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RFID实验指导书目 录第一章 RFID 数据信号与编码模块- 1 -实验一 RFID系统基带编码（一）- 1 -一、实验目的- 1 -二、实验装置及实验原理- 1 -三、实验步骤- 3 -四、实验报告要求- 5 -实验二 RFID系统基带编码（二）- 5 -一、实验目的- 5 -二、实验装置及实验原理- 5 -三、实验步骤- 6 -四、实验报告要求- 8 -实验三 RFID系统基带编码（三）- 8 -一、实验目的- 8 -二、实验装置及实验原理- 8 -三、实验步骤- 10 -四、实验报告要求- 11 -实验四 RFID 系统差错检测编码实验（一）- 12 -一、实验目的- 12 -二、实验装置及实验原理- 12 -三、实验步骤- 12 -四、实验报告要求- 19 -实验五 RFID 系统差错检测编码实验（二）- 19 -一、实验目的- 19 -二、实验装置及实验原理- 19 -三、实验步骤- 20 -四、实验报告要求- 23 -实验六 RFID 系统数据编码综合实验- 23 -一、实验目的- 23 -二、实验装置及实验原理“- 23 -三、实验步骤- 25 -四、实验报告要求- 28 -第二章 RFID 脉冲调制/解调模块- 29 -实验一 脉冲FSK调制/解调实验- 29 -一、实验目的- 29 -二、实验装置及实验原理- 29 -三、实验内容及步骤- 31 -四、实验报告要求- 32 -实验二 脉冲PSK调制/解调实验- 34 -一、实验目的- 34 -二、实验装置及实验原理- 34 -三、实验内容及步骤- 37 -四、实验报告要求- 38 -第三章 RFID 数字调制/解调模块- 39 -实验一 2ASK调制/解调实验- 39 -一、实验目的- 39 -二、实验装置及实验原理- 39 -三、实验内容及步骤- 42 -四、实验报告要求- 43 -实验二 2FSK调制/解调实验- 43 -一、实验目的- 43 -二、实验装置及原理- 43 -三、实验内容及步骤- 46 -四、实验报告要求- 47 -实验三 2PSK调制/解调实验- 47 -一、实验目的- 47 -二、实验装置及实验原理- 47 -三、实验内容及步骤- 51 -四、实验报告要求- 51 -第四章 RFID 原理机模块- 53 -实验一 RFID 系统阅读器原理实验- 53 -一、实验目的- 53 -二、实验装置及实验原理- 53 -三、实验内容及步骤- 58 -四、实验报告要求- 59 -实验二 RFID 系统阅读器操作实验- 59 -一、实验目的- 59 -二、实验装置及实验原理- 59 -三、实验内容及步骤- 61 -四、实验报告要求- 63 -实验三 RFID 系统应答器原理实验- 65 -一、实验目的- 65 -二、实验装置及实验原理- 65 -三、实验内容及步骤- 68 -四、实验报告要求- 69 -第五章 RFID应用系统模块- 71 -实验一 RFID 125KHz系统应用实验- 71 -一、实验目的- 71 -二、实验装置及实验原理- 71 -三、实验内容- 71 -四、应用系统实验简介- 73 -五、低频（125kHz）应用系统结构如图6.5所示。- 73 -六、软件演示实验- 73 -七、实验报告要求- 78 -实验二 RFID 13.56MHz 系统实验- 78 -一、实验目的- 78 -二、实验装置及实验原理- 78 -三、实验内容- 79 -四、实验报告要求- 82 -实验三 RFID 900MHz系统 ISO18000-6B协议实验- 82 -一、实验目的- 82 -二、实验装置及实验原理- 82 -三、实验内容- 83 -四、实验报告要求- 86 -实验四 RFID 900MHz系统ISO18000-6C协议实验- 86 -一、实验目的- 86 -二、实验装置及实验原理- 86 -三、实验内容- 87 -四、扩展实验- 89 -五、实验报告要求- 89 -第六章 RFID应用系统简介- 91 -一、供应链及现代物流管理系统中RFID技术的方案设计- 91 -二、零售业中RFID技术的应用分析- 94 -三、RFID技术在高速公路行车管理中的应用- 96 -四、制造业中的RFID 应用- 98 -五、RFID在资产管理上的应用- 100 -六、RFID技术在图书馆中的应用- 102 -七、RFID在汽车产业中的应用- 104 -八、RFID在军事中的应用- 106 -九、RFID 在智能交通及停车场中的应用- 108 -实验报告模板- 111 -第一章 RFID 数据信号与编码模块实验一 RFID系统基带编码（一）一、 实验目的1 了解数据并/串编码的基本原理；2 掌握曼彻斯特编码原理；3 掌握曼彻斯特解码原理。二、 实验装置及实验原理实验装置：示波器、RFID实验箱。实验原理：1“串行通信“是指外设和计算机间使用一根数据信号线,数据在一根数据信号线上按位进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，当然，其传输速度比并行传输慢。相比之下，由于高速率的要求，处于计算机内部的CPU与串口之间的通讯仍然采用并行的通讯方式，所以串行口的本质就是实现CPU与外围数据设备的数据格式转换（或者称为串并转换器），即当数据从外围设备输入计算机时，数据格式由位 (bit)转化为字节数据；反之，当计算机发送下行数据到外围设备时，串口又将字节数据转化为位数据。本实验中16个开关相当于产生16个并行编码数据，指示灯亮表示“1”，指示灯灭表示“0”。经过单片机的并/串转换形成一串二进制码，如图1.1.1所示。0000图1.1.1 串行输出数据2曼彻斯特码中，1码前半（50%）位为高，后半（50%）位为低；0码前半（50%）位为低，后半（50%）位为高。（1）编码方式。NRZ码和数据时钟进行异或便可得到曼彻斯特码，如图1.1.2所示。数据时钟 NRZ码数据 0 00曼彻斯特码 图1.1.2 曼彻斯特编码（2）编码器电路。虽然可以简单地采用NRZ码与数据时钟异或的方法获得曼彻斯特码，但由于NRZ码上升沿和下降沿的不理想，在输出中会产生尖峰脉冲，因此需要改进，改进后的电路如图1.1.3所示。该电路的特点是采用了一个D触发器，消除了尖峰脉冲的影响。图1.1.3 编码器电路（3）解码器。曼彻斯特码与数据时钟异或便可恢复出NRZ码数据信号。曼彻斯特解码工作是阅读器的任务，阅读器中都有MCU，其解码工作可由MCU的软件程序实现。（4）软件实现方法。A、编码。通常采用曼彻斯特码传输数据信息时，信息块格式如图1.1.4所示，起始位采用1码，结束位采用无跳变低电平。图1.1.4 数据传输的信息块格式因此，当MCU的时钟频率较高时，可将曼彻斯特码和2倍数据时钟频率的NRZ码相对应，对应关系如表1.1.1所示。当输出数据1 的曼彻斯特码时，可输出对应的NRZ码10；当输出数据0 的曼彻斯特码时，可输出对应的NRZ码01；结束位的对应NRZ码为00。表1.1.1 曼彻斯特码与2倍时钟频率的NRZ码曼彻斯特码10结束位NRZ码100100从上述描述可见，在使用曼彻斯特码时，只要1，0和结束位的子程序，就可方便的由软件实现曼彻斯特码的编码。B、解码。在解码时，MCU可采用2倍数据时钟频率对输入数据的曼彻斯特码进行读入，首先判断起始位，其码序为10；然后将读入的10，01组合转换成NRZ码的1和0；若读到00组合，就表示收到了结束位。从表1.1可知，11组合是非法码，出现的原因可能是传输错误或者产生了碰撞冲突，因此曼彻斯特码可以用于碰撞冲突的检测。实验原理图如图1.1.5所示。图 1.1.5 实验原理图三、 实验演示1检查实验设备，连线，接通电源。2将实验箱上的D15到D1开关分别处于1010 1010 1010 010状态，即并行输入为151的序列。将示波器的探头接到1点，可观察输出波形，它是并/串转换后输出的115数据序列。即为曼彻斯特编码的输入序列。