基于RFID的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡的設計與實現(xiàn)
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射頻識別技術RFID(Radio Frequency Identification)作為一種高速發(fā)展的自動識別技術具有諸多優(yōu)點：數(shù)據(jù)讀取方便快捷、識別速度快、可同時識別多目標、數(shù)據(jù)容量大、使用壽命長、應用范圍廣、標簽數(shù)據(jù)可動態(tài)修改等。因此其推廣應用越來越廣泛。但目前實際應用中的讀寫器大多只適合單機工作，不適合組網(wǎng)，不便于集中控制，不能應用到多點高密度數(shù)據(jù)采集場合。基于RS485標準利用超高頻RFID讀寫器構建數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡，遵循IS018000－6B協(xié)議的電子標簽中的數(shù)據(jù)，很好解決了多點高密度數(shù)據(jù)采集的難題。網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)目可以根據(jù)具體應用場合靈活設置，最多可以拓展至256個數(shù)據(jù)采集節(jié)點。節(jié)點終端設備還配置有USB接口、LCD顯示、聲光提示、時鐘模塊等，也可以脫機使用，作為通用的RFID讀寫器，讀、寫標簽、記錄操作時間等。
2 整體方案設計
該系統(tǒng)借鑒計算機網(wǎng)絡中經(jīng)典的C／S架構，利用RS485總線連接整個網(wǎng)絡。其中計算機作為網(wǎng)絡服務器，節(jié)點終端設備作為客戶機。計算機向各節(jié)點終端設備發(fā)送命令控制整個網(wǎng)絡，接收采集到的數(shù)據(jù)并做進一步處理；節(jié)點終端設備主要負責采集標簽數(shù)據(jù)，響應計算機的命令。系統(tǒng)選用的RS485器件MAX1483使網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)最大可達到256個。系統(tǒng)方案框圖如圖1所示。
3 硬件電路設計
系統(tǒng)設計的重點在于節(jié)點終端設備的設計，即超高頻RFID讀寫器的設計。讀寫器的主要功能是發(fā)出詢問信號，選擇能量場內(nèi)的應答器，建立數(shù)據(jù)通信鏈路并對應答器進行讀寫操作。超高頻RFID讀寫器的數(shù)據(jù)采集距離較遠，可達到1～30 m，通過軟件設置射頻收發(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)存儲模塊、接口部分、時鐘模塊、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)點終端設備的主控器件，負責控制、協(xié)調(diào)各功能模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和命令響應。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功能控制器構成USB接口；通過I／O端口模擬I2C時序控制數(shù)據(jù)存儲器件AT24C16；通過I／O端口控制時鐘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)、解碼射頻標簽發(fā)射的信號，把數(shù)據(jù)發(fā)送給主控器件實現(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)送給標簽，實現(xiàn)對標簽的寫操作。數(shù)據(jù)的傳輸通過與C8051F340的串口O相連的TX0和RX0實現(xiàn)。圖3為主控模板和射頻收發(fā)模塊原理圖。
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