射频无线网

射频无线网（共10篇）

射频无线网 篇1

摘要：针对目前城市生活垃圾信息化程度不高的现状,并且结合当下的社会热点问题,提出一种基于射频无线网的城市垃圾回收系统,包括系统功能描述、硬件设计、软件设计。该系统运用传感器技术与射频无线网技术,实现城市垃圾箱的信息采集,达到城市垃圾桶远距离、定点、实时监测三大亮点,改进垃圾收集过程中运输费高,耗时长,实现垃圾从产生源头到处置终端的全程动态跟踪与监控。

关键词：垃圾回收系统,射频无线网,传感器,信息采集

0引言

生活垃圾时刻都在产生,而垃圾的收集与运输过程占到垃圾处理费用的50%~70%。生活垃圾从产生地到处理厂(填埋场或焚烧厂或分选厂),往往需要经历1~7天复杂的收集和运输过程,生活垃圾收集点多且分散,达不到日产日清的目的。

随着社会经济水平的发展,人们对生活环境的要求不断提高。近年来城市垃圾的收集与运输问题也越来越突出,对远距离、定点、实时监测城市垃圾信息的要求也越来越迫切,因此垃圾回收系统研究迫在眉睫。该设计秉承了无线射频网络远距离、定点、实时监测的优点, 城市垃圾系统的创建,解决了垃圾收集与采集过程中出现的不能及时清理造成垃圾堆积影响居民正常生活、避免了垃圾桶内被丢入弃婴和小动物等生命体没有及时发现而造成死亡的社会热点问题,同时通过远距离、定点、实时监测预防了由垃圾桶起火而引发的火灾。利用研究垃圾回收系统解决社会中的一些热点问题,响应了目前构建环保清洁城市的主题,同时为改善居住环境, 打造美丽城市增色。

1系统概述

基于射频无线网的垃圾回收系统分为3个模块:

(1)传感器采集垃圾点的信息,分别通过热释电传感器和声音传感器判断是否有生命体,避免有人将小孩或小动物丢进垃圾桶内造成死亡。通过温度传感器判断垃圾桶是否起火,从而避免城市中由垃圾桶引起的火灾。通过红外传感器判断垃圾桶内垃圾的存储量,从而实时地清理城市垃圾桶的垃圾,构建一个清洁环保型城市。

(2)通过SI4432组成的无线网,实时地传达每个垃圾桶采集到的信息给附近的垃圾中转站实现远距离、定点、实时监测的目的。

(3)由中转站将采集到的信息通过GSM网络发送给附近的垃圾运输车形成一个远距离、定点、实时监测城市垃圾信息的互联垃圾站系统。

2系统功能

2.1监测垃圾桶内是否有生命体

通过热释电传感器和声音传感器判断垃圾桶内是否有生命体,如若有则通过SI4432组成的无线网发送给垃圾中转站,垃圾中转站再通过GSM网络实时地调度人员去救援,如图1所示。

2.2监测垃圾桶内垃圾的存储量

若热释电传感器和声音传感器探测到垃圾桶内无生命体则垃圾桶进行自动压缩,压缩后通过红外传感器探测垃圾桶内垃圾的存储量,同样通过SI4432组成的无线网发送给垃圾中转站,垃圾中转站再通过GSM网络与运输车进行交互,调度运输车去实时地清理已满的垃圾,如图2所示。

2.3定点采集各个点的垃圾信息

通过定点监测垃圾桶内的信息,实时的将垃圾桶的地点传输给运输车,节省垃圾运输费的同时收集了城市的垃圾。

3系统硬件设计

3.1热释电传感器

热释电传感器主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2 mm×1 mm的探测元件。在每个探测器内装入1个或2个探测元件,并将2个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出。

3.2声音传感器

声音传感器的作用相当于一个话筒(麦克风),它用来接收声波,显示声音的振动图像。

3.3SI4432无线模块

SI4432收发器是新的EZRadio PRO系列产品中的新产品,它保留了以前产品的所有优点,比如:高集成度、低成本、灵活性、外围精简和很容易设计等特点。综合来说,它更适合复杂的应用和提供一些强大的功能和特性。

4系统软件设计

4.1判断生命体流程图

通过热释电传感器和声音传感器判断垃圾桶内是否有生命体,如若有则通过SI4432组成的无线网发送给垃圾中转站,垃圾中转站再通过GSM网络实时地调度人员去救援,流程图如图3所示。

部分代码如下:

4.2判断垃圾存储量流程图

若热释电传感器和声音传感器探测到垃圾桶内无生命体则垃圾桶进行自动压缩,压缩后通过红外传感器探测垃圾桶内垃圾的存储量,同样通过SI4432组成的无线网发送给垃圾中转站,垃圾中转站再通过GSM网络与运输车进行交互,调度运输车去实时地清理已满的垃圾。判断垃圾存储量流程如图44所示。

部分代码如下:

5结语

该项目运用传感器技术与射频无线网技术,实现城市垃圾箱的信息采集(垃圾量、温度、危险物等),达到城市垃圾桶远距离、定点、实时监测的三大亮点,尝试解决社会中的一些热点问题,响应了目前构建环保清洁城市的主题,同时为改善居住环境,打造美丽城市增色。

射频无线网 篇2

无线射频识别技术及其在图书馆的应用现状 辛 苗

(内江师范学院,内江641112 摘 要 本文对无线射频识别技术(R FID及其在图书馆中的应用现状进行了概述,并对RFID 技术在图书馆应用的障碍因素进行了探讨。

关键词 RFID;图书馆;自动识别

Abstract This paper summarizes radio frequency iden tification(RFIDand its application in the libraries,and discusses the factors holding back application of RFID in the libraries.Key words RFID;library;automatic identi fication 中图分类号 G250 7 文献标识码 A 文章编号 1008-0821(200701-0161-03 无线射频识别技术,即RFID(Radio Frequency Identifi cation最早是二战期间英国的飞机识别技术。经过了许多年的应用的演变和技术的发展,这项技术现在正在被广泛应用到物流、医疗、制造业等多个行业。在各个国家和行业的关注下RFID 技术的应用正在迅猛发展。作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础,RFID 已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一。美国兰德公司日前发表了题为 2020年的全球技术革命 研究报告,RFID 入选2020年全球最广泛应用技术。RFID 是本世纪最有发展前途的高科技市场之一:业界预言,2006年将是