如图1.1.6所示。图1.1.6 曼彻斯特输入序列注意：图中第一个低电平表示数据开始，不是信息位。实验报告中波形的第一位都是数据开始，不表示信息位。3将奇偶/CRC开关置于奇偶状态，纠错/非纠错开关置于纠错状态，其余开关可置于任意状态。4.将示波器的探头接到7点，观察到的波形，它是经过信道编码处理后输出的曼彻斯特编码波形。如图1.1.7所示。图1.1.7 曼彻斯特编码波形5.将示波器的探头接到10点，观察经过信道译码处理后输出的曼彻斯特解码波形，如图1.1.8所示。图1.1.8曼彻斯特解码波形6同学可随意调整开关的状态，按照上述步骤测试格式各点的波形。7理想的曼彻斯特编码解码整体波形如图1.1.9所示。图1.1.9 理想曼彻斯特编解码整体波形四、 实验内容及报告要求1 将开关状态改为1000 0101 1010 000，将示波器的探头接到1点，可观察输出波形并记录。2 将奇偶/CRC开关置于奇偶状态，纠错/非纠错开关置于纠错状态，其余开关可置于任意状态。将示波器的探头接到7点，观察波形并记录。3 将示波器的探头接到10点，观察经过信道译码处理后输出的曼彻斯特解码波形并记录。4 在实验报告上画出实验过程中记录的数据及波形5 回答思考题:曼彻斯特码的读入串为10 0101 1001 1100，求NRZ码值。6若有建议可对本实验提出改善建议。实验二 RFID系统基带编码（二）一、 实验目的1了解数据并/串编码的基本原理；2掌握密勒编码的基本原理；3掌握密勒解码的基本原理。二、 实验装置及实验原理实验装置：示波器、RFID实验箱。实验原理：（1）编码方式。密勒码的编码方式如表1.2.1所示。密勒码的逻辑0电平和前位有关，逻辑1虽然在位中间有跳变，但是上跳还是下跳取决于前位结束时的电平。密勒码的波形如图1.7所示，图中还给出了它与NRZ码、曼彻斯特码的波形关系。（2）编码器。密勒码的传输格式如图1.2.1所示，起始位为1，结束位为0，数据位流包括传送数据和它的检验码。表1.2.1 密勒码的编码规则bit(i-1)bit i编码规则1bit i的起始位置不变化，中间位置跳变00bit i的起始位置跳变，中间位置不跳变10bit i的起始位置不跳变，中间位置跳变 图1.2.2 密勒码波形及其与NRZ码、曼彻斯特码的波形关系图1.2.1密勒码传输格式从图1.2.2中发现，倒相的曼彻斯特码的上升沿正好是密勒码波形中的跳变沿，因此有曼彻斯特码来产生密勒码，编码器电路就十分简单。密勒码的编码电路如图1.2.3所示，用上升沿触发，触发器的Q输出端输出的是密勒码。图1.2.3 用曼彻斯特码产生密勒码的电路（3）软件编码。从密勒码的编码规则可以看出，NRZ码可以转换为用两位NRZ码表示的密勒码值，其转换关系如表1.2.2所示。表1.2.2 密勒码的两位表示方法密勒码二位表示的二进制数110或01011或00（4）软件解码。软件解码时，首先应判断起始位，在读出电平由高到低的跳变时，便获取了起始位。然后对以2倍数据时钟频率读入的位值进行每两位一次转换:01和10转换为1，00和11转换为0。这样便获得了数据的NRZ码。三、 实验演示1检察实验设备，连线，接通电源。2将实验箱上的D15到D1开关分别处于1010 1010 1010 010状态，即并行输入为151的序列。将示波器的探头接到1点，可观察出波形，它是并/串转换后输出的115数据序列，即密勒码的输入序列，如图1.2.4所示。图1.2.4密勒码输入序列3将奇偶/CRC开关置于奇偶状态，纠错/非纠错开关置于纠错状态，其余开关可置于任意状态。4. 将示波器的探头接到8点观察到的波形是经过信道编码处理后输出的密勒码编码波形。如图1.2.5.图1.2.5密勒编码波形5. 将示波器的探头接到11点观察到的波形经过信道译码处理后输出的密勒码解码波形。如图1.2.6所示。图1.2.6密勒解码波形图1.2.7 理想密勒编码解码整体波形图6同学可随意调整开关的状态，按照上述步骤，测试各点波形。7. 理想密勒码编码解码波形如图1.2.7所示。 