摘 要

蓝牙技术指的是一种支持设备短距离无线技术标准，用来描述蓝牙设备之间的短距离无线电系统的连接情况，能够在无线手机、移动电话、计算机等设备之间进行通信，这种技术适用于没有电线连接的条件完成的近距离的无线信息交换。

本文首先分析了射频识别技术蓝牙技术的国内外研究现状和发展趋势，简单介绍了这两个技术的特点以及应用，阐述了射频识别技术和蓝牙技术的基本原理，对射频模块和蓝牙模块的硬件设计进行了分析，给出了射频天线的设计，然后根据课题要求给出了读写系统的实现方案和硬件设计。最后介绍了系统设计的软件部分，介绍了MFRC522芯片的命令和特性以及CC2541芯片的指令集，结合课题，根据蓝牙协议栈和ISO14443-A即Contactless card standards(非接触式IC卡标准)协议，设计编写了对射频模块和蓝牙模块的进行操作的程序，初步完成了课题的任务。

关键词：射频识别；蓝牙技术；MCU；MFRC522；IC卡

Abstract

Bluetooth technology refers to a short-range wireless technology standard that supports the connection of short-range radio systems between Bluetooth devices and enables communication between devices such as wireless handsets, mobile phones, and computers. The technology is suitable for wireless information exchange with short distance without the condition of the wire connection.

This paper first analyzes the research status and development trend of Bluetooth technology at home and abroad, briefly introduces the characteristics and application of these two technologies, expounds the basic principles of radio frequency identification technology and Bluetooth technology, and the hardware of radio frequency module and Bluetooth module The design of the RF antenna is given, and then the realization scheme and hardware design of the read and write system are given according to the requirements of the project. Finally, the software part of the system design is introduced. The commands and characteristics of the MFRC522 chip and the instruction set of the CC2541 chip are introduced. According to the Bluetooth protocol stack and ISO14443-A, the contactless card standards protocol is designed. The preparation of the RF module and the Bluetooth module to operate the program, the initial completion of the task of the task.

Key Words: radio frequency identification; Bluetooth technology; MCU; MFRC522; IC card

目录

1.绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3本课题的主要工作 4

2.方案设计与实现 5

2.1 基本原理 5

2.2方案设计 6

3.硬件设计 8

3.1RFID射频模块 8

3.1.1MFRC522芯片介绍 8

3.1.2 天线设计 11

3.2蓝牙模块 13

3.3显示及按键电路 15

4.程序设计 17

4.1 射频模块的读/写程序设计 17

4.1.1 MFRC522指令集 17

4.1.2 程序流程图 17

4.2蓝牙模块的程序设计 19

4.2.1 蓝牙模块AT指令集 19

4.2.2 程序流程图 20

4.3 主程序的设计 21

5.结果和调试 23

6.总结 25

致谢 26

参考文献 27

附录 28

1.绪论

1.1研究背景和意义

IC卡又称集成电路卡，它是在大小和普通信用卡相同的塑料卡片上嵌置一个或多个集成电路构成的，日本人最早提出了IC卡的概念。第一个使用集成电路的IC卡由法国BULL公司在1976年制作出来。早期的IC卡是由一个或多个集成电路芯片被封装成便携式卡片的塑料卡。随着计算机网络技术的发展，IC卡的使用也越来越广泛，由于IC卡里包含了集成电路和存储芯片，这两项技术发展迅速也代表了IC卡发展迅速。随着射频识别技术的研究发展越来越深入，IC卡的功能也越来越多，使用到IC卡的地方也越来越多，多种行业都已经用到了这项技术，如门禁控制系统、公路自动收费系统、“一卡通”等等。现在通常使用的IC卡有很多优点，例如小巧轻便、存储容量大、使用寿命长、安全性高等，这些优点使得IC卡使用广泛。

如今，随着计算机的广泛使用，各种信息通过互联网快速传播，人们足不出户便能够了解到全球各地发生的事，但是，计算机使用越来越多也带来了一系列的问题，其中信息安全是一个不可忽视的问题，因为信息安全和个人信息紧密相连，而保证信息的安全传输需要用到信息安全加密技术。由于IC卡上记录了大量的信息，所以要确保IC卡的安全性

，IC卡常用的安全技术有数据加密技术、指纹鉴别技术、身份鉴别技术。在IC卡内部的集成电路有加密电路，在和读写系统通讯时有三次相互认证，不仅要验证信息的正确性，还要验证双方身份是否合法，IC卡与读写器的数据通讯只有在加密电路验证信息正确后才能顺利进行，便是这种加密技术，使得IC卡的安全性很高。