RFID 产业应用发展的一个里程碑,众多行业都将逐步采用这一革命性的技术。比如药物、医学、物流等领域都受益于RFID 技术,而RFID 在图书馆中的应用已经是得到事实证明。RFID 技术概述

RFID 俗称电子标签,是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID 是一种突破性的技术:第一,可以识别单个的非常具体的物体,而不是像条形码那样只能识别一类物体;第二,其采用无线电射频,可以透过外部材料读取数据,而条形码必须靠激光来读取信息;第三,可以同时对多个物体进行识读,而条形码只能一个一个地读。

最基本的RFID 系统由三部分组成: 标签(Tag:由耦合元件及芯片组成,每个标签具有惟一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;阅读器(Reader:读取(有时还可以写入标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;天线(Antenna:在标签和读取器间传递射频信号。

RFID 技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场实现的无接触式信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。其工作原理为:当带有电子标签的物品在读写器的可读范围时,读写器发出的查询信号将会激活标签,标签根据接收到的查询信号要求反射信号,读写器接收到标签反射回的信号后,经过内部电路的解码处理可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别物体的目的。然后进一步通过计算机及计算机网络实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。

RFID 技术的典型应用领域包括:物流和供应管理,生产制造和装配,航空行李处理,邮件/快运包裹处理,文档追踪/图书馆管理,动物身份标识,运动计时,门禁控制/电子门票,道路自动收费等。根据ABI 调查公司的报告,RFID 应用在物流和图书馆最为成功。RFID 技术在图书馆的应用现状

RFID 被美国 商业周刊 等知名媒体列为21世纪将对世界产生重大影响的十大重要技术之一,不仅技术本身具有非常好的产业化发展前景,同时其应用也将对整个图书馆界产生重大影响。目前,该技术在欧美及亚洲发达国家的图书馆已经得到了重点开发和推广应用。1 RFID 技术在图书馆的应用

作为RFID 技术的典型应用领域,目前,图书馆应用RFID 技术能够实现如下功能: 2 1 1 简化借还书作业:目前图书馆的纸本数据除用光学条形码作为每一本书的辨识码外,为安全理由,还需加贴磁条,以防图书未经许可被携出。应用RFID 技术,以RFID TAG 取代条形码及磁条,借还书时可免除消磁及上磁的工作。1 2 加速盘点作业:由于条形码阅读机必须在近距离而 161 2007年1月第1期January 2007 No.1 现代情报 工作研究

且没有物体阻挡下,才可以辨读条形码,因此,盘点时须自书架上将每一本书取出。RFID TAG 以无线电波传递讯号,并可一次读取数个RFID TAG 数据,简化盘点工作。2 1 3 容易协寻不在架上或归错架位的图书:利用无线电波感应,使得图书协寻工作较为容易。1 4 读者自助借还书:搭配自助借书外围设备,读者可自行办理图书借阅;搭配自动还书外围设备,读者可自动办理还书处理。1 5 解决图书被毁被盗问题:由于每一本图书都有不同的物理特性,该系统是在图书借阅时将测量到每一本书的物理特性存储到具有感应读写功能的RFID 电子芯片内,在图书归还时利用本系统再一次检测图书的物理变化,从而

判断其是否被破坏,达到图书、档案防盗的目的。2 2 RFID 图书馆管理系统解决方案

下面介绍清华同方推出的RFID 图书档案管理系统解决方案: 2 2 1 系统结构

清华同方RFID 图书档案管理系统主要包括5个部分:(1数据中心:由中心数据服务器和管理终端组成。是系统的数据中心,对图书档案管理信息、借出和归还信息集中进行储存和处理。

(2图书档案编目入库系统:由管理终端和标签发行/打印终端组成。完成图书档案信息RFID 标签的统一制作、以及对新进图书或档案装入RFID 标签等工作。

(3流通管理系统:管理员在用户借出时在标签内写入相关信息。管理员在用户归还时检验图书或档案是否被损或修改,并验证RFID 标签内信息。

(4查询系统:使用管理终端和手持机可以方便地查 询每一本图卡或档案的位置。

(5系统管理:对系统功能及权限设置,账号管理等。2 2 2 系统功能

清华同方RFID 图书档案管理系统主要实现以下功能:(1实现图书或档案信息的编目,综合统计与查询、借出归还管理功能。

(2馆内所有图书上的RFID 标签配合图书馆的保安系统可以防止有人未经许可就取走图书,避免图书丢失。

(3图书上的RFID 标签里写有图书的名称、种类、作者、备注和借书记录等,当用户或管理员在查询系统输入要查找书本或预定书本时,系统会打印输出所需书本及书架所在的方位。

(4精确检测图书或档案是否损坏。即使一页纸的1/16被损坏系统也可准确识别出来。

清华同方运用RFID 技术开发的图书档案管理系统,可以大大改进管理方式、提高工作效率。3 RFID 技术在图书馆的应用现状

目前,美国、欧洲以及亚洲越来越多的图书馆开始使用或者尝试使用RFID 技术。亚洲国家中科技比较发达的新加坡,全部的图书馆系统已经应用RFID 技术。中国的深圳

图书馆,原有的管理系统将被RFID 图书管理系统替换,于今年7月中旬正式投入使用。据统计,目前,美国已有约2%的图书馆开始使用RFID 技术;在全球范围内,约有8%的图书馆使用RFID 技术。而且,世界大型图书馆应用RFID 技术的速度正以每年30%的速率增长。下面是几个应用实例: 2 3 1 新加坡国家图书馆