四、 实验内容及报告要求1 将开关状态改为0000 1111 0011 110，将示波器的探头接到1点，观察输出波形并记录。2 将奇偶/CRC开关置于奇偶状态，纠错/非纠错开关置于纠错状态，其余开关可置于任意状态，将示波器的探头接到8点观察到的波形是经过信道编码处理后输出的密勒码编码波形，记录该波形。3 将示波器的探头接到11点观察经过信道译码处理后输出的密勒码解码波形并记录。4 在实验报告上画出波形并回答思考题。5 思考题：设读入的密勒码为1000 1100 0011 1000 0110，求其密勒解码波形。6. 若有建议可对本实验提出改善建议。实验三 RFID系统基带编码（三）一、 实验目的1了解数据并/串编码的基本原理；2掌握修正密勒编码的基本原理；3掌握修正密勒解码的基本原理。二、 实验装置及实验原理实验装置：示波器、RFID实验箱。实验原理：1、修正密勒码编码规则。TYPE A 中定义如下三种时序。（1）时序X: 在64/处，产生一个Pause凹槽。（2）时序Y: 在整个位期间（128/）不发生调制。（3）时序Z: 在位期间的开始产生一个Pause。在上述时序说明中为载波频率13.56MHZ,Pauses脉冲的底宽为0.50s,90%幅度宽度不大于4.5s。这三种时序对应于帧编码，即为修正的密勒码。修正密勒码的编码规则如下：(1)逻辑1时为时序X。(2)逻辑0时为时序Y。但下述两种情况除外：a.若相邻有两个或者更多0，则从第二个0开始采用时序Z；b.直接与起始位置相连的所有0，用时序Z表示。(3)通信开始用时序Z表示。(4)通信结束用逻辑0加时序Y表示。(5)无信息用至少两个时序表示。2、编码器。修正密勒码编码器的原理框图如图1.3.1所示，假设输入数据位01 1010，则图2所示的原理框图中有关部分的波形如图1.3.2所示，其相互关系如下。图1.3.1 修正米勒码编码器的原理框图图1.3.2 修正米勒码波形示例使能信号e激活编码器电路，使其开始工作，修正密勒码位于阅读器中，因此使能信号e可由MCU产生，并保证在其有效后的一定时间内数据NRZ码开始输入。图1.12中的波形a为数据时钟，由13.56MHZ经128分频后产生，数据速率为13.56。波形b为示例数据的NRZ码，第一位为起始位0，第二到七位为数据信息（01 1010），其后是结束位（以NRZ码0给出）。编码电路要将NRZ码的0011 0100 编为修正密勒码。a和b异或后的波形c有一个特点，即其上升沿正好对应于X、Z时序所需要的起始位置。用波形c控制计数器开始，对13.56MHZ时钟计数，若按模8计数，则波形d中Pause的脉宽为8/13.56，满足TYPE A 中凹槽脉冲底宽的要求。波形d中注出相应的时序为ZZXXYXYZY，完成了修正密勒码的编码。当送完数据以后，拉低使能电平，编码器停止工作。 我们可以发现，波形c实际上就是曼彻斯特码的反相波形。用他的上升沿是输出波形跳变产生了密勒码，而用其上升沿产生一个凹槽就是修正密勒码。3 解码器。修正密勒码的解码电路被集成在应答器芯片内，它的设计是由芯片制造商完成的。三、 实验演示1检查实验设备，连线，接通电源。2将开关D15到D1的状态分别处于1010 1010 1010 010，即并行输入为151的序列。将示波器的探头接到1点，可观察出波形，它是并/串转换后输出的115数据序列，即修正密勒码的输入序列。如图1.3.3所示。图1.3.3 修正年龄密勒码输入波形3. 将奇偶/CRC开关置于奇偶状态，纠错/非纠错开关置于纠错状态，其余开关可置于任意状态。4 .将示波器的探头接到9点观察到的波形是经过信道编码处理后输出的修正密勒码编码波形，如图1.3.4所示。图1.3.4 修正密勒编码波形5. 将示波器的探头接到12点观察到的波形经过信道译码处理后输出的修正密勒码解码波形。如图1.3.5所示。图1.3.5 修正密勒码解码波形图1.3.6 理想修正密勒编解码示例波形6. 同学可任意调制开关的状态，按照上述步骤，测试各点波形。