总之，与传统一般的磁卡相比较，IC卡具有安全保密性好、信息保存时间长、可靠性高、存储数据量大的优点，在一些传统IC卡不适用的地方，它便具有巨大的优势，被广泛应用于公共交通、门禁系统、考勤系统等领域。设计出一个便携式IC卡读写系统，将会在社会生活中给人们提供巨大的便利。

蓝牙是基于低成本的短距离无线数据通信技术，它结合了数据通信技术、无线通信技术、计算机技术与网络技术。它的通信控制规范继承并采纳了数据通信中传输控制规范以及无线局域网有关控制与管理技术，同时又具有独特性。蓝牙技术规范的目的是在移动和固定设备之间使用短距离的无线连接，即实现数据、语音乃至图像的无缝传输。比如，智能手机和便携式电脑之间使用蓝牙技术，两者间的数据便可以通过无线的方式进行传输，代替了传统的有线电缆连接，不仅如此，键盘、打印机、鼠标、游戏手柄、传真机、智能家居等设备都可以使用蓝牙技术。蓝牙与其他技术相比具有很多优点，例如功耗和成本较低，方便快捷，安全性很高因为每台蓝牙设备都有自己唯一的地址，应用范围广泛，与其他设备相比，开发蓝牙比较容易。

如今已经有多种以近距离、低成本为基础的无线数据传输技术应用到物联网中，其中包括WiFi、ZigBee、NFC和蓝牙技术，还有已经得到广泛应用的射频识别技术。蓝牙通信还具有以下优点 ：(1) 低功耗，当蓝牙无数据传输时，蓝牙会进入低功率工作模式，即大幅度降低发射功率 。(2) 低辐射，由于蓝牙的发射功率小，传输数据的过程中产生的无线辐射符合标准，对人体无害。(3) 成本低廉，功耗较低，容易设计开发。(4) 安全性很高，无线信号很容易被截取，因此蓝牙协议中增加了身份认证和数据加密使得数据传输更安全。如今在全球范围内，蓝牙技术已经被广泛使用，一系列的蓝牙设备涌现了出来，如蓝牙耳机、蓝牙游戏操纵杆等。

而基于蓝牙通讯的便携式IC卡读写系统，蓝牙模块与智能手机之间数据传输的安全性高，保密性好，与传统的接触式IC卡相比，对环境的适应能力更好，读写系统简单，安全性较高，防碰撞性能强及一卡多用，读写速度快速，已经被广泛用于门禁系统和公共交通中。

1.2国内外研究现状

蓝牙是基于低成本的短距离无线数据通信技术，用来描述蓝牙设备之间的短距离无线电系统的连接情况，能够在无线手机、移动电话、计算机等设备之间进行通信，这种技术适用于没有电线连接的条件完成的近距离的无线信息交换。现阶段，伴随着科技的发展越来越快速，蓝牙技术也越来越完善，因此蓝牙设备的使用也越来越多。蓝牙设备的特点主要有：第一，支持蓝牙技术的设备越来越多，蓝牙设备直接经过无线传输的方式和其他的手机或PC进行数据通信，而不再是使用有线电缆进行连接，使得设备之间的通信更加方便快捷；第二，蓝牙技术工作在2.4GHz频段，此频段属于用于Industrial、Scientific、Medical的全球公用频段，可以免费使用而不用申请；第三，蓝牙设备使用很方便，工作范围也很大，设备打开蓝牙，便可以搜索到一定范围内其他的蓝牙设备，经过相互认证，两个设备之间就可以迅速建立起无线联系，便捷的传输数据。第四，蓝牙技术的安全性能高，功耗较低，辐射低，抵抗干扰的能力强，成本低廉。第五，蓝牙技术用途广泛，能够在多种电子设备上使用，如智能手机、计算机、蓝牙耳机、游戏手柄、打印机等，能够兼容多种操作系统，蓝牙技术已经成为独立于操作系统的一项技术，可以方便地嵌入到诸多操作系统中，在各种操作系统中，蓝牙的诸多优点仍然能够保持。蓝牙不仅可以使得多个设备通过无线连接，传输数据，它还支持语音通信，这使得蓝牙在社会生活中已经有了很广泛的应用。

1. 计算机应用。

如今，计算机已经在全世界普及，蓝牙技术在计算机上的应用也越来越成熟，例如，使用蓝牙手机和计算机通过无线连接，可以相互传输文件数据，而不像以前需要使用USB