新加坡国家图书馆是世界上第一个实行RFID 技术的图书馆。在新加坡国家图书馆,借书和还书都是自助的。借书时只要把身份证或借书卡插进读卡器里,再把要借的书在扫描器上放一下就可以了。还书过程更简单,只要把书投进还书口,传送设备就自动把书送到书库。同样通过扫描装置,工作人员也能迅速知道书的类别和位置以进行分拣。使用这种技术后,读者在高峰期的等待时间比以往使用传统的条码扫描技术节省了80%的时间,凭借这种技术,新加坡国家图书馆的借阅率增长了30倍,而工作人员却减少了2000人。2 3 2 深圳图书馆新馆

2006年7月开馆的深圳图书馆新馆,在全国率先采用无线射频识别技术即用RFID 系统替代传统的条码技术,这个完整的全自动RFID 系统是世界上第二大RFID 系统,仅次于TAGSYS 为华盛顿州西雅图市的西雅图公共图书馆所建造的RFID 系统。通过RFID 系统,可以实现图书自助借还、图书自助分拣、自动整序排架、自助清点馆藏、智能图书车和射频防盗报警等一系列自动化管理。2 3 3 纽约皇后区公立图书馆

全面采用世界上最先进的无线射频识别技术,63个分馆争取年内都将采用这一系统,以实现全馆的数字化接入。该系统将为皇后区的所有读者提供自助式借书程序,可不经过图书馆工作人员的协助完成借书,从而大大提高了书籍的流通量及借书效率,减少了读者借书等候的时间。自动还书箱可让读者在任何时间还书,甚至在图书馆非工作时间也可自动完成还书工作,图书馆工作人员为此免除了繁重的还书工作。同时,方便查找文献资料,系统投入使用后,读者只要手持解读器从书架前走过去,就可以从浩如烟海的图书和文件中,轻轻松松地找到所需要的资料。RFID 技术在图书馆应用的障碍

标准、成本和意识是RFID 在中国应用的三大 拦路虎 ,同样成为RFID 技术在图书馆应用的障碍因素。

标准受制于应用缓慢、国家安全、利益纷争等问题而越来越复杂,在早期的RFID 应用及研究方面,发达国家在一定程度上领先了一步,并在相关国际标准和知识产权方面具有一定优势。在国内,HF(高频频段的RFID 产品不断做足、做细的同时,UHF(超高频频段的RFID 标签和识读设备正在迎头赶上,RFID 识读中间件也开始有厂家涉足,出现了一批具有自主知识产权的RFID 产品。但在庆幸于这种乐观景象的同时,我们却不得不为我国RFID 标准制定的严重滞后表示担忧。一位行业分析家断言,中国要

162 现代情报

2007年1月第1期January 2007

No.1 工作 研 究

想扩大市场,就必须规范其RFID技术的使用。Research& Markets分析公司发布了2005-2006中国RFID市场研究报告,警告中国没有确定的RFID频率分配和技术标准,报告认为中国的RFID行业缺乏能够发言的基础,并且技术也需要改进。所幸的是,我国正在加紧标准的制定工作。

成本过高致使RFID技术的大规模应用还处在 雷声大,雨点小 状态,标准是影响RFID应用普及的一个重要方面,但业内人士认为,随着中国标准和各个相关组织的协调,标准的解决并不是一件难事。因此,RFID的价值或投资回报才是政府、企业CIO踌躇不前的关键。高成本无疑阻碍了RFID技术在图书馆的广泛应用,但随着技术和市场的发展,RFID的制造成本正在显著降低,随着导电油墨印刷低成本标签天线、低成本分装等技术的普及,成本将随制造规模增加而大幅度降低。因此制约RFID在图书馆应用的成本因素将逐渐减弱。

意识的转变需要一个过程,作为一项新技术,不少图书馆对RFID技术的认识还需要时间,因此,还需要相关部门、协会和馆际之间群策群力、联手互动、强力推进。

同时,安全问题值得关注,随着射频识别(RFID技术研究的深入和不断走向实用,安全问题引起了人们的极大关注。由于RFID标签的计算速度、通信能力和存储空间非常有限。这给RFID系统安全方案的设计提出了诸多挑战。

德国专家声称:至少还要15年RFID才能取代条形码。专家将RFID芯片的高价格和与一些产品的信号干扰看作是RFID技术大规模普及需要解决的主要问题。4 结 语

随着应用的演变和技术的发展,RFID技术在图书馆的应用由理论探讨逐渐进入实践阶段,事实证明,RFID技术将给图书馆管理带来历史性的变革,它的应用不仅仅是解放馆员,节约人力,方便读者,提高效率,更重要的是图书馆服务理念的变革。在21世纪,图书馆需要在公众中树立这样一个形象:能够针对新信息新形式及时快速的做出反应并能提供最新的服务,这也将成为未来衡量一个图书馆好坏的标准。我们只有始终不断的学习新技术才能生存下去,新的技术在不断推进图书馆事业的发展,而促使新技术在图书馆应用的是不断创新的服务意识。

参考文献

射频无线网 篇3

“没想到中国还有自己的EDA公司！”在芯禾科技的产品发布会现场，一些业内人士发出了激动人心的声音。以前，这样的产品开发技术都掌握在欧美发达国家手里。芯禾电子发布的IRIS，是一种应用于射频芯片设计的三维电磁场EDA仿真平台，完全具有自主知识产权，是被列入国家重大科技专项项目范畴的项目，同时也是2012年江苏省科技型企业技术创新资金支持的重点领域。苏州芯禾电子科技有限公司由此成为国内第一家也是唯一一家无线射频芯片设计分析EDA公司。

EDA是电子设计自动化的英文缩写，而EDA技术是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动化设计。EDA行业由于技术门槛高，需要研发团队深厚的技术积淀，芯禾科技前后花了一年半时间完成了产品的产业化过程。芯禾科技的IRIS刚在芯禾官网上发布，各大芯片设计和生产方面的国际巨头争相试用，IRIS有效解决了客户研发过程中的瓶颈，大大提升了设计效率，为客户在激烈的竞争中赢得时间，加快了产品上市时间。

