【正文】 池，在閱讀器的閱讀范圍之外時，標(biāo)簽處于無源狀態(tài)，在閱讀器的閱讀范圍之內(nèi)時標(biāo)簽從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取其工作所需的電能。射頻識別系統(tǒng)一般采用調(diào)幅或調(diào)頻方式。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠距離、高速度傳輸，必須把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號疊加在一個規(guī)則變化、信號比較強的電波上，這個過程就是調(diào)制，規(guī)則變化的電波即載波。一般地，可以利用兩個參數(shù)衡量數(shù)據(jù)在空氣介質(zhì)中傳播，即數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蛿?shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合；在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時序關(guān)系，實現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。 基本工作原理 射頻識別系統(tǒng)的基 本模型如圖 11 所示。在實際的應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識別的物品上，當(dāng)附著有電子標(biāo)簽的待識別物品通過讀寫器可識讀范圍時，讀寫器會以無接觸的方式自動將電子標(biāo)簽中的約定識別信息取出，從而實現(xiàn)自動識別物品或者自動收集物品標(biāo)識信息的功能。 射頻識別系統(tǒng)從狹義的角度說，由兩個部分組成，即電子標(biāo)簽和讀寫器。由于射頻標(biāo)簽的讀取依靠輻射電磁場而不是依靠可見光，這就克服了條碼技術(shù)由于惡劣天氣環(huán)境、條碼污損等限制帶來的識別難，甚至不能識別的問題，從而實現(xiàn)自動讀取數(shù)據(jù)的目的。目前 RFID 存在兩個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)陣營，一個是歐美的 EPC 標(biāo)準(zhǔn)，其 RFID 采用的是 UHF頻段，如 902MHz~928MHz，側(cè)重于物流管理、庫存管理等；另一個是日本的 UID 標(biāo)準(zhǔn)，采用的頻段 為 和 ，可用于庫存管理、信息發(fā)送與接收以及產(chǎn)品和零部件的跟蹤管理等。 RFID 標(biāo)簽與讀寫器之間進行無線通信的頻段的國際標(biāo)準(zhǔn)達 5 種之多，分別是 135KHz以下、 、 860 MHz911 MHz（ UHF）、 以及 。 其中，射頻識別 (Radio Frequency Identification 簡稱 RFID)技術(shù)是 90 年代興起的自動識別技術(shù)。可以這么說，自動識別技術(shù)是一種高度自動化的信息和數(shù)據(jù)采集技術(shù)。自動識別技術(shù)就是應(yīng)用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接近活動，自動地獲取被識別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺的計算機系統(tǒng)做后續(xù)處理的一種技術(shù)。為了解決這些問題，人們需要研究和發(fā)展了各種各樣的自動識別技術(shù)（ automatic identification system, AIS） ，將人們從繁重且十分不精確的手工勞動中解放出來，提高了系統(tǒng)信息的實時性和準(zhǔn)確性，從而為生產(chǎn)的實時調(diào)整、財務(wù)的及時總結(jié)以及決策的正確制定提供了正確的參考依據(jù)。如果沒有這些實際的數(shù)據(jù)支持，生產(chǎn)和決策將成為一句空話，將缺乏現(xiàn)實基礎(chǔ)。系統(tǒng)設(shè)計包括硬件和軟件兩部分，標(biāo)簽設(shè)計為有源式，可主動發(fā)送向讀卡器發(fā)送標(biāo)簽內(nèi)帶有的信息；讀卡器接收到相關(guān)信息后，由 MCU 芯片控制，通過串口將有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_PC 機內(nèi)，進行相關(guān)處理。 本文首先介紹了射頻識別技術(shù)的基本工作原理，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一個簡單的 RFID系統(tǒng)，包括讀卡器和有源標(biāo)簽兩部分 ，可以適用于停車場的車輛管理等場合。基于 NRF2401 的 RFID 讀卡系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 05 級 盧敏 漆維 陳旭東 摘要 射頻識別 (RFID， Radio Frequency Identification)技術(shù)是一種利用無線射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)。與目前廣泛采用的條形碼技術(shù)相比， RFID 具有容量大、識別距離遠、識別速度快、穿透能力強、可多卡識別、抗污性強等特點，近年來越來越受到業(yè)界人士的廣泛關(guān)注。本系統(tǒng)采用無線收發(fā)一體芯片 NRF2401（讀卡器用）和 NRF24e1（標(biāo)簽用），工作頻率為 ～ 。 關(guān)鍵詞 射頻識別 讀卡器 有源標(biāo)簽 NRF2401/24e1 RS232 AT89S52 正文 一、 課題背景 RFID 技術(shù)概述 在我們的現(xiàn)實生活中，各種各 樣的活動或事件都會產(chǎn)生這樣或那樣的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括人、物質(zhì)、財務(wù)的數(shù)據(jù)，也包括采購、生產(chǎn)和銷售中的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的采集與分析對于我們的生產(chǎn)或者生活決策來說十分重要。 在信息系統(tǒng)早期，相當(dāng)一部分數(shù)據(jù)的處理都是通過人工手工錄入的，這樣不僅數(shù)據(jù)量十分龐大，勞動強度大，而且數(shù)據(jù)誤碼率較高，也失去了實時的意義了。 在計算機信息處理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集是信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這些數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)的分析和過濾，最終成為影響我們決策的信息。