RFID技术与应用课件.ppt
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- RFID 技术 应用 课件
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1、1 RFID概论 l RFID概论概论 1. RFID的概念及特点的概念及特点 2. RFID系统构成系统构成 3. RFID系统工作流程及分类系统工作流程及分类 4. RFID系统案例系统案例l 相关自动识别技术对比相关自动识别技术对比2目录 RFID概论概论 1. RFID的概念及特点的概念及特点 2. RFID系统构成系统构成 3. RFID系统工作流程及分类系统工作流程及分类 4. RFID系统案例系统案例 相关自动识别技术对比相关自动识别技术对比3为什么要学为什么要学RFID 物联网的定义是,通过物联网的定义是,通过RFID、传感器、全球定位系统、激光扫传感器、全球定位系统、激光扫描
2、器等信息传感设备,按照约定描器等信息传感设备,按照约定的协议,把任何物体与互联网连的协议,把任何物体与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。监控和管理的一种网络。4什么是RFID 射频识别是无线电频率识别(射频识别是无线电频率识别(Radio Frequency IdRadio Frequency Identification, RFIDentification, RFID)的简称,即通过无线电波进行识)的简称,即通过无线电波进行识别。别。RFIDRFID技术是一种自动识别技术,它利用射
3、频信号实技术是一种自动识别技术,它利用射频信号实现无接触信息传递,达到物体识别的目的。现无接触信息传递,达到物体识别的目的。5RFID的优点 RFIDRFID技术无须与被识别物体直接接触,即可完成信息的输技术无须与被识别物体直接接触,即可完成信息的输入和处理,能快速、实时、准确地采集和处理信息,是二十一入和处理,能快速、实时、准确地采集和处理信息,是二十一世纪十大重要技术之一。世纪十大重要技术之一。 1 1 RFIDRFID标签抗污损能力强标签抗污损能力强 2 2 RFIDRFID标签安全性高标签安全性高 3 3 RFID RFID标签容量大标签容量大 4 4 RFID RFID可远距离、同时
4、识别多个标签可远距离、同时识别多个标签 5 5 RFID RFID是物联网的基石是物联网的基石6RFID的发展历程 RFID的诞生源于战争的需要,二战期间,英国空军首先在飞的诞生源于战争的需要,二战期间,英国空军首先在飞机上使用机上使用RFID技术,是用来分辨敌方飞机和我方飞机。技术,是用来分辨敌方飞机和我方飞机。 1948年,年,Harry Stockman发表的论文发表的论文“用能量反射的方法进行通用能量反射的方法进行通信信”,是,是RFID理论发展的里程碑。理论发展的里程碑。 20世纪世纪50年代是年代是RFID技术的技术的探索阶段。探索阶段。19611980年间,年间,RFID技术变成