EDA软件工具应用广泛，生活中离不开的蓝牙、WIFI、GPS及物流运输行业的RFID（无线射频识别）等无线传输领域都需要用到它。2012年江苏省科技型企业技术创新资金支持重点领域中，也有芯禾科技所属的“计算机辅助工程管理/产品开发软件”和“集成电路设计技术及设计软件工具EDA开发”等多个领域，表明EDA工具研发是一项符合国家产业导向和重点支持的关键技术。

芯禾科技此次发布的IRIS已经申报了9项发明专利和14项软件著作权，并通过了ISO27001这一国际信息安全管理认证，成为中国为数不多通过该认证的科技企业之一。此外，芯禾在短短一年多的时间里，还拿到了软件企业的认定和软件产品的登记（“双软认证”），掌握了竞争市场的无形资产和绝对话语权，并享受国家提供给软件行业的税收优惠政策。

（吴江市侨办）

无线射频抄表研究浅谈 篇4

HT-FR268型无线抄表通讯终端,是一种短距离无线数据传输产品,它体积小,功耗低,稳定性及可靠性极高,和无线掌上电脑配套,能方便为用户提供双向的数据信号传输、检测和控制。适合电度表、煤气表、水表、智能仪器仪表、自动控制等领域的数据控制和数据抄录。该抄表器通过无线方式与HT-FR268无线抄表通讯终端进行数据交换,频点、速率和校验方式都与终端的一致。

HT-FR268型无线抄表器无需输入用户的电表号就能抄回该用户所有电表的电量数据,减化了抄表工序,实现了快速抄表,同时无需手动输入和人工干预,减少了抄表过程中出错的可能;无需工作人员手工地输入到营销系统中,这也进一步减少了人工干预出错的可能。

2 HT-FR268型无线抄表器研究内容

研究、开发无线射频抄表通讯系统,它包括无线射频抄表通讯终端和无线射频抄表器二款硬件产品,以及研究配套的无线抄表器抄表软件和与售电营销平台接口的软件。

2.1 HT-FR268无线抄表通讯终端的研究方法

(1) 选择具有一定代表性的线路,作为系统试点,安装该无线抄表通讯终端设备;

(2) 根据已选择的线路,根据变压器输出侧线路的不同进行系统的设计;

(3) 对用户管理模式、抄表模式和抄表的先后秩序进行需求分析,特别要收集对用户用电信息、管理和应用需求等作需求分析;

(4) 开发适合快速、准确的抄收用户用电信息的应用需求,具有可操作性的应用软件;

(5) 总结系统开发的经验,完成全部技术文档的整理和汇总;

2.2 HT-FR268无线抄表通讯终端的技术路线

(1) 采点、考察;

(2) 收集用户资料,征求用户安装意见;

(3) 完成系统组网、通讯方式的方案设计;向用户提供应用软件界面初稿供审查、 确定;

(4) 开发适合用户应用需要,具有可操作性的应用系统软件;

(5) 向用户提供系统维护所涉及的技术文档和资料;

(6) 为用户提供技术服务和技术培训。

2.3 HT-FR268无线抄表通讯终端的特点

工作频率采用国际上通用ISM数传频率, 免频率申请。

标准RS-485,TTL电平方式可选,接口灵活。

基于无线传输的特点,其不受环境天气的影响,也不受角度的影响,这两点明显的优于红外线抄表。

2.4 HT-FR268型无线抄表通讯终端使用手册

2.4.1外观如图1所示

2.4.2接口说明

(1) 天线接口:接阻抗为50欧姆的天线

(2) 收发指示灯:红灯亮时,表示正在发射射频信号,绿灯亮时,表示正在接收射频信号。

(3) 电源指示灯:灯亮表示电源接通。

(4) 电源输入接口:可按需输入单相或三相交流电源。

(5)RS-485接口:连接标准RS-485信号。

2.4.3对外连接

HT-RF268与外部设备的连接非常简单、方便、快捷。

如下图2所示

频率范围 :489MHz 工作电压 :220V±20% 50Hz 相对湿度 :95% RH 无冷凝 :-30℃~ +55℃ 射频输出功率 :20Mw 外型尺寸 :170*113*61 安装尺寸 :137*88 重量 :350g

2.5 HT-FR268无线抄表通讯终端的技术指标

频率范围:489MHz

工作电压 :220V±20% 50Hz

相对湿度 :95% RH无冷凝

环境温度 :-30℃~ +55℃

射频输出功率 :20Mw

外型尺寸 :170*113*61

安装尺寸:137*88

重量:350g

2.6 HT-FR268无线抄表通讯终端的注意事项

电磁环境测量:

在使用之前,最好先进行电磁环境测量,以避免通信中的盲区及电磁干扰。

2.7 HT-FR268无线抄表通讯终端的常见故障原因及排除方法

2.8 HT-FR268无线抄表通讯终端的出厂设置及配件

2.8.1出厂频道收发频率设置

2.8.2出厂参数设置

串口波特率: 1200bps校验位: 偶校验空中波特率: 1200bps

2.8.3配件

3 HT-FR268型无线抄表器实施方案

无线射频抄表通讯终端安装在工业用户的变压器低压侧的电表箱内,直接与现有的RS485单相电能表或三相多功能电能表的RS485接口相连;无线抄表器可通过无线抄表通讯终端对其下所连接的电能表的电能量数据进行抄收。该系统的抄表过程序如下:首先,营销平台将抄表过程中需要的用户信息(如:用户编号、用户名称、所属供电所名称、线路名称等等)以表格形式导出,通过无线数据传输软件,将导出的表格下载到无线抄表器中;然后,抄表员拿着无线抄表器到用户现场,可直接将变压器上所标的用户编号输入抄表器,抄表器会在系统中自动查找到该用户,发送该用户下的所有电表号到无线抄表通讯终端,无线抄表通讯终端会自动的采集电能表的电量数据,并回传给无线抄表器,无需输入用户的电表号就能抄回该用户所有电表的电量数据,减化了抄表工序,实现了快速抄表,同时无需手动输入和人工干预,减少了抄表过程中出错的可能; 最后,通过无线抄表数据传输软件,将回抄在无线抄表器中的用户用电数据上传在电脑中,营销平台可直接将该用电数据导入到系统中,无需工作人员手工地输入到营销系统中,这也进一步减少了人工干预出错的可能。

