基于单片机的电子标签销码器.doc
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1、随着社会的发展和进步,电子标签作为一种数据载体,在现代的超市、图书馆、仓储等公共流通部门应用越来越广泛,销码器作为识别电子标签的设备,自然也就应运而生,因此研究设计一个新型的电子标签销码器有着重要的现实意义和应用价值。电子标签销码器的设计采用89c2051单片机、NE564等芯片,运用了智能控制、频率合成、高频小信号检测等技术。在掌握了系统的硬件基础,掌握了射频识别技术,研究了AT89C2051单片机的工作原理和指令系统的基础上,进行了软件设计,整个系统以Keil uVision2为开发平台,设计了程序流程,采用了汇编语言编写程序代码,软件设计中主要应用单片机的中断和定时功能,利用P3端口的第
2、二功能,来控制功率、发射、检测以及蜂鸣等,实现软件和硬件的结合,从而完成销码器的设计。论文首先介绍单片机的基本知识,阐述了设计的基本原理,接着介绍了硬件实现,然后论述了系统的软件设计,介绍了开发工具,进行了各功能模块的设计,给出了程序流程图,编写了程序代码,最后对设计进行了总结。关键词:单片机,销码器,射频识别,锁相技术IVABSTRACT主要符号表With the social development and progress, the electronic tag as a kind of data carrier, is widespread in the modern supermar
3、ket,library,warehousing and other public circulation departments, pin code as an equipment to identify the electronic tag, also arises at the historic moment naturally, in view of this demand,design pin code has vital practical significance. The design uses 89c2051 MCU, NE564 and other chips, using
4、intelligent control, frequency synthesis, high-frequency signal detection techonology to develope the pin code. On the basis of systems hardware, mastered the radio frequency identification technology, studied AT89C2051 SCMs principles and instruction system,after that designed the software. The who
5、le system take Keil uVision2 as the develop platform, flow chart is designed and programming is based on the assembly language. In the software aspect,design mainly used MCUs interrupt and timing function, uses the P3 ports second function to control the power,launch,testing as well as the buzzing,a
6、t last achieve the union of hardware and software,then completes the pin codes design.Papers first introduced the basic knowledge of MCU,expounded the basic principle of the design,then introduced the hardware implemetation,after that introduced the development tool,each functional module is designe
7、d and flow chart is presented,of course code is given,finally gives a summary of the design.Keywords:MCU, Radio Frequency Identification, Lock-in technology,pin code目 录第1章 绪论11.1单片机概述11.1.1 单片机简介11.1.2 单片机发展概况21.1.3 单片机的应用21.1.4 单片机的生产厂商:41.2 AT89系列单片机41.2.1标准型单片机41.2.2 低档型单片机51.2.3 高档型单片机5第2章 设计原理概
8、述622.1设计理论62.2 射频法设计思路72.3设计方案及论证72.3.1扫频电路的三种方案72.3.2三种方案论证及选择102.4 AT89C2051单片机112.4.1 主要性能参数112.4.2引脚功能说明122.4.3 某些指令的约束条件132.4.4程序存储器的加密142.4.5空闲模式142.4.6掉电模式14第3章 系统硬件实现153.1硬件电路设计153.1.1扫频电路的设计153.1.2功率放大电路的设计163.1.3发射电路的设计173.1.4检测电路的设计183.1.5 单片机控制模块的设计193.1.6 报警电路的设计193.1.7稳压电源的设计20第4章 软件设计