自動識別技術(shù)是以計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)技術(shù)，它是信息數(shù)據(jù)自動識別 、自動輸入到計算機的重要方法和手段。自動識別技術(shù)近幾十年來在全球范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展，初步形成了一個包括條碼技術(shù)、磁卡磁條技術(shù)、 IC 卡技術(shù)、光學(xué)字符識別技術(shù)、射頻技術(shù)、聲音識別及視頻識別等集計算機、光、磁、物理、機電、通信技術(shù)為一體的高新技術(shù)學(xué)科。它是一項利用射頻信號通過空間耦合 (交變磁場或電磁場 )實現(xiàn)無接觸信息傳遞 并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。五者各具特色也都有缺陷，前兩者使用最廣，但通信速度較慢，傳輸距離也不夠長，而后三者頻段高，耗電量也大。本課題研究的內(nèi)容為 射頻識別手持式讀卡器，其讀寫距離較遠，非常適合用于倉儲物流與供應(yīng)管理，以及車庫車輛管理等等。又由于不用近距離接觸，甚至閱讀距離可以長達近百米，而且電子標(biāo)簽可以粘附在任何動態(tài)目標(biāo)上，只要運動速度在讀寫器識別速度限制之內(nèi) ，就可以遠距離讀取運動物品標(biāo)簽上的信息。廣義的射頻識別系統(tǒng)還應(yīng)該包括實際應(yīng)用中的后臺軟硬件，甚至包括所構(gòu)建的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。電子標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體，讀寫器是射頻識別系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)保證。其中，電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器、數(shù)據(jù)載體；閱讀器又稱為讀卡器、掃描器、讀頭、讀寫器。 圖 11 射頻識別系統(tǒng) 由圖 11 可以看出，在射頻識別系統(tǒng)的工作過程中，應(yīng)答器與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過空氣介質(zhì)以無線電波的形式進行的。由于應(yīng)答器的體積、電能有限，從應(yīng)答 器發(fā)出的無線信號很弱，因而信號傳輸?shù)乃俣扰c傳輸?shù)木嚯x就很有限。在 RFID 系統(tǒng)中，載波一般由閱讀器發(fā)出并進行調(diào)制，而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)制也有許多方法，如用數(shù)據(jù)信息改變載波的波幅即調(diào)幅、改變載波的頻率即調(diào)頻、改變載波的相位即調(diào)相。 實際應(yīng)用中， RFID 標(biāo)簽除了具有數(shù)據(jù)存貯量、數(shù)據(jù)傳輸速率、工作頻率、多標(biāo)簽識讀特征等電學(xué)參數(shù)之外，還根據(jù)其 內(nèi)部是否需要加裝電池及電池供電的作用而將電子標(biāo)簽分為無源標(biāo)簽 (passive)、半無源標(biāo)簽 (semipassive)和有源標(biāo)簽 (active)三種類型。半無源標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，但電池僅對標(biāo)簽內(nèi)要求供電維持數(shù)據(jù)的電路或標(biāo)簽芯片工作所需的電壓作輔助支持，標(biāo)簽電路本身耗電很少。標(biāo)簽進入閱讀器的閱讀范圍時，受到閱讀器發(fā)出的 射頻能量的激勵，進入工作狀態(tài)時，用于傳輸通信的射頻能量與無源標(biāo)簽一樣源自閱讀器。 射頻識別系統(tǒng)的另一主要性能指標(biāo)是閱讀距離，也稱為作用距離，它表示在最遠距離上，閱讀器能夠可靠地與電子標(biāo)簽交換信息，即閱讀器能讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。典型的情況是，在低頻 125kHz、 頻點上一般均采用無源 標(biāo)簽，作用距離在 10～ 30cm 左右，個別有到 的系統(tǒng)。更高頻段的系統(tǒng)一般均采用有源標(biāo)簽。 應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展 RFID 技術(shù)的應(yīng)用范疇可分為四類：商品電子防盜系統(tǒng) EAS（ Electronic Article Surveillance）、移動數(shù)據(jù)采集（ Portable data capture）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（ Networked systems）、定位系統(tǒng)（ Positioning systems）。早期的 EAS 主要應(yīng)用于防止貴重物品被盜，將射頻電子標(biāo)簽附在貴重商品上，讀卡器定時監(jiān)測該物品是否在商店內(nèi)，一旦監(jiān)測到物品在射頻電子標(biāo)簽未被使無效之前離開了商店，便會發(fā)出警鐘。 移動數(shù)據(jù)采集 比如說，在一種移動設(shè)備上安裝感應(yīng)器，可感應(yīng)周圍環(huán)境的溫度、濕度、亮度或某種移動速度，這些數(shù)據(jù)均會自動 存儲在附在裝置上的射頻電子標(biāo)簽上，數(shù)據(jù)可由讀卡器讀取。 定位系統(tǒng) 可對目標(biāo)進行定位，可提供導(dǎo)航作用。 具體的應(yīng)用有：動物身份標(biāo)記、高速公路自動收費、動物的飼養(yǎng)、商品監(jiān)控系統(tǒng)、有毒廢棄藥品的管理、門禁管理、郵件 /包裹追蹤、物品出入庫記錄、航空行李管理、生產(chǎn)過程監(jiān)控、藥物防偽標(biāo)志、電子護照、車輛防盜系統(tǒng)等等。在北美、歐洲、大洋洲、亞太地區(qū)及非洲南部，射頻識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域：汽車、火車等交通監(jiān)控；高速公路自動收費系統(tǒng)；停車場管理系統(tǒng)；物品管理；流水線生產(chǎn)自動化；安全出入檢查；倉儲管理；動物管理；車輛防盜等。 總體而言，我國射頻識別技術(shù)應(yīng)用狀況還處于初級階段，市場前景非常廣闊。實現(xiàn)射頻識別技術(shù)在我國逐漸成熟、全面應(yīng)用將是一