数字电子技术基础的课件

1、目录4.RFID技术的应用案例3.RFID技术的发展现状和前景2.RFID技术的工作原理及分类1.RFID技术的简单介绍1.RFID技术的简单介绍到底什么是RFID技术呢？RFID的英文全称是Radio Frequency Identification，射频识别，又称电子标签，无线射频识别，感应式电子晶片，近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签， 操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这

2、样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。 常用名词： RFID 射频识别；一种利用无线射频进行非接触双向通信的识别方式Tag 电子标签；Reader 读写器；Antenna 天线发展历史：二战时期出现 70年代开始应用 90年代大规模应用 90年代末EPC的提出RFID与其他系统的比较类别信息载体信息量读写性读取方式保密性智能化抗干扰寿命成本条码纸、塑料薄膜、金属表面小只读CCD或光束扫描差无差较短最低磁卡磁性物质一般读/写电磁转换一般无较差短低IC卡EEPROM大读/写电擦除、写入好有好长较高RFID卡EE

3、PROM大读/写无线通信好有很好最长较低 RFID与物联网物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 在这个网络中，物品

4、(商品)能够彼此进行“交流”， 而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID) 技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和 信息的互联与共享。而RFID正是能够让物品“开口说话” 的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着 规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它 们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别， 进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享， 实现对物品的“透明”管理。2.RFID技术的工作原理及分类 2.1射频识别的工作原理标签进入磁场后接收读写器发出的射频信号凭借从感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag

5、，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。2.RFID技术的工作原理及分类 2.2RFID标签的分类目前市场上已有多种电子标签可供选择，按照标签内是否有内置电池可主要分为以下三大类：1被动式（无源）： 标签内不含内置电池，所需能量由读写器通过空中接口进行供给。由于其价格低廉，体积小巧，应用最为广泛，如智能卡，存货管理等。缺点是读取距离较短。2半被动式：半被动式电子标签。标签内的电池用来驱动内部芯片和感应周围环境，但与读写器交互信息所需的能量由读写器供给。读取距离较被动式标签较长，

6、抗干扰能力更强。主要用于检测环境或震荡情况等。 3主动式：标签上附有电池，会主动侦测读写器的信号，并发送本身的信息到读写器。其优点是通讯范围长，记忆容量大，缺点是体积较大、价格昂贵、使用寿命较短。主要应用于军事、医疗和工业中。2.RFID技术的工作原理及分类 2.3射频识别的工作频率不同频段的RFID产品会有不同的原理和特性，无源电子标签与读写器之间的沟通方式主要有两种：感应耦合和电磁波。RFID电子标签的工作频率有低频(LF 125KHz到135KHz)、高频(HF 1356 MHz)、超高频(UHF 860MHz到960MHz之间)2.RFID技术的工作原理及分类 2.3射频识别的工作频率

7、低频段：lRFID技术首先在低频得到广泛的应用和推广。该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作，RFID读写器的线圈通过的交流电会在附近区域产生感应磁场，一旦有电子标签通过这个区域，就可以在自己的线圈上产生感应电流，同时经由电容器聚集足够的电力来启动标签上的晶片电路。特点：磁感应的有效范围是r= / 2 =c / 2 f ，其中c是光速， 为工作波长，f为工作频率。由公式可知，磁感应方式下的读写距离将随频率增高而减小，因此近场耦合不适合于高频段的通讯。磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降较快。2.RFID技术的工作原理及分类高频段：感应器一般通过负载调制的方式进行工作。也就是通过感应器上的负载

8、电阻的接通和断开，促使读写器天线上的电压发生变化，对天线电压进行振幅调制。人们通过用数据控制负载电压的接通和断开，将这些数据从感应器传输到读写器。 2.3射频识别的工作频率特点：在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。数据传输速率比低频要快，价格不是很贵，读写距离长。2.RFID技术的工作原理及分类 2.3射频识别的工作频率频段低频135KHZ高频13.5MHZ超高频860960MHZ读写距离1m以下3m以下10m以下技术标准ISO1800-2ISO11784/11785ISO1800-3ISO15693ISO14443ISO18000-6ISO18000-7