5、了现实。技术变成了现实。20世纪世纪60年代是年代是RFID技术技术应用的初始期,一些公司引入应用的初始期,一些公司引入RFID技术,开发电子监控设备来保护技术,开发电子监控设备来保护财产、防止偷盗。例如,财产、防止偷盗。例如,1位的电子标签系统用于商场防盗。位的电子标签系统用于商场防盗。7RFID的发展历程:现实阶段 20 20世纪世纪7070年代是年代是RFIDRFID技术应用的发展期,技术应用的发展期,RFIDRFID技术技术成为人们研究的热门课题,出现了一系列成为人们研究的热门课题,出现了一系列RFIDRFID技术的研技术的研究成果。究成果。 2020世纪世纪8080年代是年代是RFI
6、DRFID技术应用的成熟期,挪威使用了技术应用的成熟期,挪威使用了RFIDRFID电子收费系统,美国铁路用电子收费系统,美国铁路用RFIDRFID系统识别车辆,欧系统识别车辆,欧洲用洲用RFIDRFID电子标签跟踪野生动物来对野生动物进行研究。电子标签跟踪野生动物来对野生动物进行研究。8RFID的发展历程:推广阶段 20世纪世纪90年代是年代是RFID技术的推广期,发达国家配置了大技术的推广期,发达国家配置了大量的量的RFID电子收费系统,并将电子收费系统,并将RFID用于安全和控制系统。用于安全和控制系统。 RFID技术首先在美国的公路自动收费系统得到了广泛应技术首先在美国的公路自动收费系统
7、得到了广泛应用。社区和校园大门控制系统也开始使用射频识别系统。用。社区和校园大门控制系统也开始使用射频识别系统。9RFID的发展历程:普及阶段 RFID技术在沃尔玛公司的应用。沃尔玛的技术在沃尔玛公司的应用。沃尔玛的100个主要供应个主要供应商商2005年应用年应用RFID电子标签,在电子标签,在2006年将扩展到其他的供应商,年将扩展到其他的供应商,同时将很快在欧洲实施,然后是剩下的其他海外区域。同时将很快在欧洲实施,然后是剩下的其他海外区域。 RFID技术在美国国防部的应技术在美国国防部的应用。美国国防部认为,用。美国国防部认为,RFID在集在集装箱联运跟踪和库存物资跟踪方装箱联运跟踪和库
8、存物资跟踪方面具有巨大的发展潜力。面具有巨大的发展潜力。RFID在现代商店的应用RFID婚礼仪式现场RFID在门禁系统应用东莞RFID图书管理系统雷诺RFID卡RFIDRFID应用案例应用案例11目录 RFID概论概论 1. RFID的概念及特点的概念及特点 2. RFID系统构成系统构成 3. RFID系统工作流程及分类系统工作流程及分类 4. RFID系统案例系统案例 相关自动识别技术对比相关自动识别技术对比12什么是RFID系统RFIDRFID系统系统应答器应答器阅读器阅读器高层高层其它其它13什么是RFID系统RFIDRFID系统系统应答器应答器阅读器阅读器高层高层其它其它2.1 扩晶
9、 扩晶也称为绷片,是利用白膜或蓝膜在扩晶时产生的张力带动间隙较小的芯片运动,将原本紧密排列在一起的芯片分开,使得芯片和芯片之间的距离变大,适合刺晶操作。 扩晶需要用到的材料为:芯片、翻晶膜。 需要用到的工具设备为:显微镜、扩晶机、扩晶环、挑晶笔、镊子、剪刀、手指套、防静电手环、离子吹风机。2.1.1 扩晶用物料芯片LED芯片也称为LED发光芯片,是LED灯的核心组件,它主要由砷(AS)、铝(AL)、镓(Ga)、铟(IN)、磷(P)、氮(N)、锶(Si)这几种元素中的若干种组成。其主要功能是:把电能转化为光能。1. 1. 常见芯片的种类常见芯片的种类根据用途分根据颜色分根据形状分根据大小分2.
