基于RFID技術(shù)的智能門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

1、文獻(xiàn)綜述 課題名稱(chēng)：基于RFID技術(shù)的智能門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì) （控制部分）課題類(lèi)型： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2011年3月12日基于RFID技術(shù)的智能門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)（控制部分）中文摘要IC卡是集成電路卡（Integrated Circuit Card）的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，也叫做智能卡。它是將一個(gè)集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式，其外形與覆蓋磁條的磁卡相似，在其左上方嵌有一片或若干片集成電路芯片。芯片一般是不易揮發(fā)性存儲(chǔ)器(ROM，EPROM，EZPROM)，保護(hù)邏輯電路，甚至于CPU(中央處理單元)。IC卡可以從硬件角度分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)。本文主要介

2、紹非接觸式IC卡。非接觸式IC卡又稱(chēng)射頻卡,由IC芯片、感應(yīng)天線組成 ,封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡片內(nèi),芯片及天線無(wú)任何外露部分 ,是近幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。由于射頻IC卡具有存儲(chǔ)容量大、抗干擾能力強(qiáng)、便于攜帶、安全性高等優(yōu)點(diǎn) ,在公交、金融等很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：射頻，IC卡，射頻識(shí)別AbstractIC card is the abbreviation of Integrated Circuit Card,its alse called smart card. It is an integrated circuit chip embedded in the plastic

3、film and packaged in the form of cards. Its appearance and covering is similar to magnetic card. One or several integrated circuit chips are embedded in its upper left. The chip is generally memory like ROM，EPROM and EZPROM,protecting logic circuit,even CPU(Central Processing Unit).According to the

4、different hardware,IC card can divided into contact IC card and contactless IC card. This paper mainly introduces contactless IC card.Contactless IC card is also called Radio Frequency IC Card.It consists of IC chip and induction antenna and is packaged in a normative PVC card ,The chip and antenna

5、have no exposed part. Contactless IC card is a new technology in recent years. Since the RF IC card with large storage capacity, anti-interference ability, portable, safe, etc.,it has been widely used in in public transportation, finance, and many areas.Key words：Radio Frequency，IC card，RFID一課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

6、IC卡的概念是20世紀(jì)70年代初提出來(lái)的，法國(guó)布爾(BULL)公司于1976年首先創(chuàng)造出IC卡產(chǎn)品1，并將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到金融、交通、醫(yī)療、身份證明等多個(gè)行業(yè)，它將微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，提高了人們生活和工作的現(xiàn)代化程度。射頻識(shí)別（Radio frequency Identification，簡(jiǎn)稱(chēng)RFID） , 是20世紀(jì)80年代興起的一門(mén)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用無(wú)線射頻方式非接觸供電，并進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，以達(dá)到目標(biāo)識(shí)別及交換數(shù)據(jù)的目的。自出現(xiàn)以來(lái)，由于它極大加速了信息的收集和處理，近年來(lái)獲得迅速的發(fā)展。與傳統(tǒng)的條碼或磁條識(shí)別技術(shù)相比，射頻識(shí)別技術(shù)具有非接觸、作用距離遠(yuǎn)、精度高、信息

7、的收集和處理快捷靈活及較好的的應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性等一系列的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化、商品控制、交通運(yùn)輸控管等眾多領(lǐng)域得到廣泛的發(fā)展。射頻識(shí)別系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)2典型RFID系統(tǒng)（如圖31）由應(yīng)答器（Tag）、讀寫(xiě)器（Read and Write Device）以及數(shù)據(jù)交換、管理系統(tǒng)等組成。應(yīng)答器也稱(chēng)射頻卡、電子標(biāo)簽，它具有智能讀寫(xiě)及加密通信的能力，是射頻識(shí)別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體，在閱讀器的響應(yīng)范圍之外，應(yīng)答器處于無(wú)源狀態(tài)，只有在閱讀范圍之內(nèi)，應(yīng)答器才是有源的。應(yīng)答器工作所需的能量，如同時(shí)鐘脈沖和數(shù)據(jù)一樣，是通過(guò)耦合單元（非接觸）傳輸給應(yīng)答器的，讀寫(xiě)器由無(wú)線收發(fā)模塊、天線、控制模塊及接口電路等組成，應(yīng)答器如果是

8、無(wú)源系統(tǒng)，即應(yīng)答器內(nèi)不含電池，則應(yīng)答器工作的能量是由讀寫(xiě)器發(fā)出的射頻脈沖提供。射頻識(shí)別技術(shù)與IC卡技術(shù)有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生了射頻卡,解決了無(wú)源（卡中無(wú)電源）和免接觸的難題3，促進(jìn)了非接觸式IC卡的產(chǎn)生及迅猛發(fā)展，是電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一大突破。非接觸式的IC卡在集成電路上不向外引出觸點(diǎn)，而是通過(guò)包含在卡片中的無(wú)線收發(fā)電路及相關(guān)的一些電路來(lái)實(shí)現(xiàn)與外界的數(shù)據(jù)交流和電源的供給，其通過(guò)無(wú)線電波或電磁場(chǎng)感應(yīng)的方式進(jìn)行能量和數(shù)據(jù)的交換4。相較于接觸式lC卡而言，避免了卡和閱讀器之間的相互接觸，從而方便了卡的使用。在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出使用方便、交易速度快、便于維護(hù)和卡片使用壽命較長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。非接觸式IC卡特點(diǎn)具體如下：