9、通讯方式电感耦合电感耦合电磁传播应用场合1动物识别与监控2货物、防盗管理1门禁系统2废弃物管理3智能卡系统1全球供应链管理2集装箱追踪 微波2.45或5.8GHZ大于10m电磁传播1车辆识别2区域定位ISO1800-43.RFID技术的发展现状与前景 3.1射频识别的发展历史RFID技术诞生于二战期间，最早被英国皇家空军用于识别自家和盟军的战机。英国为了识别返航的飞机，就在盟军的飞机上装备了一个无线电收发器，进而当控制塔上的探询器向返航的飞机发射一个询问信号后，飞机上的收发器接收到这个信号后，回传一个信号给探询器，探询器根据接收到的回传信号来识别敌我。这是有记录的第一个RFID敌我识别系统，也

10、是第一个RFID的第一次实际应用。之后，RFID技术也被陆续应用于野生动物跟踪，公路收费系统等领域。20世纪90年代以后，随着集成电路制造和信息技术的飞速发展，RFID技术日趋成熟，其成本也越来越低，开始逐渐引起人们的关注。3.RFID技术的发展现状和前景 3.2射频识别的优势只要通过RFID Reader即可，不需接触，直接读取信息至数据库内，且可一次处理多个标签，并可以将物流处的状态写入标签，供下一阶段物流处理使用。纸张收到脏污就会看不到，但RFID对水、油和药品等物质却有强力的抗污性。RFID在黑暗或脏污的环境中也可以读取数据。形状小型化和多样化RFID为电子数据，可以反复被覆写，因此可

11、以回收标签重复使用。如被动RFID，不需要电池就可以使用，没有维护保养的需要。数据容量会随着记忆规格的发展而扩大，未来物品所需携带的资料将越来越大，对卷标所能扩充的容量的需求也增加，RFID则不会受到此类限制。数据记忆量大数据的读写机能耐环境性可重复使用RFID在读取上尺寸不受大小与形状限制，不需要为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。因此，RFID电子标签便可往小型化与应用在不同产品。因此，可以更加灵活的控制产品的生产。3.RFID技术的发展现状和前景 3.3射频识别的发展前景目前，RFID已逐渐应用于智能交通、产品防伪、身份识别等领域，并逐渐走进了我们的日常生活，如在北京2008年

12、奥运会的门票管理以及上海等城市的交通一卡通系统等。RFID射频识别技术已经逐步发展成为独立跨学科的专业领域。RFID射频识别技术将大量的来自完全不同的专业领域的技术（例如，高频技术、电磁兼容技术、半导体技术、数据保护和密码学技术、电信技术、制造技术等）综合起来。近十多年来，RFID射频识别技术得到了快速发展，逐步被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多的溯源和防伪应用领域。而随着技术进步，基于RFID射频识别技术产品的种类将越来越丰富，应用也将越来越广泛，可预计，在今后的几年中，RFID射频识别技术将持续保持高速发展的势头。总体而言，RFID射频识别技术当前发展趋于标准化、低

13、成本、低差错率、高安全性、低功耗。3.RFID技术的发展现状和前景 3.3射频识别的发展的前景标准化低成本低差错率高安全性行业标准以及相关产品标准还不统一，电子标签迄今为止全球也还没有正式形成一个统一的(包括各个频段)国际标准。目前美国一个电子标签最低的价格是20美分左右，这样的价格是无法应用于某些价值较低的单件商品，只有电子标签的单价下降到10美分以下，才可能大规模应用于整箱整包的商品。虽然在RFID电子标签的单项技术上已经趋于成熟，但总体上产品技术还不够成熟，还存在较高的差错率(RFID被误读的比率有时高达20)，在集成应用中也还需要攻克大量的技术难题。当前广泛使用的无源RFID系统还没有