7. 理想的修正密勒码编码解码波形示意图如图1.3.6所示。四、 实验内容及报告要求1回答思考题将开关状态改为0010 1000 1110 111，将示波器的探头接到1点，观察输出波形并记录。2将奇偶/CRC开关置于奇偶状态，纠错/非纠错开关置于纠错状态，其余开关可置于任意状态，将示波器的探头接到9点观察到的波形是经过信道编码处理后输出的修正密勒码编码波形，记录该波形。3将示波器的探头接到12点观察经过信道译码处理后输出的修正密勒码解码波形并记录。4在实验报告上画出波形并回答思考题。5思考题：设读入的密勒码为1000 1100 0011 1000 0110，求其修正密勒码波形。6. 若有建议可对本实验提出改善建议。实验四 RFID 系统差错检测编码实验（一）一、 实验目的1了解RFID差错控制编码的基本原理；2了解数据并/串转换原理；3掌握奇偶校验编码原理。二、 实验装置及实验原理实验装置：示波器、RFID实验箱。实验原理：奇偶监督码分为奇数监督码和偶数监督码两种，两者的原理相同。在偶数监督码中，无论信息位有多少，监督位只有一位，它使码组中“1”的数目为偶数，即满足下式条件：式中为监督位，其他位是信息位。这种编码只能检测出奇数个错码，而且不能纠错。按照上式在接收端对得到的码元序列求“模2和”，若计算结果为1就说明存在错码，结果为0就认为无错码。奇数校验码跟偶数校验码相似，只不过码组中“1”的数目是奇数，即满足条件：式中为监督位，其他位是信息位。按照上式在接收端对得到的码元序列求“模2和”，若计算结果为0就说明存在错码，结果为1就认为无错码。这种编码也只能检测出奇数个错码，而且不能纠错。虽然奇偶校验并不是一种十分安全可靠的检错方法，因为有偶数个数据位在传输中同时出错，接收端无法检测出差错的数据，所以其检错概率为50%。但是对于低速传输来说，奇偶校验是一种令人满意的检错法。通常偶校验常用于异步传输或低速传输，而奇校验常用于同步传输。三、 实验演示1检查实验装置、连线、接通电源。2. 将纠错/非纠错开关置于非纠错状态，奇偶/CRC开关置于奇偶状态。3将开关D15到D1分别置于1000 1000 0001 010状态，将示波器的探头接到1点，观察并/串输出的数据波形，即图1.4.1所示。图1.4.1 奇校验原码4 无干扰奇校验码。将奇偶校验处理模块上的奇偶开关调整到奇状态以便进行奇校验，关闭干扰处理模块的1码2码开关。将示波器的探头接到3点，观察奇校验码输出波形，即图1.4.2中的奇校验码。图1.4.2奇校验编码4在不加干扰的情况下，用示波器观察15点的奇校验解码波形。如图1.4.3所示。图1.4.3 奇校验解码图1.4.4 理想的不加干扰的奇校验编解码波形5加一位干扰奇校验码。打开干扰处理模块中的1码开关，将示波器的探头接到5点，观察加一位干扰的波形，如图1.4.5。在此系统中，错位开关1控制D15，错位开关控制D6。图1.4.5 加一位干扰奇校验波形6. 将示波器探头接到15点，测试输出波形，如图1.4.6.图 1.4.6 加一位干扰奇校验输出波形7. 加两位干扰奇校验码。打开干扰处理模块中的1码开关和2码开关，将示波器的探头接到5点，观察加两位干扰的波形，如图1.4.7.图1.4.7 加两位干扰奇校验编码8. 将示波器探头接到15点，测试输出波形，如图1.4.8.图1.4.7 加两位干扰奇校验解码由上图看出，奇校验只能检测一位错码，如果出现两位错码，解码模块不报错，而是输出错误波形。9. 无干扰偶校验码。调整指示灯状态，测试1点偶校验原码波形，如图1.4.8所示。图1.4.8 偶校验原码10. 将奇偶校验处理模块上的奇偶开关调整到偶状态以便进行偶校验，关闭干扰处理模块的1码2码开关。将示波器的探头接到3点，观察偶校验码输出波形，即图1.4.9中的偶校验码。图1.4.9偶校验编码11在不加干扰的情况下，用示波器观察15点的偶校验解码输出波形。如图1.4.10.图1.4.10 偶校验解码图1.4.11 理想的不加干扰的偶校验编解码波形12加一位干扰偶校验码。