【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 閉路天線連接到天線口上同時(shí)天線在工作時(shí)，對(duì)應(yīng)的天線指示燈點(diǎn)亮。2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)113 RFID 系統(tǒng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)概要 RFID 系統(tǒng)組成閱讀器(Reader)：讀取(有時(shí)還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；天線(Antenna)：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。標(biāo)簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；每個(gè)標(biāo)簽都有一個(gè)全球唯一的 ID 號(hào)碼——UID ，UID是在制作芯片時(shí)放在 ROM 中的，無(wú)法修改。用戶數(shù)據(jù)區(qū)(DATA)是供用戶存放數(shù)據(jù)的，可以進(jìn)行讀寫、覆蓋、增加的操作。讀寫器對(duì)標(biāo)簽的操作有三類：識(shí)別(Identify):讀取 UID；讀取(Read):讀取用戶數(shù)據(jù)；寫入(Write):寫入用戶數(shù)據(jù)電子標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體的表面。讀器可無(wú)接觸地讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標(biāo)簽信息被傳送到電腦上進(jìn)行下一步處理。圖 31 RFID 系統(tǒng)組成圖 RFID 基本工作原理RFID 技 術(shù) 的 基 本 工 作 原 理 并 不 復(fù) 雜 ： 標(biāo) 簽 進(jìn) 入 磁 場(chǎng) 后 ， 接 收 解 讀 器 發(fā)出 的 射 頻 信 號(hào) ， 憑 借 感 應(yīng) 電 流 所 獲 得 的 能 量 發(fā) 送 出 存 儲(chǔ) 在 芯 片 中 的 產(chǎn) 品 信 息（ Passive Tag， 無(wú) 源 標(biāo) 簽 或 被 動(dòng) 標(biāo) 簽 ） ， 或 者 主 動(dòng) 發(fā) 送 某 一 頻 率 的 信 號(hào)2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)12（ Active Tag， 有 源 標(biāo) 簽 或 主 動(dòng) 標(biāo) 簽 ） ； 解 讀 器 讀 取 信 息 并 解 碼 后 ， 送 至 中央 信 息 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 有 關(guān) 數(shù) 據(jù) 處 理 。 一 套 完 整 的 RFID 系 統(tǒng) , 是 由 閱 讀 器 (Reader)與 電 子 標(biāo) 簽 (TAG)也 就 是所 謂 的 應(yīng) 答 器 (Transponder)及 應(yīng) 用 軟 件 系 統(tǒng) 三 個(gè) 部 份 所 組 成 , 其 工 作 原 理是 Reader 發(fā) 射 一 特 定 頻 率 的 無(wú) 線 電 波 能 量 給 Transponder, 用 以 驅(qū) 動(dòng) Transponder 電 路 將 內(nèi) 部 的 數(shù) 據(jù) 送 出 ， 此 時(shí) Reader 便 依 序 接 收 解 讀 數(shù) 據(jù) , 送 給 應(yīng) 用 程 序 做 相 應(yīng) 的 處 理 。以 RFID 卡 片 閱 讀 器 及 電 子 標(biāo) 簽 之 間 的 通 訊 及 能 量 感 應(yīng) 方 式 來(lái) 看 大 致 上可 以 分 成 , 感 應(yīng) 偶 合 (Inductive Coupling) 及 后 向 散 射 偶 合 (Backscatter Coupling)兩 種 , 一 般 低 頻 的 RFID 大 都 采 用 第 一 種 式 , 而 較 高 頻 大 多 采 用第 二 種 方 式 。閱 讀 器 根 據(jù) 使 用 的 結(jié) 構(gòu) 和 技 術(shù) 不 同 可 以 是 讀 或 讀 /寫 裝 置 ， 是 RFID 系統(tǒng) 信 息 控 制 和 處 理 中 心 。 閱 讀 器 通 常 由 耦 合 模 塊 、 收 發(fā) 模 塊 、 控 制 模 塊 和 接口 單 元 組 成 。 閱 讀 器 和 應(yīng) 答 器 之 間 一 般 采 用 半 雙 工 通 信 方 式 進(jìn) 行 信 息 交 換 ，同 時(shí) 閱 讀 器 通 過(guò) 耦 合 給 無(wú) 源 應(yīng) 答 器 提 供 能 量 和 時(shí) 序 。 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 ， 可 進(jìn)一 步 通 過(guò) Ether 或 WLAN 等 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 物 體 識(shí) 別 信 息 的 采 集 、 處 理 及 遠(yuǎn) 程 傳送 等 管 理 功 能 。 