10、芯片的结构芯片的结构3. 常用芯片简图常用芯片简图 4. 芯片的衬底材料 一般LED芯片的衬底有三种材料:蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)。三种衬底材料的综合性能三种衬底材料的综合性能5. 芯片的标签与检验 芯片主要用显微镜检查,查看材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑,芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求,电极图案是否完整。 6. 芯片的存储与包装 用于封装的芯片尺寸较小,容易受到外界灰尘、震动、静电等损伤,过高的温度和过大的湿度都会使得金属合金材料制成的金属电极氧化、脏污、破裂、受损,因此芯片对其保存环境也很挑剔,不仅对温度有要求,对湿度也有要求。 如果没有干燥箱,芯片应该尽量
11、存放在通风干燥的地方,以保证芯片本身的性质尽量少受到外界环境的影响。 芯片的包装芯片的包装24什么是RFID系统RFIDRFID系统系统应答器应答器阅读器阅读器高层高层其它其它25应答器应答器 RFIDRFID系统中,识别信息存放在电子数据载体中,电系统中,识别信息存放在电子数据载体中,电子数据载体称为应答器。应答器中存放的识别信息由阅子数据载体称为应答器。应答器中存放的识别信息由阅读器读出。读器读出。 由芯片及天线组成,附着在物体上标识目标对象,由芯片及天线组成,附着在物体上标识目标对象,每个电子标签具有唯一的电子编码,存储着被识别物体每个电子标签具有唯一的电子编码,存储着被识别物体的相关信
12、息。的相关信息。26 应答器(射频卡或标签)应答器(射频卡或标签) 射频卡物理尺寸符合射频卡物理尺寸符合ID-1型卡的规范,其宽度型卡的规范,其宽度*高高度度*厚度为厚度为 85.6mm*53.98mm*0.76mm容许误差。容许误差。通常用于身份识别和收费。通常用于身份识别和收费。27 应答器(射频卡或标签)应答器(射频卡或标签)(1 1)我国第二代身份证)我国第二代身份证 我国第二代身份证相当于一个电子标签。我国第二代身份证相当于一个电子标签。(2 2)城市一卡通)城市一卡通 城市一卡通的消费领域包括公交汽车、城市一卡通的消费领域包括公交汽车、地铁、路桥收费和水电煤缴费等。地铁、路桥收费和
13、水电煤缴费等。(3 3)门禁卡)门禁卡 门禁卡的厚度是信用卡厚度的门禁卡的厚度是信用卡厚度的2 23 3倍,倍,允许进入的特定人员会配发门禁卡。允许进入的特定人员会配发门禁卡。28 应答器(射频卡或标签)应答器(射频卡或标签)标签可用于动物标识、商品货物识别、集装箱识别等。标签可用于动物标识、商品货物识别、集装箱识别等。 应答器芯片安放应答器芯片安放在一张薄纸膜或塑料在一张薄纸膜或塑料膜内,这种薄膜往往膜内,这种薄膜往往与一层纸胶合在一起,与一层纸胶合在一起,较为容易粘贴到被识较为容易粘贴到被识别物体上。别物体上。29应答器的主要性能参数:应答器的主要性能参数: 工作频率工作频率 读读/ /写
14、能力写能力 编码调制方式编码调制方式 数据传输速率数据传输速率 信息数据存储容量信息数据存储容量 工作距离工作距离 多应答器识读能力(亦称防碰撞或防冲突能力)多应答器识读能力(亦称防碰撞或防冲突能力) 安全性能(密钥、认证)等。安全性能(密钥、认证)等。 39 无源应答器:不附有电池无源应答器:不附有电池 ,从阅读器发出射频能量,从阅读器发出射频能量中提取工作所需的电能。采用电感耦合方式的应答中提取工作所需的电能。采用电感耦合方式的应答器多为无源应答器。器多为无源应答器。 应答器的分类应答器的分类 40 无源应答器:不附有电池无源应答器:不附有电池 ,从阅读器发出射频能量,从阅读器发出射频能量