打开干扰处理模块中的1码开关，并将奇偶校验模块的奇偶开关调整到偶状态，示波器的探头接到5点，观察加干扰的编码波形。如图1.4.11.图1.4.11加一位干扰偶校验输出波形13. 将示波器的探头接到15点，观察加干扰的偶编码解码输出波形。如图1.4.12.图1.4.12加一位干扰偶校验编解码波形14加两位干扰偶校验码。打开干扰处理模块中的2码开关，示波器的探头接到5点，观察加干扰的编码波形，如图1.4.13。图1.4.13加两位干扰偶校验波形15. 将示波器探头接到15点，观察解码输出波形。如图1.4.14.图1.4.14加两位干扰偶校验编解码波形图1.4.15 理想的加两位干扰偶校验编解码波形图1.4.16 理想的加两位干扰奇校验编解码波形图1.4.17理想的加一位干扰偶校验编解码波形图1.4.18 加一位干扰奇校验编解码波形16同学们可以调整并行编码数据模块的开关状态，分别测试无干扰奇校验各点波形、无干扰偶校验各点波形、加一位干扰奇校验各点波形、加一位干扰偶校验各点波形、加二位干扰奇校验各点波形、加二位干扰偶校验各点波形。四、 实验内容及报告要求1将纠错/非纠错开关置于非纠错状态，奇偶/CRC开关置于奇偶状态。2将并行编码数据模块的开关状态为1110 0001 1001 110，将示波器的探头接到1点观察并/串输出的数据波形并记录。3将奇偶校验处理模块上的奇偶开关调整到偶状态以便进行偶校验，关闭干扰处理模块的1码2码开关。将示波器的探头接到3点，观察偶校验码输出波形4打开干扰处理模块中的1码开关和2码开关，将示波器的探头接到5点，观察加两位干扰的波形5观察解校验波形如何？并记录。6将记录波形画于实验报告上。7可对本实验提出改善建议。实验五 RFID 系统差错检测编码实验（二）一、 实验目的1了解RFID差错控制编码的基本原理；2了解数据并/串转换原理；3掌握CRC编码原理。二、 实验装置及实验原理实验装置：示波器、RFID实验箱。实验原理：循环码的编码原理。 （1）在编码时，首先要根据给定的（n,k）值选定生成多项式g(x)，即从（+1）的因子中选一个（n-k）次多项式作为g(x)。根据所有的码多项式T(x)都可以被g(x)整除。根据这条原则就可以对给定的信息位进行编码：设m(x)是信息码多项式，其次数小于k。用乘m(x),结果的次数必定小于n。用g(x)除m(x)，得到余式r(x),其次数必定小于g(x)的次数，即小于（n-k）。将余式r(x)加到信息位之后作为监督位，得到的多项式就是码多项式。（2）解码原理。接收端解码的要求有两个：检错和纠错。由于任意一个码组多项式T(x)都应该能被生成多项式g(x)整除，所以在接收端可以将接受码组R(x)用原生成多项式g(x)去除。当传输中没有发生错误时，接受码组与发送码组相同，即R(x)=T(x)，故接收码组R(x)必定能被g(x)整除；若码组在传输过程中发生错误，则R(x)T(x),R(x)被g(x)除时可能除不尽而有余项，即有R(x)/g(x)=Q(x)+r(x)/g(x)因此我们就以余项是否为零来判别接收码组中有无错码。CRC编码不仅有检错功能还有纠错功能。三、 实验演示1检察实验设备，连线，接通电源。2将奇偶/CRC开关置于CRC状态。3. 将实验箱上并行编码数据模块的D15到D9开关分别处于1010 010状态，将示波器的探头接到1点，观察并/串输出的数据波形，如图1.5.1所示。图1.5.1 CRC原码 3无干扰CRC编解码。将CRC校验处理模块中的开关置于非纠错状态，用示波器观察4点的CRC编码波形，如图1.5.2所示。图1.5.2 无干扰CRC编码4. 用示波器观察16点的CRC解码波形，如图1.5.3所示。图1.5.3 无干扰CRC解码5.有一位干扰CRC编解码。将CRC校验处理模块中的开关置于非纠错状态，打开干扰处理模块中的1码开关，在此系统中，错位开关1控制D15，错位开关控制D6，此时D6位为校验位。观察6点的加干扰波形。