9、214.1软件开发过程214.2软件设计流程224.3软件功能模块244.3.1主程序模块244.3.2报警模块244.3.3显示模块254.4程序编译工具264.5程序的烧录29结 论34参考文献35致 谢36附 录37 湖南工业大学本科生毕业设计(论文)第1章 绪论1.1单片机概述 1.1.1 单片机简介 单片机是一种集成电路芯片,采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力(如算术运算、逻辑运算、数据传输、中断处理)的微处理器(CPU),随机存取数据存储器(RAM)、只读程序存储器(ROM)、输入输出电路(I/O),可能还包括定时/计数器、串行通信口(SCI)、显示驱动电路(LCD或LED
10、驱动电路)、脉宽调制电路(PWM)、模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一片芯片上,构成一个最小而又最完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效的完成事先规定的任务。单片机有着微处理器所不具备的功能,它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能,这是单片机最大的特征。单片机不同于单板机,芯片在没有开发前,它只是具备功能极强的超大规模集成电路,如果赋予它特定的程序,它便是一个最小的、完整的微型计算机控制系统,它与单板机或个人电脑(PC)有着本质的区别。单片机的应用属于芯片级应用,需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统,以及其他集成电路应用技术和系统设计所需要的理论与技术,
11、用这样特定的芯片设计应用程序,从而使该芯片具备特定的功能。不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征,即它们的技术特征均不尽相同,硬件特征取决于单片机芯片的内部结构,要使用某种单片机,必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等,这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境,指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式、数据处理和逻辑处理方式,输入输出特性及对电源的要求等等。开发支持的环境包括指令的兼容和可移植性,支持软件(包含可支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源。要利用某型号单片机开发应用系统,掌握
12、其结构特性和技术特性是必需的2。单片机的应用极为广泛,它涉及智能仪器仪表、工业控制、计算机网络和通信以及医用设备等领域。它以无与伦比的高性能、低价位赢得了电子开发者的喜爱。单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益,更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想,是控制技术的一次革命,是一个重要的里程碑。1.1.2 单片机发展概况 单片机诞生于20世纪70年代。所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元(Center Processing Unit ,也即常说的CPU)和数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)及其I/O通信口集成在一块芯片上,构成一个最小的计算机系
13、统,而现代的单片机则加上了中断单元、定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路,使得单片机的功能越来越强大,应用更广泛。20世纪70年代,微电子技术正处于发展阶段,集成电路属于中规模发展时期,各种新材料新工艺尚未成熟,单片机仍处于初级的发展阶段,原件集成规模还比较小,功能也比较单一,一般均把CPU、RAM,有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上, Farichild公司就属于这一类型,它还需配上外围的其他处理电路才构成完整的计算机系统。类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。 1976年Intel公司推出了MCS-48单片机,这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机,并推向市场
14、。它以体积小、功能全、价格低赢得了广泛的应用,为单片机的发展奠定了基础,成为单片机发展史上重要的里程碑。 在MCS-48单片机的带领下,其后,各半导体公司相继研制和发展了自己的单片机,像Zilog公司的Z8系列。到了20世纪80年代初,单片机已发展到了高性能阶段,像Intel公司的MCS-51系列,Motorola公司的6801和6802系列,Rokwell公司的6501及6502系列等,此外,日本的著名电气公司NEC和HITACHI都相继开发了具有自己特色的专用单片机。20世纪80年代,世界各大公司均竞相研制出品种多、功能强的单片机,约有几十个系列,300多个品种,此时的单片机均属于真正的单
15、片机,大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统,甚至还有一些带A/D转换器的单片机。功能越来越强大,RAM和ROM的容量也越来越大,寻址空间甚至可达64KB,可以说,单片机发展到了一个全新阶段,应用领域更广泛,许多电子产品均走向利用单片机控制的智能化发展道路。1.1.3 单片机的应用 单片机以其卓越的性能,得到了广泛的应用,已深入到各个领域。单片机应用在检测、控制领域中,具有如下特点:1.小巧灵活、成本低、易于产品化。它能方便地组装成各种智能测控设备及各种智能仪器仪表。2.可靠性好,适应温度范围宽。单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的,能适应各种恶劣的环境。MC