14、非常可靠的安全机制，无法对数据进行很好的保密，RFID数据还容易受到攻击，主要是因为RFID芯片本身，以及芯片在读或者写数据的过程中都很容易被黑客所利用。3.RFID技术的发展现状和前景 3.4射频识别在我国的发展我国RFID技术起步较晚，标准也尚未统一，应用领域较国外也相对局限，并且对于RFID在企业信息化等领域中的应用，尚处在探索阶段。我国RFID的频段划分工作难度较大，主要是在UHF 800900 MHz这个频段。因为我国在800900 MHz的频段都有了频率规划，包括公共通讯、立体声广播传输等业务，已经基本上没有空闲的频率留给RFID业务。在2007年出台的800900 MHz频段射频

15、识别(RFID)技术应用规定(试行)中对我国RFID使用频率划分了双频段，除了和点对点立体声广播共用920925 MHz频段外，还从800 MHz频段中划出了840845MHz供使用。在标准的制定过程中，我国要么自主制定自己的技术标准，要么承认欧美或日本的标准，但这些都不是最好的国际化发展策略。因为自己制定标准固然可以使企业节省不少标准使用费，但中国正在成国世界的“制造中心”很多产品要出口到国际市场， 我们不能期望国际市场都来支持中国的标准， 所以中国政府应根据中国国情制定一套既能与国际兼容，又具有中国特色的标准， 有利于缩小在RFID 领域与国际技术差距，为中国的企业在RFID领域争取更多的

16、主动权。3.RFID技术的发展现状和前景在不久的将来，随着RFID设备成本的不断降低，标准的逐步统一，数字信息技术在各行业的深入广泛应用，规模应用行业的扩大，RFID技术将会有更广阔的发展前景，其潜在的价值将会发挥出来，RFID 技术产业将逐步壮大与成熟。4.RFID技术的应用案例门禁管制： 人员出入门禁监控管理动物监控： 畜牧动物管理、宠物识别、野生动物生态的追踪交通运输： 高速公路的收费系统物流管理： 航空运输的行李识别，存货、物流运输管理自动控制： 汽车、家电、电子业之分类、组装生产线管理医疗应用： 医院的病历系统、仪器仪表设备管理物料管控： 工厂物料的自动化盘点及控制系统质量追踪： 成

17、品质量追踪、回馈资源回收： 栈板、可回收容器等管理防盗应用： 超市、图书馆或书店的防盗管理防仿假冒： 名牌烟酒及贵重物品的打假防伪废物处理： 垃圾回收处理、废弃物管控系统联合票证： 多种用途的智能型储值卡、一卡通等危险物品： 军械枪支、雷管炸药管制加州技术创新博物馆使用RFID技术来拓展和增强参观者的参观体验。他们给前来参观的访问者每人一个RFID标签，使其能够在今后其个人网页上浏览此项展会的相关信息；这种标签还可用来确定博物馆的参观者所访问的目录列表中的语言类别。案例1.美国技术创新博物馆利用RFID技术拓展参观者体验 由于其他参观者的影响以及时间限制等问题，参观者并不能够像其所期望的能够很

18、好的了解和学习较多的与展示相关的知识。事实上，美国明尼苏达州的科技博物馆曾对此进行调查并指出平均每个参观者参观科技博物馆中的每个陈列展品所用的时间约为30秒钟。通过使用RFID标签来自动的创造出个人化的信息网页，参观者便可以选择在其方便的时候在网页上查询某个展示议题的相关资料，或者找寻博物馆中的相关资料文献。在参观结束之后，参观者还可以在学校或家中通过网络访问网站并键入其标签上一个16位长的ID号码并登陆。这样他们就可以访问其独有的个人网页了。 这种RFID腕圈很像一个带有饰物的手链。它是由一个三英寸长一英寸宽的黑色橡皮圈将该博物馆的标签固定住的。每一个RFID标签都有一个特有的16位长的数字密码粘贴在饰物上面。 对于用户来说，他们根本不需要提供任何的邮箱地址或其它类似的信息，他们只需要提供一个16位长的数字密码就可以直接登陆到他们的个人网页。 五粮液在酒瓶盖上集成小型超高频电子标签，实现酒类防伪功能。案例2.商品防伪标签天线单瓶级验证 在现