如图1.5.4所示图1.5.4 非纠错加一位干扰CRC编码6. 测试16点波形。如图1.5.5.图1.5.5 非纠错加一位干扰CRC解码7. 将纠错/非纠错开关置于纠错状态，测试16点波形，如图1.5.6所示。图1.5.6 纠错加一位干扰CRC解码8. 将纠错/非纠错开关置于非纠错状态，打开干扰处理模块中的2码开关， 观察6点的加干扰波形。如图1.5.7所示.图1.5.7 非纠错加两位干扰CRC编码9. 测试16点波形。如图1.5.8所示。.图1.5.8 非纠错加两位干扰CRC解码10 将纠错/非纠错开关置于纠错状态。测试16点波形，如图1.5.9所示。图1.5.9 纠错加两位干扰CRC解码11. 同学可任意调整D15到D9开关状态，按上述步骤测试各点波形。四、 实验内容及报告要求1 将实验箱上并行编码数据模块的D15到D9开关分别处于1101 010状态，按上述步骤测试各点波形。并记录各波形。 2将所记录波形画于实验报告上。3回答思考题：1101 010对应的CRC编码是多少，写出计算步骤。实验六 RFID 系统数据编码综合实验一、 实验目的1了解RFID数据信号编码的基本原理；2了解数据并串转换的基本原理；3掌握差错编码和解码的基本原理；4掌握信道编码和解码的基本原理。二、 实验装置及实验原理“实验装置：示波器、RFID实验箱实验原理：1差错编码有奇偶校验编码、CRC编码。（1）奇偶监督码分为奇数监督码和偶数监督码两种，两者的原理相同。在偶数监督码中，无论信息位有多少，监督位只有一位，它使码组中“1”的数目为偶数，即满足下式条件：式中为监督位，其他位是信息位。按照上式在接收端对得到的码元序列求“模2和”，若计算结果为1就说明存在错码，结果为0就认为无错码。奇数校验码跟偶数校验码相似，只不过码组中“1”的数目是奇数，即满足条件：式中为监督位，其他位是信息位。按照上式在接收端对得到的码元序列求“模2和”，若计算结果为0就说明存在错码，结果为1就认为无错码。奇偶校验编码只能检测出奇数个错码，而且不能纠错。（2）CRC编码。a.在编码时，首先要根据给定的（n,k）值选定生成多项式g(x)，即从（+1）的因子中选一个（n-k）次多项式作为g(x)。根据所有的码多项式T(x)都可以被g(x)整除。根据这条原则就可以对给定的信息位进行编码：设m(x)是信息码多项式，其次数小于k。用乘m(x),结果的次数必定小于n。用g(x)除m(x)，得到余式r(x),其次数必定小于g(x)的次数，即小于（n-k）。将余式r(x)加到信息位之后作为监督位，得到的多项式就是码多项式。B.解码原理。接收端解码的要求有两个：检错和纠错。由于任意一个码组多项式T(x)都应该能被生成多项式g(x)整除，所以在接收端可以将接受码组R(x)用原生成多项式g(x)去除。当传输中没有发生错误时，接受码组与发送码组相同，即R(x)=T(x)，故接收码组R(x)必定能被g(x)整除；若码组在传输过程中发生错误，则R(x)T(x),R(x)被g(x)除时可能除不尽而有余项，即有R(x)/g(x)=Q(x)+r(x)/g(x)因此我们就以余项是否为零来判别接收码组中有无错码。CRC编码不仅有检错功能还有纠错功能。2. 信道编码有曼彻斯特码、密勒码、修正密勒码。（1）曼彻斯特码。在曼彻斯特码中，1码前半（50%）位为高，后半（50%）位为低；0码前半（50%）位为低，后半（50%）位为高，NRZ码和数据时钟进行异或便可得到曼彻斯特码。曼彻斯特码与数据时钟异或可得到NRZ码。（2）密勒码。倒相的曼彻斯特码的上升沿正好是密勒码波形中的跳变沿，因此有曼彻斯特码来产生密勒码。密勒码的传输格式如图1.25所示，起始位为1，结束位为0，数据位流包括传送数据和它的检验码。表1.6.1 密勒码的编码规则bit(i-1)bit i编码规则1bit i的起始位置不变化，中间位置跳变00bit i的起始位置跳变，中间位置不跳变10bit i的起始位置不跳变，中间位置跳变图1.6.1密勒码传输格式（3）修正密勒码编码规则。TYPE A 中定义如下三种时序。