基于FPGA的RFID的自主图书借阅系统

提供更加便利快捷的图书借阅服务。

目前图书馆的图书信息以光学条码形式粘贴在书本上，作为每本图书的识别码，同时还需在每本图书内加贴磁条，通过磁性电子安全检测器检测，防止图书未经许可被带出馆外。借阅均采用电子红外扫描的方式，遇到借书高峰时往往会排起长队，原因就是人工手动扫描效率很低，而且一次扫描成功率无法保证，经常要手写输入。管理员整架时，全凭的肉眼来辩别图书是否错架、乱架，整架速度慢效率低。针对这一实际问题，使我们联想到可以采用电子标签来标识每本书的信息，在RFID技术管理下的图书馆，读者借书时，只需携带借阅卡和所借图书通过装有RFID借阅系统的门禁系统，RFID借阅系统就会自动扫描读取读者卡个人信息和图书标签信息，计算机自动完成借书过程；还书时，读者将图书送到回收设备，安装了RFID读写器的设备自动对读者的借阅卡和书籍标签进行扫描记录，完成还书过程；管理员整架时，只须持手持式阅读器，在书架中问走过，阅读器可以将错架、乱架的图书从成排的书架中挑选出来。

RFID图书自动化管理系统的应用，可以有效地提高了图书管理的工作效率、减少人为失误、简化图书管理的操作流程、为读者提供更加便利快捷的图书借还等服务，将我们的工作人员从烦琐的日常工作中解脱出来，使我们的工作人员有更多的时间为读者提供更加专业的服务。

读卡器关键技术问题

1.避免读卡器冲突

利用读卡器遇到的一个问题就是，从一个读卡器发出的信号可能与另一个覆盖范围重叠的读卡器发出的信号互相干扰。这种现象叫做读卡器冲突，Auto-ID中心利用一种叫做时分多址（TDMA）机制来避免冲突。简而言之，就是读卡器被指示在不同时段读取信息，而不是在同一时刻都试图读取信息，这保证了它们不会互相干扰。但是这意味着处于两个读卡器重叠区域的任何一个RFID 标签都将被读取两次信息，为此开发出了一套删除冗余信息的系统。

2.避免标签冲突

读卡器遇到的另一个问题就是在同一范围内要读取多个芯片的信息，当在同一时刻超过一个芯片向读卡器返回信号，这样标签冲突就发生了，它使读卡器不能清晰判断信息。Auto-ID 中心已经采用了一个标准化的方法来解决这个问题。读卡器只要求第一位数符合它所要求的数字的标签回应读卡器。从本质上来讲，就是，读卡器提出要求："产品电子码以0 开头的标签回应读卡器。"如果超过一个标签回应，则读卡器继续要求："产品电子码以00 开头的标签回应读卡器。" 这样操作直到仅有一个标签回应为止。这一过程非常迅速，一个读卡器在1 秒之内可以读取50 个标签的信息。

3 .读取距离

读卡器读取信息的距离取决于读卡器的能量和使用的频率。通常来讲，高频率的标签有更大的读取距离，但是它需要读卡器输出的电磁波能量更大。一个典型的低频标签必须在一英尺内读取，而一个UHF 标签可以在10 到20 英尺的距离内被读取。在某些应用情况下，读取距离是一个需要考虑的关键问题，例如有时需要读取较长的距离。但是较长的读取距离并不一定就是优点，如果你在一个足球场那么大的仓库里有两个读卡器，你也许知道有哪些存货，但是读卡器不能帮你确定某一个产品的具体位置。对于供应链来讲，在仓库中最好有一个由许多读卡器组成的网络，这样它们能够准确地查明一个标签的确切地点。Auto-ID 中心的设计是一种在4 英尺距离内可读取标签的灵敏读卡器。

4.射频接口

射频模块与基带模块的接口为调制（装载）/解调（卸载），在系统实现中，通常射频模块包括调制/解调部分，并且也包括解调之后对回波小信号的必要加工处理（如放大、整形）等。射频模块的收发分离是采用单天线系统时射频模块必须处理好的一个关键问题。

技术成熟性可靠性：射频读卡技术正在不断发展，其读卡作用距离及读卡准确程度均在不断提高。本项目运用精确解调技术，准确读出卡内信号，技术成熟可靠。

三、项目实施方案

1.方案基本功能框图及描述

用框图的方式并加以简单的描述简述实施本项目的技术方案。

系统是由FPGA、射频模块、LCD和FLASH构成的，系统结构见图1。 标准串口向射频模块发送对标签操作的命令，用于接收从射频模块返回的标签中的内容，LCD 显示标签信息，系统控制程序是系统的核心程序，它协调各部分的运行，FLASH存储器存放数据。FPGA的外部接口有：串口、LCD接口、FLASH接口和键盘接口等，射频模块内部含有符合RFID标准的标签操作程序，能够执行来自串口的操作标签的命令，返回标签的信息。系统是以FPGA为核心，控制数据处理交换的模块结构。FPGA实现的模块有：各