4结论

射频无线网 篇5

最核心的变革是智分3代AP的工作机制从共享式变为独享式。智分3代在架构上进行了调整，把房间共享一个AP，或者说是共享两块射频单元变成了独享。通过把原AP的无线发射单元全部挪到了天线上面，智分3代不再会出现在AP里有一个发射单元，而是每一个房间的信号发射源会变成一个个独立虚拟的AP，意味着八个房间的每一个房间用户独自享受带宽，从结构和架构上来说，这一变革能带来产品八倍性能的提升。

智分2代产品的信号通过电缆传输是逐步衰减的，智分3代把最终信号的发射设置在末端，整个信号传输过程中不会出现衰减，到房间内一定是最好的信号。连接线缆从模拟时代进入了数字时代，这也一大变革。

因为采用了主机和射频分离式的结构，智分3代的升级不再需要升级AP，只需要更换支持802.11ac或802.11ad，或符合未来三到五年技术标准的天线即可。

智分3代还拥有媲美有线的用户体验。它通过线缆深入房间后，能同时提供867M的802.11ac的接入以及300M的802.11n的接入，这意味着每个房间里的用户能够独享1167M的带宽，已超过通常一个房间里能够提供的有线带宽，射频天线进入房间，带来真正可用的802.11ac性能；智分3代提供的单用户实际速率已达到有线网络水平：假设8个房间每房间10个用户，每个用户能有10M。如用户数减半，整个AP能够提供的性能是800M；同时，智分3代在每个房间至少能提供10-12个终端，一个AP覆盖8个房间能够提供给100个用户同时访问网络。

在无线部署方面，智分3代用一根馈线代替两根纯铜线缆，用户在穿墙打孔时用4号钻头代替6号，甚至不用打墙只在木窗上打一个小孔。原来两根线现在一根馈线，原来纯铜线缆现在一根普通数据线，所以智分3代部署成本降低至少60%。

此外，为解决网络线路故障快速排查的需要，缩短处理时间，智分3代还能让一根原本不具备任何IP属性的线缆实时查看8个链路状态，实现ROOM级链路状态检测，快速定位故障房间自动报警。

无线射频识别技术与应用研究 篇6

无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是一种新兴的信息通信技术,它利用无线电射频信号识别特定目标并读写相关数据,而无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触,其最早起源于雷达技术的发展和应用[1,2]。1948年,哈里斯托克曼发表了《利用反射功率通信》一文,奠定了RFID的理论基础,并最早应用于二次世界大战英军的I F F敌我识别(Identify:Friend or Foe)系统中。

自RFID技术诞生以来,其发展经历可概括为以下几个阶段:2 0世纪4 0年代,雷达的改进和应用催生了RFID技术;50年代,处于实验室的研究和探索阶段;60年代,RFID技术的理论得到发展,开始一些应用尝试;70年代,RFID技术与产品研发处于大发展时期,出现了一些最早的RFID应用;80年代,RFID技术及产品进入商业应用时期;90年代,RFID技术标准化问题日趋得到重视,RFID产品被广泛应用,逐渐成为人们生活中的一部分。21世纪至今,RFID产品种类不断丰富,各式电子标签得到发展,应用规模和行业不断扩大[3]。

近半个世纪,自动识别技术形成了一个集条形码(Barcode)技术、光学字符识别(OCR)技术、智能卡(Smart Card)技术、射频(RF)技术及生物识别(Biometry)技术等在内的多格局高新技术。其中射频识别技术以其远距离、非视距、读写速度快、环境适应性强、数据存储量大等特有的技术优势,正逐渐受到关注,并已经在各领域得到广泛使用。

2 RFID系统介绍

2.1 系统构成

RFID是一种非接触式的自动识别技术,它利用射频信号通过无线传输的方式来进行数据交换和目标识别。识别工作无须人工干预,且可适应各种恶劣环境。一个典型的射频识别系统一般由电子标签、读写器以及计算机系统等3个部分组成,如图1所示。

(1)电子标签(Tag)。主要是由具有模拟、数字记忆功能的芯片,以及依不同频率、应用环境而设计的天线所组成。标签分为无源标签(Passive Tag,或称为被动标签)和有源标签(Active Tag,或称为主动标签)两种,负责存储被识别对象的数据信息。

(2)读写器(Reader)。主要是由无线电发送和接收模块、模数控制模块、中央处理单元、以及读写天线组成。通常可设计为手持式或固定式,负责对标签进行识别、读取和写入等操作。

(3)计算机系统。作为上位机主控系统,通过有线或无线方式与读写器相连,获取电子标签内部信息,依据应用需求进行初步数据筛选与处理,实现后台控制功能。

其中,通常将电子标签,读写器和天线三者称为前端数据采集系统。

2.2 系统实现过程

RFID系统在实际应用中,通常将电子标签附着在待识别物体的表面上,电子标签中存储有标识对象的相关数据信息。读写器利用无线通信方式读取电子标签中储存的相关信息,并辨识数据的有效性,从而达到对物体自动识别的目的。对于被动射频系统,读写器通过天线发送出具有一定能量的射频信号,当标签进入到射频能量场的有效区域时,通过产生耦合电流来获取能量激活内部电路,而后由标签天线发送出自身存储的相关目标信息,经读写器读取并解码后传送至P C机进行后台数据筛选和处理。对于主动射频系统,则是由电子标签主动发送某一频率的电磁波,由读写器感应获得能量并进行数据读取[4]。

3 RFID基本原理

在RFID系统中,电子标签和读写器通过各自天线建立起无线通信,实现能量传输和数据传输。其中不同频段的能量传输均为电磁耦合方式,而其数据传输根据目标距离及其实现过程的不同,分为负载调制和反向散射调制两种。