應(yīng) 答 器 是 RFID 系 統(tǒng) 的 信 息 載 體 ， 目 前 應(yīng) 答 器 大 多 是 由 耦 合原 件 （ 線 圈 、 微 帶 天 線 等 ） 和 微 芯 片 組 成 無(wú) 源 單 元 。圖 32 RFID 系統(tǒng)原理圖2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)13圖 33 RFID 系統(tǒng)組成圖 RFID 關(guān)鍵技術(shù)主要包括產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)兩方面，其中 RFID 產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)主要包括： 標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)與制造：例如低成本、低功耗的 RFID 芯片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，適合標(biāo)簽芯片實(shí)現(xiàn)的新型存儲(chǔ)技術(shù)，防沖突算法及電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)，芯片安全技術(shù)，以及標(biāo)簽芯片與傳感器的集成技術(shù)等。天線設(shè)計(jì)與制造：例如標(biāo)簽天線匹配技術(shù)，針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象的 RFID 標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，多標(biāo)簽天線優(yōu)化分布技術(shù)，片上天線技術(shù)，讀寫器智能波束掃描天線陣技術(shù)，以及 RFID 標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)仿真軟件等。RFID 標(biāo)簽封裝技術(shù)與裝備：例如基于低溫?zé)釅旱姆庋b工藝，精密機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，多物理量檢測(cè)與控制，高速高精運(yùn)動(dòng)控制，裝備故障自診斷與修復(fù)，以及在線檢測(cè)技術(shù)等。RFID 標(biāo)簽集成：例如芯片與天線及所附著的特殊材料介質(zhì)三者之間的匹配技術(shù)，標(biāo)簽加工過(guò)程中的一致性技術(shù)等。讀寫器設(shè)計(jì)：例如密集讀寫器技術(shù)，抗干擾技術(shù)，低成本小型化讀寫器集成技術(shù)，以及讀寫器安全認(rèn)證技術(shù)等。RFID 應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)主要包括：RFID 應(yīng)用體系架構(gòu)：例如 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中各種軟硬件和數(shù)據(jù)的接口技術(shù)及服務(wù)技術(shù)等。2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)14RFID 系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)管理：例如 RFID 與無(wú)線通信、傳感網(wǎng)絡(luò)、信息安全、工業(yè)控制等的集成技術(shù)，RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中間件技術(shù)，海量 RFID 信息資源的組織、存儲(chǔ)、管理、交換、分發(fā)、數(shù)據(jù)處理和跨平臺(tái)計(jì)算技術(shù)等。RFID 公共服務(wù)體系：提供支持 RFID 社會(huì)性應(yīng)用的基礎(chǔ)服務(wù)體系的認(rèn)證、注冊(cè)、編碼管理、多編碼體系映射、編碼解析、檢索與跟蹤等技術(shù)與服務(wù)。RFID 檢測(cè)技術(shù)與規(guī)范：例如面向不同行業(yè)應(yīng)用的 RFID 標(biāo)簽及相關(guān)產(chǎn)品物理特性和性能一致性檢測(cè)技術(shù)與規(guī)范，標(biāo)簽與讀寫器之間空中接口一致性檢測(cè)技術(shù)與規(guī)范，以及系統(tǒng)解決方案綜合性檢測(cè)技術(shù)與規(guī)范等。 RFID 在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀本世紀(jì)初，RFID 已經(jīng)開(kāi)始在中國(guó)進(jìn)行試探性的應(yīng)用，并很快得到政府的大力支持，2021 年 6 月，中國(guó)發(fā)布了《中國(guó) RFID 技術(shù)政策白皮書(shū)》，標(biāo)志著 RFID 的發(fā)展已經(jīng)提高到國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略層面。到 2021 年底，中國(guó)參與 RFID 的相關(guān)企業(yè)達(dá)數(shù)百家，已經(jīng)初步形成了從標(biāo)簽及設(shè)備制造到軟件開(kāi)發(fā)集成等一個(gè)較為完整的 RFID 產(chǎn)業(yè)鏈， 據(jù)專家估計(jì)，2021 年中國(guó) RFID 相關(guān)產(chǎn)值達(dá)到 80 億元左右，并將在未來(lái) 510 年保持快速發(fā)展。