9、1)操作快捷卡與讀卡器之間為無(wú)線通訊，使用時(shí)無(wú)需插拔卡及固定方向。操作時(shí)，卡可以放在錢(qián)包、衣服口袋或公文包中無(wú)需拿出，大大提高了使用速度。同時(shí)，由于卡與讀卡器進(jìn)行通訊時(shí)的載波頻率較高，卡內(nèi)芯片可以工作在較高的系統(tǒng)時(shí)鐘下，使二者的通信速率很高。2)高抗干擾性非接觸式IC卡具有防沖突機(jī)制，在多張卡片同時(shí)進(jìn)入讀卡器工作范圍時(shí)能夠防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，允許多張卡片同時(shí)操作，相對(duì)接觸式IC卡增加了“并行”處理能力。3)配合具體應(yīng)用具有多種工作距離非接觸式IC卡中既有作用距離為幾米、可用于高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中的遠(yuǎn)距離卡，又有作用距離為幾厘米、可用于電子錢(qián)包的近距離卡，使得系統(tǒng)配置靈活多樣。4)高可靠性非

10、接觸式IC卡與讀卡器之間無(wú)機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫(xiě)而產(chǎn)生的各種故障，同時(shí)無(wú)需擔(dān)心由于觸點(diǎn)損壞或脫落而導(dǎo)致卡片失效，提高了應(yīng)用的可靠性及設(shè)備和卡的壽命。而且由于無(wú)線電波不會(huì)受塵土、潮氣和震動(dòng)的干擾，使得非接觸式IC卡可應(yīng)用在惡劣的環(huán)境。同時(shí)，由于讀卡器可以置于障礙物的后面而不影響它與卡的通訊，可以防止在接觸式IC卡的使用中對(duì)讀卡器進(jìn)行惡意破壞現(xiàn)象的出現(xiàn)。5)可適合于多種應(yīng)用非接觸式IC卡的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使其可以一卡多用，能用于不同的系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)置不同的密碼和訪問(wèn)條件。6)高安全性非接觸式IC卡的序列號(hào)是唯一的，制造商在產(chǎn)品出廠前將此序列號(hào)固化于卡內(nèi)芯片中，不可再更改，使用時(shí)

11、非接觸式IC卡于讀卡器要進(jìn)行三次相互認(rèn)證，而且通訊過(guò)程中所有的數(shù)據(jù)都加密，卡內(nèi)各個(gè)扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問(wèn)條件5。（一）非接觸式IC卡國(guó)外研究現(xiàn)狀非接觸式IC卡按工作距離長(zhǎng)短可分為：密耦合卡（1mm以?xún)?nèi)）、近耦合卡（近距離卡，15cm以?xún)?nèi)）疏耦合卡（遠(yuǎn)距離卡，1m以?xún)?nèi)）遠(yuǎn)耦合卡（1m以上）為此ISO/IEC根據(jù)接口設(shè)備與IC卡定義了三個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)6，如表21所示：IC卡在世界各國(guó)都有很快的發(fā)展。金融IC卡已在各國(guó)普及，非金融IC卡主要用于公交、電信行業(yè)，做為月票IC卡、電話IC卡等7。（二）非接觸式IC卡國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)于1993年提出了“金卡工程”。 在“金卡工程”提出至今十幾年來(lái)，我國(guó)I

12、C卡應(yīng)用發(fā)展迅猛。截至2003年6月底，全國(guó)累計(jì)發(fā)行使用IC卡為近13億張，其中，公用電話IC卡約為7億張，移動(dòng)電話SIM卡、UIM卡約2.6億張，總計(jì)近10億張，其他各類(lèi)IC卡，如社會(huì)保障卡、組織機(jī)構(gòu)代碼卡、交通卡等約有3億張8，而且這數(shù)字還在逐年增長(zhǎng)著。截至2010年第一季度末，我國(guó)累計(jì)發(fā)行的光是銀行卡就達(dá)到億張，消費(fèi)業(yè)務(wù)億筆，金額萬(wàn)億元9，可見(jiàn)銀行卡對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)有及其強(qiáng)大的推動(dòng)力。同時(shí)IC卡在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)其他各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)提高行業(yè)管理現(xiàn)代化水平和人民生活水平、推動(dòng)整個(gè)社會(huì)信息化進(jìn)程發(fā)揮了重要作用。二國(guó)內(nèi)外主要研究成果非接觸式IC卡技術(shù)近年在國(guó)內(nèi)的發(fā)展十分迅速，它可識(shí)別和跟蹤幾乎所有的