在低频射频识别系统中,读写器和标签之间的数据交换通过电感耦合方式来实现,该方式类似于变压器结构。当标签处于发送天线近场区域时,在读写器和标签之间即可产生交变的磁场,标签在磁场中获得能量,激活电路实现通信。其中标签的天线线圈和其内部电路构成谐振电路,通过改变谐振电路电阻的通断状态,来改变读写器天线上的电压变化,实现标签对天线电压的振幅调制。当标签接收读写器发来信息时,即可发射数据流改变电子标签谐振回路的参数,使磁场耦合的初级回路的阻抗大小和相位发生改变,这个过程就是一个负载调制。读写器通过检测变换阻抗的电压来获取负载调制信号,再通过解调和相关信号处理来提取标签返回的数据[5]。

在电磁波辐射远场,读写器和电子标签之间的距离相距几米到几十米,此时RFID系统通过电磁波的耦合和反射来实现,称为反向散射调制技术[5]。电磁波通过读写器的天线向空中传播,到达目标的微波能量一部分被标签吸收,另一部分能量被标签向各个方向散射,其中一部分能量反射回读写器的天线。从雷达原理可知电磁波被大小超过波长一半的物体反射,物体的反射横截面表征了物体反射电磁波的效率。电子标签通过改变天线的匹配程度来改变其等效的反射横截面的大小来实现和读写器之间的数据通信。即当标签的天线阻抗匹配时,标签接收到的大部分能量被吸收;当标签的天线不匹配时,大部分接收的能量被反射回读写器。电子标签根据需要发送的数据改变天线的匹配电路,从而完成信号的调制。常用的调制方法有ASK、PR-ASK和PSK。超高频和微波系统通常使用反向散射调制技术,其特点是识别距离远、数据传输速度快、能用于多目标识别和移动物体的识别。

4 RFID系统的分类

根据不同的标准,RFID系统有不同的分类方式,下面介绍几种常用的分类方式。

4.1 根据标签的供电方式

电子标签依据其供电方式不同可分为有源(主动)标签和无源(被动)标签。有源标签内部含有电池,由有源标签构成的系统称为主动射频系统,即在通信过程中,由电子标签主动发送射频信号为场内读写器提供所需能量。有源标签的识别距离较远,多用于较长的读写距离和高读写速度的场合。其缺点是体积较大,价格较高且使用寿命较短。与之相反,无源标签则无内部电源,其利用读写器发送的射频信号来获取能量。无源标签的识别距离较短,一般用于近距离的识别和信息验证场合。与有源标签相比,其体积小、重量轻、价格便宜且寿命较长。

4.2 根据标签的存储器类型

根据电子标签存储单元的数据读写方式不同系统分为:只读型、可重复读写型和一次写入多次读取型。只读型存储器内部信息出厂时已经固定,用户只能读取而无修改权限。该类系统成本较低,一般用于门禁管理、车辆管理和物流管理等。一次写入多次读取型存储器仅允许用户写入一次数据,写入数据后可多次读取,但不得再修改。此系统成本较高,多应用于资产管理、药品管理和军品管理等。可重复读写型存储器允许用户进行多次数据修改和更新。此类系统成本最高,应用于航空货运管理、信用卡服务等。

4.3 根据RFID系统的工作频率

RFID系统的工作频率一般是指读写器与标签间进行无线通信时所使用的射频信号频率,按其频率波段范围不同,系统通常分为以下四种:低频系统(30~300KHz)、高频段系统(3~30MHz)、超高频系统(300MHz~2.45GHz)和微波系统(2.45GHz以上)。其中低频RFID系统常用频率为125KHz和134KHz,适用于较近距离场合,如门禁、一卡通等。高频系统常用频率为13.56MHz,适用稍远距离场合,如会议系统、机票验证等。超高频系统常用频率为860MHz和915MHz,适用远距离场合,如物流管理、车辆跟踪等。微波系统常用频率为2.45GHz和5.8GHz,适用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合,如火车监控、高速公路收费等。

5 RFID的应用与展望

5.1 应用领域

无线射频识别技术与条形码等传统识别技术相比具有其独特的优势,如短距离射频识别产品不受光线、视距的影响,不怕油污和水渍,可同时识别多个物体,且无需人力介入等。在这样的环境中可替代条码,例如在零售业中的货品统计与管理。长距射频识别产品识别距离可达几十米甚至上百米,且可快速读取数据和目标识别,其多用于交通运输管理中,如汽车自动收费或火车货运管理等。随着大规模集成电路技术的进步以及生产规模的不断扩大,无线射频识别产品的成本将不断地降低,其应用将越来越广泛。在北美、欧洲、大洋洲、亚太地区及非洲南部,无线射频识别技术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;汽车、火车等交费系统;停车场管理系统;物品管理;流水线生产自动化;安全出入检查;仓储管理;动物管理;车辆防盗等。以下给出了几种常用射频频段的特性参数,并列举了其典型的应用。

5.2 亟待解决的问题

RFID技术具有广阔的应用前景,但是在技术、管理等方面还存在着诸多问题,如果这些问题不能很好地加以解决,将会严重影响RFID技术的使用和推广。

1.行业国际化标准的制定和推行。目前与射频识别技术有关的标准组织有:国际标准化组织(ISO)、美国的EPC Global、日本的Ubiquitous ID,形成三足鼎立的局面。另外在一些国家,射频识别技术的生产和应用还存在着一些区域性的行业标准,且相互难以兼容,这些都制约了R F I D产品在世界范围内的顺利流通。因此,制定行业国际化标准是当前重要而急切需要解决的问题。

2.RFID管理与应用软件需要进一步发展与完善。目前许多厂商仅将注意力放在RFID芯片技术上,而未重视后端应用软件以及电子标签在流通中的管理。对于使用RFID技术的企业而言,如何有效处理该技术带来的巨大资料,降低成本,提升生产效率是至关重要的问题。因此企业也急需一个包括后端资料库和应用软件在内的资料管理平台,来处理由RFID系统生成的大量资料。