目前，RFID 在中國(guó)的很多領(lǐng)域都得到實(shí)際應(yīng)用，包括物流、煙草、醫(yī)藥、身份證、奧運(yùn)門票、寵物管理等等，但就我們?nèi)粘Ｉ罡惺芏裕孟?RFID 還是離我們很遠(yuǎn)。除了二代身份證，我們還很難經(jīng)常感受到 RFID 在我們生活中的在。這到底是什么原因呢？其實(shí)道理很簡(jiǎn)單，盡管 RFID 正快速在各個(gè)領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用，但相對(duì)于我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，其應(yīng)用范圍還遠(yuǎn)未達(dá)到廣泛的程度，即便在 RFID 應(yīng)用比較多的交通物流產(chǎn)業(yè)，也還處于點(diǎn)分布的狀態(tài)，而沒(méi)能達(dá)到面的狀態(tài)。往往是產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)為保持其競(jìng)爭(zhēng)地位而率先嘗試采用這種新技術(shù)，而更多的企業(yè)還抱著觀望和猶豫的態(tài)度。還是以物流產(chǎn)業(yè)為例，應(yīng)用RFID 技術(shù)可以大幅提高物流運(yùn)作效率，如加快貨物出入庫(kù)時(shí)間，減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員，實(shí)現(xiàn)快速而精確的庫(kù)存盤點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)貨物準(zhǔn)確定位跟蹤等，但時(shí)至今日，在中國(guó)真正實(shí)施 RFID 技術(shù)的物流企業(yè)還屈指可數(shù)。經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)以來(lái)，很多業(yè)內(nèi)人士也開(kāi)始對(duì) RFID 產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展產(chǎn)生懷疑和失望。其因?yàn)榉? 首先，是我國(guó)企業(yè)總體信息化水平不高，阻礙了 RFID 充分發(fā)揮其作用。其次，RFID 實(shí)施成本還比較高，使很多企業(yè)望而卻步。再次，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，貿(mào)然實(shí)施會(huì)帶來(lái)不確定風(fēng)險(xiǎn)。最后，我國(guó)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈發(fā)展還處于初級(jí)階段，也阻礙了 RFID 的實(shí)際應(yīng)用。2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)154 詳細(xì)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟體總體設(shè)計(jì) 用戶將持有的 RFID 卡接近讀卡器時(shí), 讀卡器識(shí)別卡信息并通過(guò)串口將卡信息傳送給單片機(jī)控制器。單片機(jī)控制器將卡信與外部 EEPROM 中存儲(chǔ)的信息比較, 驗(yàn)證用戶權(quán)限, 進(jìn)而控制門狀態(tài)。單片機(jī)通過(guò)另一個(gè)串口經(jīng)由 RS485 收發(fā)器通過(guò)總線與中央控制器通信, 將卡信息、各時(shí)刻操作信息、鍵盤信息等傳送到總線上, 中央控制器通過(guò)總線對(duì)這些信息進(jìn)行文件和數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ) 。 同時(shí), 中央控制器對(duì)各用戶的卡、密碼及個(gè)人信息以注冊(cè)或者注銷等形式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理, 以便于查詢。門禁管理系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)圖如下：門禁管理系統(tǒng)登陸 讀取標(biāo)簽 用戶信息管理 刷卡事件記錄發(fā)卡標(biāo)簽修改修改刪除卡號(hào)查詢姓名查詢門鎖控制開(kāi)鎖 閉鎖圖 41 門禁管理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖門禁管理系統(tǒng)軟件主界面函數(shù)設(shè)計(jì):CFrameWndGateCtrSysDlg UserDlg MotTagDLG ConnectDLG EditRecordLogin() OnBtnConnect OnReadtagBtn OnModtagBtn writedata圖 42 門禁管理系統(tǒng)軟件函數(shù)圖門禁系統(tǒng)軟件主界面是由 VC++可視化界面設(shè)計(jì),主要應(yīng)用按扭和列表控件:2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)16圖 43 門禁管理系統(tǒng)軟件主界面圖界面設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)潔實(shí)用型,其上半部分為功能按扭,讀取標(biāo)簽前必需首先連接讀寫器, 連接成功后方可讀取標(biāo)簽. 