基于物联网电子商务

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1、第五章射频识别技术在电子商务中的设计开发5.1RFID电子标签硬件的设计5.1.1基本设计方案RFID电子标签系统由射频单元、控制单元、网络接口单元和供电单元构成，结构分布如图5.1所示。图5.1电子标签系统结构电子标签系统的工作原理将电子标签嵌入到跟踪监测的商品上，管理者把生产、加工、物流中的关键信息写入电子标签中，并且将信息通过网络传送到公共数据库中，消费者把商品的电子标签与数据库所记录的进行对比，这样就能够有效地识别假冒伪劣商品。5.1.2各单元的功能介绍5.1.2.1控制单元电子标签要具有低功耗和芯片处理的能力，所以控制单元要选用C8051F120。它有20个

2、中断源，5个通用定时器，128KB的程序存储器和8448KB的RAM。最主要是的它有CIP-51内核，这样就可以满足程序代码量的要求和系统数据处理的能力。控制模块选用低频方式，以便节省功耗，工作频率为18433MHz。其P0接口用作如终端输入接口、总线接口的特殊功能接口，P5接口用作液晶输出信号，P7接口用作低8位地址/数据复用端口，其他的I/O接口用作控制接口。5.1.2.2射频单元电子标签与读写器之间的信息交换是有射频芯片与射频模块（外围电路）通过射频的方式实现的。射频芯片选用MFRC53Q，该芯片支持ISO14443A协议，是高性能的非接触式的读写芯片，具有高度

3、集成的调制解调模块，通常工作频率为135000MHz。如图5.2所示，将A0、A1接3.3V，A2接地，设置为地址/数据复用方式。晶振和15pF的电容形成自激振荡电路，TX1和TX2经过低通滤波和耦合后接天线。中断引脚接C8051F120的外部中断1，数据读写器端口WR、RD、ALE分别为P4.7-P4.7。图5.2C8051F120和MFRC530连接情况5.1.2.3网络接口单元网络芯片采用了集成IEEE以太网媒体访问控制器的CP2201芯片。它有4KB接收FIFO缓冲RAM和专用的2KB发送缓冲RAM，可以一次发送46-1500B的数据。电源电压为3.1-3.6

4、V。通信方式与射频模块相同，都采用低频方式。网络接口模块如图5.3所示。图5.3网络接口原理中断引脚接C8051F120的外部中断0，差分接收引脚（RD+/RD-）和发送引脚（TD+/TD-）都连接用于1:1脉冲变压器HR6110C，变压器具有2kV以上的电压隔离性能。发送端采用一个560Pf的电容和两个8Ω的电阻，接收端用一个100Ω匹配电阻用于抑制信号的二次反馈，模拟地和数字地同时接地。LA端输出电平网络活动连接LED指示灯。5.1.2.4供电单元供电单元的电路原理图如图5.4所示。LM317是一个三端电压调节装置，通过改变电阻R的阻值，可以提供1.2-37V的电

5、压。供电管路电路的输出端与输入端均并联一个适合滤除高频噪声和低频噪声的小电容，来提高电源的工作质量。图5.4供电单元原理图5.2RFID读写器硬件的设计5.2.1基本原理首先，介绍一下谐振的概念。人们将振荡回路移入交变场附近时，如果交变磁场的频率与振荡回路的谐振频率相同，振荡回路就发生了谐振振荡。振荡线圈上的震荡过程，可以根据交变磁场中振荡线圈的短时间电流变化或电压变化得到。这种线圈电压的短时间下降（或线圈电流上升）被称作降落（Dip）。Dip的相对强度取决于两个线圈的相对运动速度和它们之间距离。为了使识别射频卡振荡回路具有可靠性，一个尽可能明显的Dip是必不可少的。

6、但是我们不能特别限制振荡器进入磁场的速度，我们只能研究以无限小的速度接近振荡回路时所产生的一种无限小的Dip。所以，我们必要要求产生磁场的磁场频率不是恒定不变的，而是以“扫频”方式发出的。振荡器不断扫过最小和最大频率之间的范围，如果扫频的振荡频率与射频卡里振荡回路的谐振频率相同，那么其振荡回路就开始起振，并且在振荡器线圈的电流中产生一个明显的Dip。应用电感耦合原理，通过数据载波调制和解调技术，由扫频回路组成的读写系统和由振荡回路组成的射频系统实现了通信。我们利用RFID技术，通过单片机控制射频模块，利用天线发出适合射频卡的共振磁场，使其可以有效地与射频卡发生数据通信

7、，完成射频卡的识别和卡内数额的减少与增加。5.2.2工作流程1）读写器终端不断向周围发出一组固定频率的电磁波；2）射频卡内有一个LC串联振荡谐振电路与读写器终端的特定频率；当它进入读写器中断的工作范围时，在电磁激励下，LC谐振电路产生共振；3）共振是射频卡内的电容积累了一定的电荷，当积累的电荷达到指定的电压时，可用作电源为射频卡集成电路提供工作电压；4）射频卡的CMOS集成电路中的有关控制逻辑电路对接收到的信号进行解码；5）根据解码信息判断读写器终端发来的命令要求，读取存储器（EEPROM）有关信息或对存储器进行重新编程；6）射频卡电路中的电容处于放