傳感器原理與技術(shù)課件：RFID系統(tǒng)構(gòu)成

ApplicationofpiezoelectricsensorsRFID系統(tǒng)構(gòu)成RFID系統(tǒng)構(gòu)成新型傳感器的應(yīng)用射頻識(shí)別（RFID）是一種無線通信技術(shù)，無線通信技術(shù)識(shí)別并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。RFID電子標(biāo)·簽的閱讀器通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮?。?biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鱎FID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽操作快捷方便重要意義RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和系統(tǒng)高層構(gòu)成。RFID系統(tǒng)以電子標(biāo)簽來標(biāo)識(shí)物體，電子標(biāo)簽通過無線電波與讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，讀寫器可將主機(jī)的讀寫命令傳送到電子標(biāo)簽，再把電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)，RFID系統(tǒng)主機(jī)的數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)、管理和控制。RFID系統(tǒng)存儲(chǔ)管理控制首先，我們一起來學(xué)習(xí)RFID基本組成。RFID基本組成RFID系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會(huì)有所不同，但基本都是由電子標(biāo)簽、讀寫器和系統(tǒng)高層這三大部分組成。RFID系統(tǒng)的基本組成如圖8-1-1所示。圖8-1-1RFID系統(tǒng)的基本組成RFID基本組成（1）電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽由芯片及天線組成，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象，（1）電子標(biāo)簽每個(gè)電子標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，存儲(chǔ)著被識(shí)別物體的相關(guān)信息。存儲(chǔ)著識(shí)別物體的相關(guān)信息（1）電子標(biāo)簽（2）讀寫器讀寫器是利用射頻技術(shù)讀寫電子標(biāo)簽信息的設(shè)備。RFID系統(tǒng)工作時(shí)，一般首先由讀寫器發(fā)射一個(gè)特定的詢問信號(hào)；當(dāng)電子標(biāo)簽接收到這個(gè)信號(hào)后，（2）讀寫器利用射頻技術(shù)讀寫電子標(biāo)簽信息的設(shè)備就會(huì)給出應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)答信號(hào)中含有電子標(biāo)簽攜帶的數(shù)據(jù)信息；讀寫器接收這個(gè)應(yīng)答信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行處理，（2）讀寫器應(yīng)答信號(hào)然后將處理后的應(yīng)答信號(hào)傳輸給外部主機(jī)進(jìn)行相應(yīng)操作。（2）讀寫器應(yīng)答信號(hào)（3）系統(tǒng)高層最簡單的RFID系統(tǒng)只有一個(gè)讀寫器，它一次只對(duì)一個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行操作，（3）系統(tǒng)高層例如公交車上的票務(wù)系統(tǒng)。（3）系統(tǒng)高層復(fù)雜的RFID系統(tǒng)會(huì)有多個(gè)讀寫器，每個(gè)讀寫器要同時(shí)對(duì)多個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行操作，（3）系統(tǒng)高層并需要實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)信息，這需要系統(tǒng)高層處理問題。需要實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)信息需要系統(tǒng)高層處理問題系統(tǒng)高層是i算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)交換與管理由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成。