對(duì)正確讀取并且執(zhí)行開(kāi)鎖功能的標(biāo)簽,系統(tǒng)將會(huì)把其標(biāo)簽數(shù)據(jù)內(nèi)容記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中,從而實(shí)現(xiàn)考勤功能 .感應(yīng)開(kāi)鎖按扭是啟動(dòng)門鎖監(jiān)聽(tīng), 一旦有授權(quán)用戶標(biāo)簽讀取,則實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖. 而禁用開(kāi)鎖按扭是關(guān)閉相對(duì)應(yīng)的此功能. 主界面中分兩個(gè)列表控件,上面一個(gè)顯示正在讀取的標(biāo)簽信息 ,下面一個(gè)顯示系統(tǒng)中已有的所有用戶信息. 登陸模塊設(shè)計(jì) 在數(shù)據(jù)庫(kù)存放一張管理員表,字段字戶名和密碼,在登陸界面中,提取文本框數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)表中內(nèi)容進(jìn)行匹配,若數(shù)據(jù)庫(kù)表中存在用戶信息 ,且密碼正確,則進(jìn)入系統(tǒng)主界面, 否則提示錯(cuò)誤并回到重新登陸.登陸函數(shù)主要實(shí)現(xiàn):while(!())//遍歷數(shù)據(jù)庫(kù){2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)17(name, varName)。(code, varCode)。 if (GetDlgItem(IDC_EDITNAME)GetWindowText(name),name == varName) {if (GetDlgItem(IDC_EDITCODE)GetWindowText(code),code == varCode){CDialog::OnOK()。//用戶與密碼檢驗(yàn)正確剛跳進(jìn)主界面Shell_NotifyIcon(NIM_DELETE, amp。nd)。()。b_login = TRUE。} }()。} if (b_login == FALSE)// 用戶與密碼檢驗(yàn)錯(cuò)誤 {MessageBox(密碼或用戶名錯(cuò)誤)。 }()。()。}系統(tǒng)主界面圖:圖 44 門禁管理系統(tǒng)用戶登錄界面2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)18 天線連接模塊設(shè)計(jì) 本模塊采用的函數(shù)結(jié)構(gòu): ConnectDLGOnConnectBTN() OnDisconnectBTN() GetReaderVersion圖 45 天線連接主要流程圖主要函數(shù)介紹:1) 打開(kāi) COM 口調(diào)用此函數(shù)用于根據(jù)串口號(hào)打開(kāi)串口。apiStatus WINAPI rfidapi03_open(OUT HANDLE amp。hCom, char *_port)。參數(shù)：hCom： 輸出的 COM 口句柄。Com_port： 需要打開(kāi)的 COM 口，如：COM1 、COM2 、COM3… 。返回值：返回狀態(tài)標(biāo)識(shí)，請(qǐng)參照附錄，狀態(tài)標(biāo)識(shí)說(shuō)明。2) 關(guān)閉 COM 口調(diào)用此函數(shù)用于關(guān)閉已打開(kāi)串口句柄。apiStatus WINAPI rfidapi03_close(IN HANDLE hCom)。參數(shù)hCom： 傳入讀寫器的串口句柄。返回值：返回狀態(tài)標(biāo)識(shí)，請(qǐng)參照附錄，狀態(tài)標(biāo)識(shí)說(shuō)明。3）獲取讀寫器的功率調(diào)用此函數(shù)用于獲取讀寫器當(dāng)前功率。apiStatus WINAPI rfidapi03_getrfpower( HANDLE hCom, unsigned shortamp。 rf_power, int* ms_count)。參數(shù):hCom： 傳入讀寫器的串口句柄。2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)19rf_power： 返回讀寫器的當(dāng)前功率。ms_count: 返回執(zhí)行此函數(shù)所耗費(fèi)的時(shí)間（毫秒）。返回值：返回狀態(tài)標(biāo)識(shí)，請(qǐng)參照附錄，狀態(tài)標(biāo)識(shí)說(shuō)明。4) 設(shè)置讀寫器的功率調(diào)用此函數(shù)用于設(shè)置讀寫器 RF 功率。apiStatus WINAPI rfidapi03_setrfpower( HANDLE hCom, unsigned short rf_power, int* ms_count)。參數(shù):hCom： 傳入讀寫器的串口句柄。rf_power： 設(shè)置讀寫器 RF 功率值（0－300），以 為單位，即 280為 28dBm。ms_count:： 返回執(zhí)行此函數(shù)所耗費(fèi)的時(shí)間（毫秒）。返回值：返回狀態(tài)標(biāo)識(shí)，請(qǐng)參照附錄，狀態(tài)標(biāo)識(shí)說(shuō)明。5) 查詢讀寫器的當(dāng)前工作頻率調(diào)用此函數(shù)用于獲取讀寫器的當(dāng)前工作頻道索引值。apiStatus WINAPI