基于ZigBee的身份识别管理系统研究与实现

论文摘要

随着经济发展,科技进步,使用射频识别(Radio Frequency工dentification, RFID)技术应用于身份识别系统已经逐渐成为主流,RFID作为一种先进的采集信息技术,在对象自动标识、存储信息等方面有独特的优势。因此,可以借助RFID技术手段,研究改善各种场合的人员管理问题。射频识别技术依然存在诸如识别距离较短(一般几米至几十米),价格昂贵,信息易被窃取,系统不稳定等“硬伤”,因此有必要借助无线传感网络协助解决这些问题,其中,ZigBee技术是一门新型的致力于解决低功耗、近距离的无线通信技术,将二者结合起来,可以有效的拓展RFID技术的应用范围。本文介绍了身份识别技术国内外的发展状况,使用RFID技术应用于身份识别的优异性。详细描述了RF工D和ZigBee各自的关键技术特点以及融合的可行性,设计了一套基于ZigBee的身份识别系统方案,可以应用移植于各种中小型人员识别管理场所。系统的设计包括硬件和软件两个方面,硬件方面主要包括有源RFID读写器和电子标签的设计,ZigBee无线传输协调器节点及终端节点的设计,采用模块化的设计思想,主要包括微处理器模块,射频模块,电源模块,串口通信模块等。选用CC2500作为RFID中的射频芯片,STC15F204EA和MSP430F149分别作为电子标签和阅读器的微控制器；采用CC2430为ZigBee无线通信节点的射频芯片。软件设计包括有源RFID读写器和标签相互通信识别的应用软件设计、ZigBee无线传输节点组建网络和各节点间数据传输的应用软件设计,并且深入研究了RFID的防碰撞算法,提出了一种改进的二进制防碰撞算法,经验证该算法有效的减少识别时间,提高了识别效率最后通过实验验证了该系统的可行性与优越性。本系统解决了单纯依靠RFID技术进行身份识别的弊端,具有识别距离长,扩展性佳等特点,极大地提高了管理效率,简化流程,减轻了工作人员的负荷,提供更加便利快捷的服务,实现了智能管理的“人性化、信息化、自动化”。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 RFID技术简介及特点
• 1.3 RFID国内外发展近况
• 1.4 ZigBee技术的源起和发展
• 1.5 ZigBee技术概述
• 1.6 论文主要研究内容及安排
• 第2章 ZigBee无线传感网络
• 2.1 ZigBee通信协议及应用
• 2.1.1 网络设备类型
• 2.1.2 网络体系结构
• 2.1.3 网络拓扑结构
• 2.1.4 ZigBee技术的应用前景
• 2.2 本章小结
• 第3章 系统分析及总体设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.2 系统总体方案概述
• 3.3 系统模块功能
• 第4章 系统硬件设计
• 4.1 RFID总体硬件设计与实现
• 4.2 电子标签的设计
• 4.2.1 射频收发芯片
• 4.2.2 微控制器
• 4.2.3 控制芯片与CC2500的接口设计
• 4.2.4 电源模块的设计
• 4.3 阅读器的硬件实现
• 4.3.1 射频收发电路设计
• 4.3.2 微控制器
• 4.3.3 CC2500与MSP430的接口设计
• 4.3.4 JTAG接口电路设计
• 4.3.5 单片机总电路图
• 4.3.6 电源模块的设计
• 4.4 ZigBee节点硬件设计与实现
• 4.4.1 ZigBee通信模块
• 4.4.2 串口通信电路
• 4.4.3 CC2430电源模块设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 有源RFID软件设计
• 5.1.1 标签的工作流程
• 5.1.2 阅读器工作流程
• 5.1.3 程序模块化设计及实现
• 5.1.4 防碰撞算法的实现
• 5.2 ZigBee节点软件设计
• 5.2.1 ZigBee协议栈组网
• 5.2.2 CC2430通信程序设计
• 5.3 本章小结
• 第6章 系统性能测试与结果分析
• 6.1 有源RFID读写性能测试
• 6.2 ZigBee组网测试
• 6.3 系统需要解决的不足
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献