13、物理對(duì)象，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)，逐漸改變和影響我們的生活。其典型應(yīng)用有：（1）身份識(shí)別。電子標(biāo)簽可以嵌入到身份證、護(hù)照、工作證等各種證件中，用作人員身份識(shí)別，也可用在動(dòng)物身上，便于種群保護(hù)等科學(xué)研究。其一般都工作在135KHz以下或13.56MHz，因?yàn)檫@個(gè)頻段對(duì)人體或動(dòng)物影響較小10。如中國(guó)正在使用的第二代身份證就是基于ISO/IE14443-B標(biāo)準(zhǔn)的13.56MHz非接觸式IC卡，該證件已在國(guó)內(nèi)各大城市逐步發(fā)行，相應(yīng)的讀卡器也被指定廠家生產(chǎn)并在公安、銀行等部門(mén)得到使用。在這些讀卡器中通常采用非接觸式IC卡讀卡器的設(shè)計(jì)Philips公司生產(chǎn)的RC531或TI的RI-R6C等射頻讀寫(xiě)芯片

14、。（2）公共交通應(yīng)用。公交管理是在中國(guó)應(yīng)用最早，且最成功的領(lǐng)域。主要應(yīng)用于公交車(chē)上的電子車(chē)票。使用非接觸式IC卡的電子車(chē)票具有防偽性高、結(jié)算安全、使用方便等特點(diǎn)?，F(xiàn)在，基本上國(guó)內(nèi)很多省會(huì)城市如北京、上海、成都等都已使用，通常采用符合ISO/IEC 14443-A的13.56MHz的非接觸式IC卡，而讀卡器的射頻電路部分大多采用Philips公司生產(chǎn)的MCM200射頻模塊或RC500射頻芯片11。（3）物流管理。為了保證物品在運(yùn)輸過(guò)程中不被誤送或丟失，并實(shí)時(shí)監(jiān)控物品的流通過(guò)程，加強(qiáng)管理，提高效率，因此RFID也在鐵路或公路的貨運(yùn)調(diào)度、集裝箱識(shí)別和跟蹤等環(huán)節(jié)得到使用12。（4）金融應(yīng)用可以脫機(jī)交易

15、的金融 IC卡不僅能夠最大 限度地滿足快捷的小額支付需求 ，而且可以增強(qiáng)金融機(jī)構(gòu)服務(wù)社會(huì)管理的能力。金融IC卡并具有很高安全性，能有效規(guī)避偽冒風(fēng)險(xiǎn)、欺詐風(fēng)險(xiǎn)和操作風(fēng)險(xiǎn)13。三研究發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)的I C卡產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用始于2 0世紀(jì)9 0年代初，是伴隨著我國(guó)政府啟動(dòng)的“金卡工程”而發(fā)展起來(lái)的，至今已有近十年的歷史。在這短暫的十年里 ，我國(guó)的I C卡產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用從無(wú)到有 、從小到大，迅速走過(guò)了啟動(dòng)階段 ，發(fā)展的 速度是驚人的。特別是近兩年來(lái)，我國(guó)的年發(fā)卡量均超億張，年增長(zhǎng)率達(dá)到3 0 4 0 ，已成為世界I C卡應(yīng)用發(fā)展最快的國(guó)家之一14。我國(guó)I C卡的市場(chǎng)已經(jīng)成為國(guó)際IC卡市場(chǎng)的一個(gè)重要部分，成為推動(dòng)全

16、球 IC卡向前發(fā)展的重要力量。四主要存在的問(wèn)題由于射頻卡的能量供給都是由射頻信號(hào)提供的，所以射頻功率的大小決定了射頻卡的功耗，而卡片上集成 CPU需要占用更多的功耗。于是，解決能量供給的問(wèn)題就是射頻技術(shù)發(fā)展所需要解決的問(wèn)題。提高射頻信號(hào)的功率，以提供足夠的能量保障卡芯片和CPU的正常工作15。這也是解決接觸式IC卡和非接觸式IC卡兼容問(wèn)題的最為經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)的途徑。五參考文獻(xiàn)王愛(ài)英.智能卡技術(shù)IC卡(第二版)，北京:清華大學(xué)出版社.20002汪國(guó)海非接觸式IC卡讀卡器的設(shè)計(jì)：碩士學(xué)位論文成都：電子科技大學(xué)，20053楊友文，王建華射頻IC卡系統(tǒng)的應(yīng)用合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，（z1

17、）：982-9844劉錚非接觸式射頻IC卡技術(shù)應(yīng)用與研究：碩士學(xué)位論文湖南：湖南大學(xué)，20025劉洪，王穎非接觸式IC卡分類(lèi)及其特點(diǎn)分析科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，（7）：72-726 International standard ISO/IEC,FCD 14443.Identification cardsContactless integrated circuit(s) cardsProximity cardsPartl:Physical CharaeteristiesPart2:Radio frequency power and signal interfacePart3:Initialization and antieollision7 劉罡IC卡在國(guó)外市場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀金卡工程，2000，28中國(guó)收藏?zé)峋€ IC卡的歷史、發(fā)展與分類(lèi)2010-7-24，/bbs/show_44234_1_1_1.html9新華網(wǎng) 中國(guó)累計(jì)發(fā)行銀行卡超過(guò)21億張2010-5-19，/fortune/2010-05/19/c_.htm 10 ZHENG yongyun, ZHU zhaoyou, RAO yuntao .Auto charge system of publiccommun