射频识别技术（RFID）应用研究

论文摘要

射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)是一种利用无线射频方式在阅读器和应答器之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换目的的新技术。因为具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点，射频识别技术已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领域。中国政府和国内企业已开始实施RFID技术和项目。RFID ISO18000国家标准制定已于2005年9月正式批准立项。换发的第二代居民身份证就是采用RFID技术的。上海已经开发出基于RFID技术的集装箱运输、特种设备和燃气钢瓶的管理和物流跟踪系统等。未来几年，RFID在我国每年将有十几亿元以上产值的需求，加快研发具有自主知识产权并与国际兼容的RFID技术已是当务之急。 本论文基于上述研究背景，首先介绍了RFID技术的内涵，它的发展、应用及标准化状况；研究了RFID技术的基本作用原理和相关理论，如数字编码、数字调制、阅读器对应答器的能量供应、阅读器和应答器的数据传输、数据完整性和安全性等，对RFID应用系统的原理也进行了详细的研讨。 本论文针对一种型号为TN95P1311的无源RFID芯片，设计成功了一个可供实用的电子标签阅读器。该RFID芯片使用的频率为13.56MHz，阅读器通过USB接口和主机通讯。实验结果表明：该阅读器性能稳定、容易扩展，可以作为如何设计RFID阅读器和某些应用的参考实例。 本论文还针对“RFID药品有声查询管理系统”项目，给出了一个具体的解决方案和试验性样机。该药品有声查询管理系统是一个便携式设备，通过USB接口与PC机通讯，主要用于对药品的查询检测。该设备还采用了音频技术，对药品查询提供语音提示。整个系统具有简洁、便利、成本低等特点，如果对其中的音频、Flash存贮部分进行再改进，可以获得更高的性能，可运用在其它更多的场合。 本论文采用理论和实践相结合、软件开发和硬件制作相结合的研究方法，在研究RFID技术基础理论和应用特点后，根据现有条件，设计了RFID系统的阅读器，并实际开发了一个RFID的应用系统。阅读器样机实验结果表明，本设计已达到实用要求且具有很大的灵活性，易于实现功能上的扩展，可以作为RFID技术设计和应用的一个参考。 本文中作者的主要贡献是： 1．根据RFID技术的最新使用和发展现状，着重对RFID应用系统的设计方法进行了详细的研讨。 2．针对TN95P1311型号的电子标签，自行设计和研制了一个可供实用的USB接口的RFID阅读器，并对实验结果进行了分析总结。 3．提出了一个“RFID药品有声查询管理系统”的应用解决方案，并做成了一个实验性样机设备，把RFID技术应用于医药管理领域。在该系统中首次提出把RFID技术和音频技术相结合，运用到药品管理中，以避免发错药品，确保了消费者的用药安全。到目前为止，尚未在相关文献中查阅到有关RFID与语音提示结合的医药管理系统的设计和类似产品。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 射频识别技术简介
• 1.2 射频识别技术在国内外的发展状况
• 1.3 标准化及应用
• 1.4 本论文的主要工作及论文结构
• 第二章 基本作用原理和理论
• 2.1 编码和调制
• 2.2 全双工和半双工
• 2.3 数据的完整性
• 2.4 数据的安全性
• 2.5 小结
• 第三章 RFID阅读器设计
• 3.1 阅读器的工作过程及特点
• 3.2 ET44 M210微控制器芯片
• 3.3 天宇 TN95 P1311-3K芯片的介绍
• 3.4 阅读器的设计
• 3.5 针对 TN95 P1311-3K芯片的阅读器电路设计
• 3.6 关于阅读器设计的讨论及总结
• 第四章 “药品有声查询管理系统”的应用解决方案与样机制作
• 4.1 药品管理领域现状
• 4.2 RFID药品查询管理系统概述
• 4.3 系统框架及功能特点
• 4.4 样机系统硬件实现
• 4.5 样机系统软件实现
• 4.6 实验系统总结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 附录 A 阅读器的PCB板设计
• 附录 B 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 参考文献
• 后记