讀寫器可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的處理、傳輸和通信功能。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)通信電子標(biāo)簽（Tag）又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器或射頻卡。電子標(biāo)簽射頻標(biāo)簽應(yīng)答器射頻卡電子標(biāo)簽是射頻識(shí)別真正的數(shù)據(jù)載體，從技術(shù)角度來說，射頻識(shí)別的核心是電子標(biāo)簽在，射頻識(shí)別真正的數(shù)據(jù)載體在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽的價(jià)格遠(yuǎn)比讀寫器低，射頻識(shí)別系統(tǒng)但電子標(biāo)簽的數(shù)量很大，應(yīng)用場合多樣，組成、外形和特點(diǎn)各不相同。組成、外形和特點(diǎn)各不相同數(shù)量大應(yīng)用場合多樣（1）電子標(biāo)簽的基本組成一般情況下，電子標(biāo)簽由標(biāo)簽專用芯片和標(biāo)簽天線組成，芯片用來存儲(chǔ)物品的數(shù)據(jù)，天線用來收發(fā)無線電波。（1）電子標(biāo)簽的基本組成存儲(chǔ)物品的數(shù)據(jù)收發(fā)無線電波電子標(biāo)簽的芯片很小，厚度一般不超過0.35mm；厚度：≤0.35mm（1）電子標(biāo)簽的基本組成存儲(chǔ)物品的數(shù)據(jù)天線的尺寸一般要比芯片大許多，天線的形狀與工作頻率等有關(guān)。天線尺寸芯片尺寸形狀與工作頻率等有關(guān)封裝后的電子標(biāo)簽尺寸可以小到2mm，也可以像居民身份證那么大。2mm電子標(biāo)簽與讀寫器間通過電磁波進(jìn)行通信，電子標(biāo)簽可以看成一個(gè)特殊的收發(fā)信機(jī)。特殊收發(fā)信機(jī)①電子標(biāo)簽由芯片和天線組成，芯片天線電子標(biāo)簽的組成部分可以維持被識(shí)別物體信息的完整性，并隨時(shí)可以將信息傳輸給讀寫器。電子標(biāo)簽具有確定的使用年限，使用期內(nèi)不需要維修。維持被識(shí)別物體信息完整性隨時(shí)將信息傳輸給讀寫器使用年限期內(nèi)不需要維修②電子標(biāo)簽芯片具有一定的存儲(chǔ)容量，可以存儲(chǔ)被識(shí)別物體的相關(guān)信息。電子標(biāo)簽芯片對(duì)標(biāo)簽接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼等各種處理，并把標(biāo)簽需要返回的信號(hào)進(jìn)行編碼、調(diào)制等各種處理。具有一定的存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)被識(shí)別物體相關(guān)信息對(duì)標(biāo)簽接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼等標(biāo)簽返回的信號(hào)進(jìn)行編碼、調(diào)制等③電子標(biāo)簽天線用于收集讀寫器發(fā)射到空間的電磁波，并把標(biāo)簽本身的數(shù)據(jù)信號(hào)以電磁波的形式發(fā)射出去。收集讀寫器發(fā)射到空間的電磁波標(biāo)簽數(shù)據(jù)信號(hào)以電磁波形式發(fā)射出去（2）電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)形式為了滿足不同的應(yīng)用需求，電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，（2）電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)形式有卡片型、環(huán)型、紐扣型、條型、鑰匙扣型和手表型等。（2）電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)形式電子標(biāo)簽可能會(huì)是獨(dú)立的標(biāo)簽形式，也可能會(huì)和諸如汽車點(diǎn)火鑰匙成在一起進(jìn)行制造。（2）電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)形式獨(dú)立的標(biāo)簽形式電子標(biāo)簽的外形會(huì)受到天線形式的影響，（2）電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)形式獨(dú)立的標(biāo)簽形式是否需要電池也會(huì)影響到電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)。（2）電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)形式獨(dú)立的標(biāo)簽形式電子標(biāo)簽可以封裝成各種不同的形式，如圖8-1-2所示。