h​i​p​,​S​O​C​)​。​将​外​围​电​路​尽​可​能​地​放​置​于​S​O​C​芯​片​内​,​利​用​软​件​实​现​了​对​射​频​标​签​信​号​的​数​字​实​时​采​集​和​控​制​功​能​,​从​而​简​化​了​传​统​的​微​控​制​器​控​制​的​R​F​I​D​读​写​器​所​需​的​庞​大​硬​件​电​路​及​其​引​入​的​额​外​误​差​,​具​有​重​要​的​实​用​价​值​,​并​且​功​耗​和​成​本​很​低​。
阅读已结束，如果下载本文需要使用1下载券
想免费下载本文？
下载文档到电脑，查找使用更方便
还剩2页未读，继续阅读
你可能喜欢