3.安全机制急需改进。当前使用的RFID系统还没有非常可靠的安全机制,无论是个人信息还是企业的商业机密,都有可能被人窃取。另外,RFID系统感应器中的唯一标示符也较容易被复制,其基本验证机制也存在严重的安全缺陷。

4.成本仍需降低。尽管RFID以其独有的技术优势而凸显其发展潜力,但与条形码等识别技术相比,仍存在制造和使用成本较高等问题,这在某种程度上也制约了其在更广领域的应用和发展。

5.3 发展趋势[6]

随着应用的普及,射频识别系统在性能等各方面会有很大的提高,可以预见未来的射频识别系统将具有以下的技术趋势。

系统的高频化:由于超高频射频识别系统具有低频系统无可比拟的优点,如识别距离远、无法伪造、可重复读写、体积小巧等。因此,随着制造成本的降低,超高频系统的应用将会越来越广泛。

系统的网络化:大的应用场合需要将不同系统所采集的数据进行统一处理,然后提供给用户使用。这就需要将射频识别系统与以太网、Zigbee、Wi-Fi等网络技术相结合,来扩展其作用范围,实现系统的远程控制与管理。

系统的兼容性更强:由于目前标准不统一,造成多家厂商的产品之间互不兼容。这就要求系统能够具有很强的兼容性,能够兼容处理多家厂商的产品。

系统的数据量更大:未来射频识别系统将会处理大量数据,这就需要系统具有更强的数据存储能力及数据处理能力,数据库应具备强有力支持。

6 结束语

无线射频识别技术以其非接触式读取、资料可更新、存储容量大、可重复使用、同时可读取多个电子标签、资料安全性好等诸多优点,已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一。另外,由于其应用频段的灵活性和不同应用环境下的适应能力,使得RFID技术与计算机技术和现代网络及通信技术相结合,已经应用于各行各业,且均取得了明显的效果。在不久的将来,射频识别技术也必将会渗透到各个领域,形成一个人与人、人与物、物与物的无缝衔接网络覆盖格局。

参考文献

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[3]游战清,李苏剑.无线射频识别技术(RFID)理论与应用[M].北京:电子工业出版社,2004.

[4]蒋峻,唐日英.RFID射频标签取代条形码的一种方案[J].科技资讯,2007,(4):17-18.

[5]Klaus Finkenzeller编著,吴晓峰,陈大才译.射频识别(RFID)技术(第三版)[M].北京:电子工业出版社,2006.

基于无线射频技术的智能购物系统 篇7

关键词：物联网,智能购物系统,无线传感网

随着经济社会的发展, 大型购物超市成为人们日常购买生活用品的主要场所, 超市商品琳琅满目, 数量众多, 在带给人们“一站式”购物方便的同时, 也带来了一些列问题。 由于超市商品数量巨大, 导致人们寻找自己需要的商品费时费力;又由于顾客数量众多, 在购物高峰期结账时出现排队时间过长, 拥挤混乱等情况。 所有的这些都导致客户满意度和忠诚度的下降、使得超市的品牌形象及竞争优势降低。 针对这些问题, 人们在超市智能购物方面进行了深入的研究和开发, 提出和开发了一定类别的智能购物系统, 但是这些购物系统普遍存在技术复杂和成本较高等问题。 因此, 通过研究购物环境和顾客的需求, 利用现有的无线传感网技术设计了一种新型的成本低廉的购物系统。 该购物系统利 用n RF905无线传输 模块构建 智能购物 网络 , 以STM32F103ZET6单片机作为控制核心 , 智能完成整个工作过程[1,2,3]。

1 系统总体方案设计

系统总体方案设计如图1所示, 整个系统由智能购物车和数据中心组成, 智能购物车和数据中心通讯采用n RF905无线传输模块构成无线传输网络。 智能购物车以STM32F103单片机为控制核心, 包括条形码扫描模块、电子称模块、红外接收模块和SD卡模块等构成寻找商品位置、自动售卖商品等购物环节, 彩色触摸屏为人机交互服务。 整个系统数据中心由2台前置机和服务器构成, 是整个系统的核心部分。首先, 由购物者通过彩色触摸屏对超市购物下订单, 智能购物车接受订单后自动生成条形码并根据所购商品电子标签码查询到商品位置。然后由条形码扫描、电子称称重以及触摸屏模块进行人车交互。 最后, 进入下一个所需要的模块, 进行购物。 该购物系统在使用的时候, 顾客可以通过条形码扫描了解商店商品的价格等信息。 其次, 自动生成账单, 通过手机客户端返还给客户, 客户通过手机微信支付或者通过支付宝支付账单, 购物车自动行驶到物品储藏的地方, 将物品编号返还给顾客。 最后, 可以在顾客下班后取走物品, 也可自动送货。

2 硬件电路设计

该智能购物系统硬件设计主要包括六个部分, 即以STM32F103单片机为控制单元, 涉及到红外接收模块、条形码扫描模块、SD卡模块、电子称模块、彩色触摸屏和n RF905无线传输模块。 下面将详细介绍这些部分的电路设计和功能实现。

2.1 n RF905 无线传输模块

无线传输模块主要用于上位机与下位机之间的通信。 New MsgRF905模块使用Nordic公司的n RF905模块开发 而成 。 New Msg RF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段 , 由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率大器一个晶体震荡器和一个调节器组成。

2.2 电子称模块

为了实现智能购物过程和降低购物时间, 智能购物车系统加装了电子称模块。 完成自动称重、显示商品单价和计算出总的花费金额, 并在屏幕上显示出来。 电子称模块采用微高精度的电阻应变式压力传感器, 测量量程0-10kg, 测量精度可达5g。 本设计中以STM32F103作为主控芯片, 实现自动称重等功能。 被称重商品通过托盘放置, 然后商品的重量通过称重传感器被感应到, 称重传感器输出毫伏级的电压信号。 这个信号将通过专用A/D转换芯片HX711进行信号调理, 最后将符合要求的信号输入到STM32F103, 完成称重数据的传输。 这个数据将通过显示屏显示出来, 通过控制单元调用超市数据中心的商品数据库, 同时还会有该商品的单价和消费总额一并提供给消费者。

