基于射频技术的运动会计圈计时系统.docVIP

基于射频技术的运动会计圈计时系统 摘要： 关键词： 系统设计 (1).设计要求 此系统的设计目标是应用于运动场内绕跑道进行的中长距离田径运动的自动计圈及计时系统，其包括以下设计要求： 1．自动记录运动员的起始时间、所跑的圈数及对应的每圈时间; 2．对运动员的采集，不需要运动员比赛过程中有任何操作即可实现; 3．感应器及其外封装在一起的重量及外形、佩戴方式应基本不对运动员竞技产生任何影响; 4．当多个运动员密集通过时能可靠采集而不遗漏; 5．响应速度快，在运动员快速经过时能可靠采集运动员信息而不遗漏; 6．计时精度为0.2S；[1] (2).方案比较与论证 由于该系统要对多个运动员同时进行识别，所以就排除了最初确定的红外计圈计时方法。经过多方论证和查找资料，我们最终确定采用当今应用比较广泛的射频识别技术来解决各项设计要求。 射频识别技术简介 射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是20世纪九十年代兴起的一种非接触式的自动识别技术，在我国还处于起步阶段，存在技术水平不高，标准规范不完整等诸多问题一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术找到相关网页约721,000篇，用时0.001秒有源卡和无源卡有源是指卡内有电池提供电源，其作用距离较远，但寿命有限、体积较大、成本高，且不适合在恶劣环境下工作；无源卡内无电池，它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电，其作用距离相对有源卡短，但寿命长且对工作环境要求不高。 1).125KHz，该频率的读写器由于多标签的同时读取实现非常困难，所以首先排除。 2).13.56MHz，该频率的读写器应用广泛，但多是15CM以下的门禁、考勤系统等。在长距离方面应用很少，且技术难度大，涉及技术专利等问题，再者该频率的长距离读写器的价格很高，开发难度大。 参考文献[1]中应用的就是该频率，但其要对运动会跑道进行改造，由于运动员可能会使用钉字跑鞋等原因，如果采用文献[1]中的方法，在开发与实际应用中都会遇到很多问题。 综合各方面因素考虑，我们排除了该频率的射频识别系统的设计计划。 图(1).文献[1]中的计时计圈系统 3).433.92MHz，该频率在长距离射频识别技术方面技术成熟，应用广泛，参考资料多，不涉及专利问题等，开发相对简单，虽然标签价格相对其他的要贵很多，但如果采用批量生产标签能使标签成本控制在30元内。所以综合各方面因素的考虑，我们最后决定采用433.92MHz的远距离射频识别系统来实现计圈计时系统的设计。 图(2).文献[5]中433.92MHz长距离计时计圈系统设计示意图 价格对比 经调查得知，深圳深圳市菲普莱科技有限公司 二、系统硬件设计 1．系统控制模块设计 经过对市场上各类型的单片机进行比较，我们觉得AT89S52在价格(3.5~8元)及开发难度方面都具有很大的优势，所以选择该款单片机最为我们设计的系统的控制模块。 功能特性描述：[6] AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 图(3).AT89S52单片机引脚结构图 （该型号单片机的其他更具体内容可以查看各种单片机原理的书籍） 2．系统射频收发模块(NRF905)介绍[5] nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器，工作电压为1.9～ 3.6V，32引脚QFN封装（5×5mm），工作于433/868/915MHz三个ISM（工业、科学和医学）频道，频道之间的转换时间小于650us。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加声表滤波器，ShockBurstTM工作模式，自动处理字头和CRC（循环冗余码校验），使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，工作于接收模式时的电流为12.5mA，内建空闲模式与关机模式，易于实现节能。 芯片结构：NRF905片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器、功率放大器等模块，曼彻斯特编码/解码由片内硬件完成，无需用户对数据进行曼彻斯特编码，因此使用非常方便。nRF905的详细结构如图3-7所示。 图(4).NRF905射频收发芯片引脚结构图 图(5).NRF905射频收