时序X: 在64/处，产生一个Pause凹槽。时序Y: 在整个位期间（128/）不发生调制。时序Z: 在位期间的开始产生一个Pause。在上述时序说明中为载波频率13.56MHZ,Pauses脉冲的底宽为0.50s,90%幅度宽度不大于4.5s。这三种时序对于帧编码，即为修正的密勒码。修正密勒码的编码规则如下：逻辑1时为时序X。逻辑0时为时序Y。但下述两种情况除外：a.若相邻有两个或者更多0，则从第二个0开始采用时序Z；b.直接与起始位置相连的所有0，用时序Z表示。c.通信开始用时序Z表示。d.通信结束用逻辑0加时序Y表示。e.无信息用至少两个时序表示。三、 实验演示1检查实验设备，连线，接通电源。2将试验箱上的开关D15到D1置于1100 1100 1010 010状态，调整RFID实验箱上的奇偶/CRC开关使其处于奇偶状态，纠错/非纠错开关置于非纠错状态。将示波器的探头接到1点，观察并/串输出的数据波形。如图1.6.2所示。图1.6.2 串行输入码3将奇偶校验处理模块的开关置于奇状态，将示波器的探头接到3点，观察奇校验输出波形。如图1.6.3所示。图1.6.3 奇校验编码4打开干扰处理模块中的1码开关，将示波器的探头接到5点，观察加一位干扰码的输出波形。如图1.6.4所示。图1.6.4 一位干扰奇编码输出5将示波器的探头接到7点，用示波器观察曼彻斯特编码的输出波形。如图1.6.5.图1.6.5 曼彻斯特编码波形6用示波器观察10点的曼彻斯特解码输出波形。如图1.6.6.图1.6.6 曼彻斯特解码波形7用示波器观察15点的奇解校验波形。如图1.6.7所示。图1.6.7 奇解码波形图1.6.8 理想的综合实验波形图8同学们可调整开关状态、选择不同的差错控制编码（奇偶校验或者CRC编码）调整奇偶校验出处理模块中的奇偶开关状态、调整纠错非纠错开关状态、调整干扰处理模块中的1码2码开关状态、选择不同的信道编码方式，按照上述步骤用示波器观察相应的波形输出。四、 实验内容及报告要求1 将试验箱上的开关D15到D1置于1101 100状态，调整RFID实验箱上的奇偶/CRC开关使其处于CRC状态，纠错/非纠错开关置于纠错状态。将示波器的探头接到1点，观察并/串输出的数据波形2 用示波器观察4点的CRC编码波形，并记录。3 打开干扰处理模块中的1码开关，在此系统中，错位开关1控制D15，错位开关控制D6，此时D6位为校验位。观察6点的加干扰波形。4 将示波器的探头接到11点观察经过信道译码处理后输出的密勒码解码波形并记录。5将实验过程中记录的波形画于实验报告中。6思考题：并行编码数据模块中的开关全是高电平时，CRC编码输出波形如何？加两位干扰码后的密勒编码波形如何？CRC解码波形如何？7若有建议可对本实验提出改善建议。第二章 RFID 脉冲调制/解调模块实验一 脉冲FSK调制/解调实验一、 实验目的1 掌握脉冲作为载波的2FSK信号的调制原理与方法；2 掌握解调脉冲2FSK信号解调的原理与方法。二、 实验装置及实验原理实验装置：示波器、RFID实验箱。实验原理：1脉冲调制与方波载波脉冲调制是指将数据的NRZ码变换为更高频率的脉冲串，通过脉冲波形中频率和相位的变化实现信息的传递，表示NRZ码中的“0”或者“1”。主要的脉冲调制方式为移频键控（FSK）和相位键控（PSK）。FSK是指对已调脉冲波形的频率进行控制，FSK调制方式用于频率低于135KHz（射频载频频率为125KHz）的情况。与正弦波调制所采用正弦波为载波不同，脉冲调制的载波采用的是方波，本实验采用125KHz的方波作为载波。如图2.1.1所示。图2.1.1 125kHz 方波波形2不归零NRZ序列脉冲调制的调制信号是不归零的NRZ序列，高电平表示信息“1”，低电平表示信“0”。信息位NRZ序列1110图2.1.2 信息位与NRZ序列波形3. 分频电路原理FSK脉冲调制中，已调脉冲的频率携带着传输的数据，所以我们需要两种不同频率的方波来代表NRZ信号中的“1”和“0”。实验使用分