15、中提取工作所需的电能。采用电感耦合方式的应答中提取工作所需的电能。采用电感耦合方式的应答器多为无源应答器。器多为无源应答器。 半无源应答器:内装有电池,起辅助作用,对维持数半无源应答器:内装有电池,起辅助作用,对维持数据的电路供电或对应答器芯片工作所需的电压作辅助据的电路供电或对应答器芯片工作所需的电压作辅助支持,用于传输通信的射频能量源自阅读器。支持,用于传输通信的射频能量源自阅读器。 应答器的分类应答器的分类 41 无源应答器:不附有电池无源应答器:不附有电池 ,从阅读器发出射频能量,从阅读器发出射频能量中提取工作所需的电能。采用电感耦合方式的应答中提取工作所需的电能。采用电感耦合方式的应
16、答器多为无源应答器。器多为无源应答器。 半无源应答器:内装有电池,起辅助作用,对维持数半无源应答器:内装有电池,起辅助作用,对维持数据的电路供电或对应答器芯片工作所需的电压作辅助据的电路供电或对应答器芯片工作所需的电压作辅助支持,用于传输通信的射频能量源自阅读器。支持,用于传输通信的射频能量源自阅读器。 有源应答器:工作电源完全由内部电池供给,同时内有源应答器:工作电源完全由内部电池供给,同时内部电池能量也部分地转换为应答器与阅读器通信所需部电池能量也部分地转换为应答器与阅读器通信所需的射频能量。的射频能量。 应答器的分类应答器的分类 42应答器电路的基本结构应答器电路的基本结构 43应答器电
17、路的基本结构应答器电路的基本结构 天线电路用于获取射频能量天线电路用于获取射频能量44应答器电路的基本结构应答器电路的基本结构 电源电路整流稳压后为应答器电路提供直流电源电路整流稳压后为应答器电路提供直流工作电压。对于可读写应答器,电源电路还工作电压。对于可读写应答器,电源电路还需要产生写入数据时所需的直流高电压。需要产生写入数据时所需的直流高电压。45应答器电路的基本结构应答器电路的基本结构 如果应答器带有微控制器或者数字信如果应答器带有微控制器或者数字信息处理器,成为智能应答器。息处理器,成为智能应答器。46什么是RFID系统RFIDRFID系统系统应答器应答器阅读器阅读器高层高层其它其它
18、47阅读器 阅读器不仅可以读出存放的信息,而且可以对其阅读器不仅可以读出存放的信息,而且可以对其进行写入,读写过程是通过双方之间的无线通信来实进行写入,读写过程是通过双方之间的无线通信来实现的。现的。48 阅读器(也称读写器或基站):阅读器(也称读写器或基站):是读取和写入是读取和写入电子标签内存信息的设备。电子标签内存信息的设备。阅读器阅读器又可以与计算机又可以与计算机网络进行连接,计算机网络可以完成数据信息的存网络进行连接,计算机网络可以完成数据信息的存储、管理和控制。储、管理和控制。49 阅读器(也称读写器或基站):阅读器(也称读写器或基站):是读取和写入是读取和写入电子标签内存信息的设
19、备。电子标签内存信息的设备。阅读器阅读器又可以与计算机又可以与计算机网络进行连接,计算机网络可以完成数据信息的存网络进行连接,计算机网络可以完成数据信息的存储、管理和控制。储、管理和控制。 阅读器阅读器是一种数是一种数据采集设备,其基本据采集设备,其基本作用就是作为数据交作用就是作为数据交换的一环,将前端电换的一环,将前端电子标签所包含的信息,子标签所包含的信息,传递给后端的计算机传递给后端的计算机网络。网络。50 阅读器基本由射频模块、控制处理模块和天线阅读器基本由射频模块、控制处理模块和天线三部分组成。阅读器通过天线与应答器进行无线通三部分组成。阅读器通过天线与应答器进行无线通信,阅读器可
20、以看成一个特殊的收发信机;同时,信,阅读器可以看成一个特殊的收发信机;同时,阅读器也是应答器与计算机网络的连接通道。阅读器也是应答器与计算机网络的连接通道。 51 阅读器基本由射频模块、控制处理模块和天线阅读器基本由射频模块、控制处理模块和天线三部分组成。阅读器通过天线与应答器进行无线通三部分组成。阅读器通过天线与应答器进行无线通信,阅读器可以看成一个特殊的收发信机;同时,信,阅读器可以看成一个特殊的收发信机;同时,阅读器也是应答器与计算机网络的连接通道。阅读器也是应答器与计算机网络的连接通道。 根据读写器外形和应用场合,读写器可以分为根据读写器外形和应用场合,读写器可以分为固定式读写器、固定