圖8-1-2各種形式的電子標(biāo)簽a)卡片型電子標(biāo)簽卡片型電子標(biāo)簽封裝成卡片的形狀，也常稱為射頻卡，如圖1.8所示。(a)卡片型電子標(biāo)簽封裝成卡片的形狀①我國第二代身份證。我國第二代身份證內(nèi)含有RFID芯片，也就是說，我國第二代身份證相當(dāng)于一個(gè)電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽第二代身份證可以采用讀卡器驗(yàn)證身份證的真?zhèn)?，通過身份證讀卡器，身份證芯片內(nèi)所存儲(chǔ)的姓名、地址和照片等信息將一一顯示。姓名地址照片②城市一卡通?！俺鞘幸豢ㄍā庇糜诟采w一個(gè)城市的公交汽車、地鐵、路橋收費(fèi)和水電煤繳費(fèi)等公共消費(fèi)領(lǐng)域，公交汽車收費(fèi)地鐵收費(fèi)路橋收費(fèi)水電煤繳費(fèi)是安全、快捷的清算與結(jié)算網(wǎng)絡(luò)。安全、快捷的清算與結(jié)算網(wǎng)絡(luò)公交汽車收費(fèi)地鐵收費(fèi)路橋收費(fèi)水電煤繳費(fèi)“城市一卡通”利用射頻技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在公共平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)消費(fèi)領(lǐng)域的電子化收費(fèi)。電子化收費(fèi)③門禁卡。最早的商業(yè)應(yīng)用之一攜帶的信息量較少厚度：信用卡厚度2~3倍允許進(jìn)入的特定人員會(huì)配發(fā)門禁卡。讀寫器安裝在靠近大門的位置，讀寫器獲取持卡人的信息，④銀行卡。采用射頻識(shí)別卡2005年b)標(biāo)簽類電子標(biāo)簽標(biāo)簽類電子標(biāo)簽形狀多樣，有條型、盤型、鑰匙扣型和手表型等。（b）標(biāo)簽類電子標(biāo)簽①具有粘貼功能的電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽通常具有自動(dòng)粘貼的功能，①具有粘貼功能的電子標(biāo)簽自動(dòng)粘貼可以在生產(chǎn)線上由貼標(biāo)機(jī)粘貼在箱、瓶等物品上，也可以手工粘貼在車窗和證件上。這種電子標(biāo)簽芯片安放在一張薄紙?；蛩芰夏?nèi)，薄膜經(jīng)常和一層紙膠合在一起，背面涂上粘膠劑，這樣電子標(biāo)簽很容易粘貼到物體上。①具有粘貼功能的電子標(biāo)簽需要跟詞稿剪輯下②懸掛式電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽也經(jīng)常為懸掛式。這種電子標(biāo)簽屬于便攜式，②懸掛式電子標(biāo)簽一般由塑料封裝，防熱、防凍、規(guī)格齊全，可以為用戶提供更多的方便，用戶都非常喜歡這種小巧智能的電子標(biāo)簽。②懸掛式電子標(biāo)簽塑料封裝防熱防凍規(guī)格齊全③車輛不停車收費(fèi)的電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽可以用于高速公路的不停車收費(fèi)系統(tǒng)。③車輛不停車收費(fèi)的電子標(biāo)簽美國的易通卡（EZpass）采用了RFID車輛自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，③車輛不停車收費(fèi)的電子標(biāo)簽標(biāo)簽的塑料外殼大約為1.5英寸寬、3英寸高、5/8英寸厚，安裝在汽車擋風(fēng)玻璃后面，③車輛不停車收費(fèi)的電子標(biāo)簽1.5英寸寬3英寸高5/8英寸厚當(dāng)汽車經(jīng)過收費(fèi)站時(shí)無需減速停車，固定在收費(fèi)站時(shí)無需減速停車，固定在收費(fèi)站的讀寫器識(shí)別車輛后，自動(dòng)從汽車的賬戶上扣費(fèi)，這個(gè)系統(tǒng)的好處是消除了因?yàn)闇p速停車造成的交通堵塞。消除了減速停車造成的交通堵塞3.讀寫器讀寫器（ReaderandWriter）又稱為閱讀器（Reader）或詢問器，。3.讀寫器閱讀器詢問器是讀取和寫入電子標(biāo)簽內(nèi)存信息的設(shè)備。讀寫器是一種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，3.讀寫器讀取寫入數(shù)據(jù)采集設(shè)備其基本作用就是作為數(shù)據(jù)交換的一環(huán)，將前端電子標(biāo)簽所包含的信息，傳遞給后端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。（1）讀寫器的基本組成。讀寫器通過天線與電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信，讀寫器可以看成一個(gè)特殊的收發(fā)信機(jī)；同時(shí)，讀寫器也是電子標(biāo)簽與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的連接通道。