一种基于单片机实现的物联网RFID系统【摘要】RFID（射频识别，也称电子标签）是物联网系统中广泛应用的一种终端设备。通过RFID可读取物联网系统中相关物资的信息，从而便于计算机系统的识别以及网络上信息的交互。基于单片机技术建立一个完整RFID系统能够实现快捷、方便、安全等诸多优点，具有很好的现实意义。【关键词】物联网RFID随着现代生活的发展，RFID（射频识别，也称电子标签）的使用越来越广泛，为我们的日常生活提供了更好的便利性。基于单片机技术建立一个完整RFID系统能够实现快捷、方便、安全等诸多优点，具有很好的现实意义，同时也能够在现代物联网系统中发挥更大的作用。1RFID系统的构成一个完整的RFID系统由识别器（读写器）、标签（RFID卡）和应用软件三部分组成。在本文所介绍的RFID系统中，由MEGA32单片机实现识别器的功能。系统原理如图1所示。2RFID原理及硬件实现RFID工作原理是当标签进入磁场后，接收识别器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在标签芯片中的产品信息或者主动发送某一频率的信号，识别器读取信息并解码后，送至信息系统进行有关数据处理。识别器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。识别器和标签之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时识别器通过耦合给无源标签器提供能量和时序。通过因特网实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。标签是RFID系统的信息载体，目前标签大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。射频信号发送部分包含一个载波信号（125kHz），功率放大器，调谐和天线线圈电路。Mega32单片机产生一个125kHz的方波，经过LC谐振电路及互补功率放大电路后形成载波信号进入天线调谐电路。在具体实现过程中，应当考虑到，一个良好的互补功率放大电路能提高传输信号的水平，天线阻抗调谐电容器组成的电路能最大限度地提高载波频率信号电平并注意元件值和电感线圈的变化，容易受到环境的影响扰动。射频信号接收部分包括天线线圈，解调器，滤波器，放大器和微控制器。采用FSK的识别器需要二个步骤实现数据的恢复。第一是信号的解调，第二是检测信号的解调频率（或周期）。解调是通过半波电容滤波整流电路来检测的载波信号的包络实现的。二极管检测到散射信号的峰值电压送入一个RC充/放电电路，RC时间常数必须足够小，使整个电容上的电压下降速度与信号输入相比足够快。同时又要保证时间常数不能太小，以免引起过度波动。解调信号通过一个滤波器和整形电路之后，送入到微控制器进行数据解码，实现信号的频率检测。滤波电路采用巴特沃斯滤波器模型，使用TL084CN（高速）运算放大器实现。信号通过两级滤波器摆脱单位分量以外的所有频率波段的增益之后与比较器比较来产生一个标准的12.5kHz--15.625kHz方波信号供MEGA32识别。3基于Mega32单片机实现的RFID系统性能（1）识别速率。该系统完成读取RFID标签大约1秒钟，并通过以太网访问数据库用时也不到1秒。用户将被严格地“等待”只有约2秒的总时间。当然，这2秒没有考虑到用户输入密钥的耗时。为了使RFID读取更快，需要减少检查标签号码的次数。（2）精度。系统在识别时会对标签进行多次检测，以确保标签ID的100%准确性，在实际测试中，当线圈对着识别器的角度和距离不正确时，会有不识别的情况出现。当然，这可以通过提醒用户正确放置RFID卡来消除。（3）干扰。RFID系统是一个”近场通信”系统，125kHz载波受到干扰的机会是非常渺茫的。此外，如果有两个用户的标签（比如针对不同的应用，均使用频率为125kHz载波），该系统将无法使用。然而，在一般情况下，此系统不受到任何干扰的问题。4系统软件流程针对物联网中的特殊需求，该RFID系统在软件设计中特殊增加了流程控制过程，以增强其应用过程中对物资的管理能力。主程序如下：intmain（void）{keypad_initialize（）；//键盘初始化init_lcd（）；//显示器初始化rfid_initialize（）；//RFID识别器初始化ethernet_init（）；//网络连接初始化while（1）{state_machine（）；//等待标签，识别标签，发送数据等}return0；}5结论本文介绍了MEGA32单片机及微机与RFID读写器进行相互通讯，从而获取标签中的数据的具体实现方法。系统具有非接触、阅读速度快、无磨损、不受环境影响、寿命长、便于使用和防冲突等功能特点。RFID技术在我国物联网、工业自动化等领域的应用才刚刚开始，前景非常广阔，采用本文所述方法实现RFID系统具有很高的通用性。
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