21、式读写器、OEMOEM模块式读写器、手持式读写器、模块式读写器、手持式读写器、工业读写器和读卡器等。工业读写器和读卡器等。52固定式读写器固定式读写器固定式读写器固定式读写器一般是指天线、阅读器与主控机分一般是指天线、阅读器与主控机分离,阅读器和天线可以分别安装在不同位置,阅读器可离,阅读器和天线可以分别安装在不同位置,阅读器可以有多个天线接口和多种以有多个天线接口和多种I/OI/O接口。接口。53 手持便携式读写器手持便携式读写器是指天线、读写器与主控机集成是指天线、读写器与主控机集成在一起,适合用户手持使用的电子标签读写设备,其工在一起,适合用户手持使用的电子标签读写设备,其工作原理与固定
22、式读写器基本相同。作原理与固定式读写器基本相同。 RFIDRFID阅读器阅读器AndroidAndroid工业级平板电工业级平板电脑脑54 手持便携式读写器手持便携式读写器是指天线、读写器与主控机集成是指天线、读写器与主控机集成在一起,适合用户手持使用的电子标签读写设备,其工在一起,适合用户手持使用的电子标签读写设备,其工作原理与固定式读写器基本相同。作原理与固定式读写器基本相同。 手持便携式读写器一般手持便携式读写器一般带有液晶显示屏,并配有输入带有液晶显示屏,并配有输入数据的键盘,常用在付款扫描、数据的键盘,常用在付款扫描、巡查、动物识别和测试等场合。巡查、动物识别和测试等场合。55工业读
23、写器工业读写器工业读写器工业读写器是指应用于矿井、自动化生产或畜牧是指应用于矿井、自动化生产或畜牧等领域的读写器,工业读写器一般有现场总线接口,很等领域的读写器,工业读写器一般有现场总线接口,很容易集成到现有设备中。容易集成到现有设备中。读卡器读卡器读卡器也称为发卡器,主要用于电子标签对具体读卡器也称为发卡器,主要用于电子标签对具体内容的操作,包括建立档案、消费纠错、挂失、补卡和内容的操作,包括建立档案、消费纠错、挂失、补卡和信息修正等。信息修正等。56阅读器的功能:阅读器的功能:以射频方式向应答器传输能量;以射频方式向应答器传输能量;从应答器中读出数据或向应答器写入数据;从应答器中读出数据或
24、向应答器写入数据;完成对读取数据的信息处理并实现应用操作;完成对读取数据的信息处理并实现应用操作;若有需要,应能和高层处理交互信息。若有需要,应能和高层处理交互信息。57阅读器的技术参数阅读器的技术参数(1 1)工作频率)工作频率(2 2)输出功率)输出功率(3 3)输出接口)输出接口(4 4)读写器形式)读写器形式(5 5)工作方式)工作方式(6 6)读写器优先与电子标签优先)读写器优先与电子标签优先58阅读器的电路组成阅读器的电路组成 59阅读器的电路组成阅读器的电路组成 包括编码、调制和功率放大电路,用包括编码、调制和功率放大电路,用于向应答器传送命令和写数据。于向应答器传送命令和写数据
25、。60阅读器的电路组成阅读器的电路组成 产生符合产生符合RFID系统要求的射频振荡信系统要求的射频振荡信号。号。61阅读器的电路组成阅读器的电路组成 包括解码、解码电路,用于接收应答器包括解码、解码电路,用于接收应答器返回的应答信息和数据。根据应答器的返回的应答信息和数据。根据应答器的设置,还应考虑防碰撞电路。设置,还应考虑防碰撞电路。62阅读器的电路组成阅读器的电路组成 微控制器是阅读器工作的核心,完成收微控制器是阅读器工作的核心,完成收/发控制、向发控制、向应答器发送命令与写数据、应答器数据读取与处理、应答器发送命令与写数据、应答器数据读取与处理、与应用系统的高层进行通信等任务。与应用系统
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