讀寫器各組成部分如下。（1）讀寫器的基本組成(a）讀寫器由射頻模塊、控制處理模塊和天線組成。讀寫器可以工作在一個(gè)或多個(gè)頻率，可以讀寫一種或多種型號(hào)的電子標(biāo)簽，并可以與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。(b）讀寫器天線可以是一個(gè)獨(dú)立的部分，也可以內(nèi)置到讀寫器中。工作在一個(gè)或多個(gè)頻率讀寫一種或多種型號(hào)電子標(biāo)簽與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信射頻模塊用于將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)。射頻信號(hào)基帶信號(hào)(c）控制模塊是讀寫器的核心，對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行編碼、調(diào)制等各種處理，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼等各種處理，執(zhí)行防碰撞算法，并實(shí)現(xiàn)與后端應(yīng)用程序的接口規(guī)范。發(fā)射信號(hào)進(jìn)行編碼、調(diào)制等處理對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼等處理執(zhí)行防碰撞算法實(shí)現(xiàn)與后端應(yīng)用程序的接口規(guī)范讀寫器的核心根據(jù)讀寫器天線與讀寫器模塊是否分離，集成式讀寫器分離式讀寫器根據(jù)讀寫器外形和應(yīng)用場合，讀寫器可以分為固定式讀寫器、OEM模塊式讀寫器、手持式讀寫器、工業(yè)讀寫器和讀卡器等。①固定式讀寫器②OEM模塊式讀寫器③手持式讀寫器④工業(yè)讀寫器⑤讀卡器讀寫器并不需要封裝外殼，只需要將讀寫器模塊組裝成產(chǎn)品。②OEM模塊式讀寫器。在很多應(yīng)用中，讀寫器并不需要封裝外殼，只需要將讀寫器模塊組裝成產(chǎn)品，這就構(gòu)成了OEM模塊式讀寫器。OEM模塊式讀寫器的典型技術(shù)參數(shù)與固定式讀寫器相同。②OEM模塊式讀寫器典型技術(shù)參數(shù)與固定式讀寫器相同③手持便攜式讀寫器。③手持式讀寫器手持便攜式讀寫器一般帶有液晶顯示屏，并配有輸入數(shù)據(jù)的鍵盤，常用在巡查、識(shí)別和測試等場合。手持便攜式讀寫器一般采用充電電池供電，可以通過通信接口與服務(wù)器進(jìn)行通信，可以工作在不同的環(huán)境，并可以采用WindowsCE或其他操作系統(tǒng)。與固定式讀寫器不同的是，手持便攜式讀寫器可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量有要求，并要求防水和防塵等。③手持式讀寫器視頻的順序要換一下：后面的40秒左右更適合詞稿的第一句話④工業(yè)讀寫器。工業(yè)讀寫器是指應(yīng)用于礦井、自動(dòng)化生產(chǎn)或畜牧等領(lǐng)域的讀寫器。④工業(yè)讀寫器⑤讀卡器。讀卡器也稱為發(fā)卡器，主要用于電子標(biāo)簽對(duì)具體內(nèi)容的操作，包括建立檔案、消費(fèi)糾錯(cuò)、掛失、補(bǔ)卡和信息修正等。⑤讀卡器建立檔案消費(fèi)糾錯(cuò)掛失補(bǔ)卡信息修正讀卡器可以與計(jì)算機(jī)放在一起，與讀卡管理軟件結(jié)合使用。⑤讀卡器讀卡器實(shí)際上是小型電子標(biāo)簽讀寫裝置，具有發(fā)射功率小、讀寫距離近等特點(diǎn)。⑤讀卡器小型電子標(biāo)簽讀寫裝置發(fā)射功率小讀寫距離近4.系統(tǒng)高層對(duì)于某些簡單的應(yīng)用，一個(gè)讀寫器可以獨(dú)立完成應(yīng)用的需要。4.系統(tǒng)高層讀寫器可以獨(dú)立完成應(yīng)用的需要但對(duì)于多數(shù)應(yīng)用來說，射頻識(shí)別系統(tǒng)是由許多讀寫器構(gòu)成的信息系統(tǒng)，系統(tǒng)高層是必不可少的。射頻識(shí)別系統(tǒng)系統(tǒng)高層是必不可少的系統(tǒng)高層可以將許多讀寫器獲取的數(shù)據(jù)有效地整合起來，完成查詢、管理與數(shù)據(jù)交換等功能。查詢管理數(shù)據(jù)交換在RFID系統(tǒng)中，存在如何將讀寫器與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連的問題。RFID系統(tǒng)例如，企業(yè)通常會(huì)提出“我的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如何與讀寫器設(shè)備相連”？這就需要中間件。“我的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如何與讀寫器設(shè)備相連”RFID系統(tǒng)中間件是介于RFID讀寫器與后端應(yīng)用程序之間的獨(dú)立軟件，中間件中間件可以與多個(gè)讀寫器和多個(gè)后端