基于ZigBee技术的远距离RFID系统的设计

论文摘要

RFID(Radio Frequency Identification system,射频辨识系统)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。但现有的RFID技术存在数据安全性不高、识别距离短、设备成本高以及读写系统工作灵活性不强等问题。为了解决RFID技术的上述问题,将ZigBee技术引入RFID系统中,使得基于ZigBee技术的无线射频识别系统有了明显的改良。本文介绍了ZigBee技术产生的背景,详细描述了ZigBee以及相关的IEEE 802.15.4协议的具体内容,阐述了ZigBee技术功耗低、可靠性高、成本低、网络时延短、容量大以及安全性高等特点以及目前的应用市场情况,并给出了市场上支持ZigBee技术的RF芯片和模块;从远距离RFID系统的设计要求、工作原理着手,提出了该系统的总体设计方案。通过对常见ZigBee RF芯片对比,选择了CC2420芯片作为该系统的无线通信器件。在分析硬件设计原理的基础上,给出了具体设计的电路,讨论了若干技术细节和注意事项;根据该系统需实现的功能,以ZigBee协议栈为基础,提出了软件设计的总体架构,主要包括读卡器和应答器的无线通讯部分;分析了ZigBee网络的一些概念以及网络地址、网络建立、网络节点寻址等内容。最后通过实验验证了该系统的优越性。本文实现了远距离RFID系统的软硬件设计,解决了现有RFID系统的一些弊端,拓宽了该系统的应用范围,并对该技术的发展和应用前景作了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题背景
• 1.3 本课题研究的目的及意义
• 1.4 国内外相关技术发展状况
• 1.4.1 国外RFID 的发展及研究现状
• 1.4.2 国内RFID 的发展及研究策略
• 1.4.3 几种现有短距离无线通信技术的比较
• 1.5 本课题系统要求及主要研究内容
• 1.5.1 系统要求
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 ZIGBEE 通信协议
• 2.1 ZIGBEE 通信技术产生背景
• 2.2 IEEE 802.15.4 和ZIGBEE 技术内容
• 2.2.1 物理层（PHY）
• 2.2.2 介质访问控制子层（MAC）
• 2.2.3 网络层
• 2.2.4 应用层及应用接口
• 2.3 ZIGBEE 的特点
• 2.4 ZIGBEE 目标应用市场
• 2.5 本章小结
• 第3章 远距离RFID 系统的硬件设计
• 3.1 射频芯片的确定
• 3.2 系统对微控制器的要求
• 3.3 ZIGBEE 通讯板设计
• 3.3.1 CC2420 工作过程
• 3.3.2 CC2420 应用电路
• 3.3.3 布线规则
• 3.3.4 实际工作电路
• 3.3.5 配置IEEE 802.15.4 工作模式
• 3.4 电路板功能测试
• 3.5 本章小结
• 第4章 远距离RFID 系统的软件设计
• 4.1 CC2420 平台软件结构及开发环境
• 4.2 远距离RFID 系统无线网络系统软件特点
• 4.2.1 本课题的无线网络系统软件开发需考虑的几点要素
• 4.2.2 协议栈构架
• 4.3 读卡器的软件设计
• 4.4 应答器的软件设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 ZIGBEE 网络及系统调试
• 5.1 ZIGBEE 网络
• 5.1.1 ZigBee 网络结构
• 5.1.2 ZigBee 中的地址概念
• 5.1.3 ZigBee 网络的建立
• 5.1.4 ZigBee 网络中的寻址
• 5.2 系统测试
• 5.3 引入ZIGBEE 的系统优势
• 5.4 系统运行中易出现的问题
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录一 应答器电路设计
• 附录二 读卡器电路设计
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