16、S-51系列单片机的温度使用范围也较微处理器芯片宽,其温度范围为: 民品 00C700C 工业品 -400C850C 军品 -650C1250C3.易扩展,很容易构成各种规模的应用系统,控制功能强。单片机的逻辑控制功能很强,指令系统有各种控制功能的指令。4.可以很方便地实现多级和分布式控制系统。正是由于它的特点,使其在下述的各个领域中得到了广泛的应用:1.工业自动化在自动化技术中,无论是过程控制技术、数据采集还是测控技术,都离不开单片机。在工业自动化的领域中,机电一体化技术将发挥愈来愈重要的作用,在这种集机械、微电子和计算机技术为一体的综合技术(例如机器人技术)中,单片机发挥非常重要的作用。2
17、.智能仪器仪表目前对仪器仪表的自动化和智能化要求越来越高。在自动化测量仪器仪表中,单片机应用十分普及。单片机的使用有助于提供仪器仪表的精度和准确度,简化结构,减小体积而易于携带和使用,加速仪器仪表向数字化、智能化、多功能化方向发展。3.消费类电子产品该应用主要反映在家电领域。目前家电产品的一个重要发展趋势是不断提高其智能化程度。例如:洗衣机、电冰箱、空调机、电视机、微波炉、手机、IC卡。汽车电子设备等。在这些设备中使用了单片机后,其功能和性能大大提高,并实现了智能化、最优化控制。4.通讯方面在调制解调器、程控交换技术方面,单片机得到了广泛的应用。5.武器装备在现代化的武器装备中,如飞机、军舰、
18、坦克、导弹。鱼雷制导。智能武器装备、航天飞机导航系统,都有单片机深入其中。6.终端及外部设备控制计算机网络终端设备如银行终端以及计算机外部设备,如打印机、磁盘驱动器、绘图机、传真机、复印件等,在这些设备中都使用了单片机。7.多机分布式系统可用多片单片机构成分布式测控系统,它使单片机的应用进入了一个新的水平。综上所述,从工业自动化。智能仪器仪表。家用电器方面等,直到国防尖端技术领域,单片机都发挥着十分重要的作用。1.1.4 单片机的生产厂商:我国目前最常用的单片机有如下几家:Intel- (MCS51系列,MCS96系列)Atmel- (AT89系列,MCS51内核)Microchip- (PI
19、C系列)Motorola- (68HCXX系列)Zilog- (Z86系列)Philips- (87,80系列,MCS51内核)Siemens- (SAB80系列,MCS51内核)NEC- (78系列)Epson- (系列) 1.2 AT89系列单片机 AT89系列单片机是ATMEL公司的产品,该系列产品与MCS-51单片机是兼容的。AT89系列单片机可分为:标准型号、低档型号和高档型号3类6。1.2.1标准型单片机 标准型单片机有AT89C51、AT89LV51、AT89C52、AT89LV52这四种型号。标准型单片机的主要性能如下:4KB或8KB的Flash存储器,可进行1000次擦写操作
20、;128或256字节的内部RAM;32条可编程I/O线;2-3个16位定时器/计数器;6-8个中断源;3级程序存储器保密;可编程串行接口;片内时钟振荡器。1.2.2 低档型单片机 在AT89系列单片机中,还有一类单片机,其基本部件结构和AT89C51差不多,只是I/O端口数目、内部Flash存储器、内部RAM存储器等少些,这类单片机称为AT89系列的低档型产品,如AT89C1051/AT89C2051两种型号。AT89C1051的Flash存储器只有1KB,RAM只有64字节,内部不含串行接口,中断响应只有3种,保密锁定位只有2位。AT89C2051的Flash存储器只有2KB,RAM只有12
21、8字节,保密锁定位有2位。这些就是和标准型的AT89C51有区别的地方。1.2.3 高档型单片机 在AT89系列单片机种,还有的是在标准型的基础上增加了一些功能,形成高档型产品,如AT89S8252。所增加的功能主要有如下几点:8KB Flash存储器,具有可下载功能。2KB的EEPROM。9个中断响应的能力。SPI接口。含有Watchdog定时器。双数据指针。含有从电源下降的中断恢复。38湖南工业大学本科毕业设计(论文)第2章 设计原理概述2.1设计理论射频识别技术是一种无接触自动识别技术,其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性,实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别。射频识
22、别的工作原理:射频识别系统一般由两个部分组成,即电子标签和阅读器。应用中,电子标签附着在待识别的物品上,阅读器用于当附着电子标签的待识别物品通过其读出范围时,自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取出,从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。射频识别系统的基本模型如图2.1所示。图2.1 系统整体的设计框图其中,电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体;阅读器又称为读出装置、扫描器、通讯器、读出器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递、数据的交换1。发生在阅读器与电子标
23、签之间的射频信号的耦合类型有两种:(1)电感耦合:变压器模型,通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定律。(2)电磁反相散射耦合:雷达原理模型,发射出去的电磁波,碰到目标后反射,同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律3。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有:125kHz、225 kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m,典型作用距离为10cm20cm。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有:433 MHz。915 MHz、2.45GHz、5.8GHz。2.2 射频法设计思路 1比特(bit)
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