2.3 红外遥控

为了快速找到商品所在位置, 智能购物系统需要定位功能。 即在商品所放置货架上放置红外线发射器, 并且每一个红外线发射器都有一个唯一的ID, 智能购物车上安装有红外接收器, 这样就可以找到商品所在货架的位置, 大大缩短寻找商品的时间。 本系统中发射电路图如图2所示。

3系统软件设计

整个软件系统分成三个部分, 由超市数据中心软件子系统、智能购物车单元软件子系统和无线网络传输软件子系统组成。 图3给出了整个软件系统的结构图。 其中下位机软件 (包括智能购物车单元软件子系统和无线网络传输中心软件子系统) 主要由C语言、汇编语言和嵌入式操作系统u Cos II以模块化结构进行开发。 而上位机软件 (超市数据中心软件子系统) 用VC++6.0和SQL Server数据库进行开发[4,5]。

4 结语

随着社会的发展和电商的快速成长, 大型超市面临的竞争越来越激烈, 这就需要利用先进的技术手段, 提高人们超市购物的便利性和提升人们对某一超市的粘性。 这样才能在竞争中取得优势, 智能购物系统作为超市提高竞争力的有效手段, 必将会得到快速的发展。 本文利用无线射频技术和高性能32位STM32F103设计的智能购物系统, 通过综合测试, 达到了智能购物的要求。 通过对测试过程中的数据分析表明, 该系统具有传送及时、运行可靠等优点。 同时本系统扩展性较强, 在实际应用中可以灵活扩展功能, 以适应需求。

参考文献

[1]李韵.基于RFID技术的智能购物车研究与设计[J].物联网技术, 2014 (7) :17-19.

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[3]杨佳, 王英志.基于STM32F103单片机的智能购物车系统设计[J].电视技术, 2013 (24) :26-27.

[4]纪松波, 侯婷.智能液晶触摸显示终端与尊片机接口的设计[J].现代电子技术, 20l0 (12) :16-18.

无线射频中软件解码功能的实现 篇8

在消费电子领域中, 红外遥控拥有众多优点而得到广泛应用, 但也有不少缺点, 如它对方向性要求高, 穿透性差, 被物体遮挡后无法接收, 同时在遥控距离、角度方面受大了较大限制。目前红外遥控在许多领域正被射频遥控所代替, 出现了专用于这类射频遥控控制的芯片, 用硬件解码的方式实现射频遥控。硬件解码应用相对较为方便, 但成本高, 需要对硬件的地址码与数据码进行定义, 控制设备与遥控设备存在一对一的对应关系, 在多台同种设备共同使用时, 存在资源浪费等问题。为此探索一种利用软解码方式来替代硬件解码功能的方法是解决硬件解码不足的手段之一。它能降低系统的应用成本, 提高上市产品竞争性能。本文利用带有E2PROM的MCU PIC12F675的模拟功能, 利用C语言根据解码信号关系进行编程, 在QL200开发板上调试成功。它具有适用性广, 对全系统射频遥控器都可以使用, 可以适合全地址的解码, 同时在编程过程中采取独特的处理方法, 可以减少MCU的利用率, 加快解码速度。本文首先对相关的遥控射频编码进行了系统的分析, 并给出了编程思路与流程图, 在关键的接收代码与解码方面给出了相关程序代码, 并分析了系统在应用过程中可能出现干扰问题的处理方法。本文为类似应用中的软件编码、解码方向提供了相关思路, 同时对于以降低成本来实现射频遥控控制和方案, 具有现实的应用意义。

1PT2262的编码协议

PT2262/2272 是台湾普诚公司生产的一种CMOS 工艺制造的低功耗、低价位通用编解码电路[1], 是目前在无线通信电路中作地址编码识别最常用的芯片之一。PT2262/2272 最多可有12 位 (A0～A11) 三态地址端管脚 (悬空, 接高电平, 接低电平) , 任意组合可提供531441 组地址码, PT2262 最多可有6 位 (D0～D5) 数据端管脚, 设定的地址码和数据码从17 脚串行输出[2]。PT2262/2272 必须用相同地址码配对使用, 在增加一个通信设备时, 要对地址编码进行重新配对调整, 调整时要对硬件电路进行处理, 这对一般的用户来说是不容易实现的。这种严格的配对规则严重制约其使用, 但通过MCU的模拟功能, 用软件方法实现解码, 可以摆脱这种受地址影响方式的束缚, 同时也增加了应用的灵活性, 加上用E2PROM来实现自动对码, 则更能弥补上述配对使用的制约。目前市场上这种方式已经被认可, 且在广泛使用中。

本文利用单片机的模拟功能实现模拟解码, 它有着硬件解码无法比拟的优越性。这种软件解码方法基于PT2262编码格式。2262每次至少发送4组字码, 每组字码之间由同步码隔开。在每帧数据的前面有一组帧前码和同步码, 如图2所示。编码规则为两个不同电平的脉冲宽度作为1位地址或数据的0与1。“11”表示“1”, “00”表示“0”, “01”表示“f”, 如表1所示。

PT2262发射的波形如图1所示, 为用单片机模拟的PT2262的波形。

PT2262从17脚发射无线编码, 是一组一组进行发射的, 每次至少发射4组, 在每组之间有一个引导码, 后跟一个同步码, 紧随同步码的是12位地址数据加8位数据地址, 每2位组成1个编码, 地址码与数据码之间依据不同的脉冲宽度来定义该数据的值, 具体一点就是:用2个周期的占空比为1∶3 (即高电平宽度为1, 低电平宽度为2, 周期为3) 的波形来表示0, 用2个周期的占空比为2∶3 (即高电平宽度为2, 低电平宽度为1, 周期为3) 的波形来表示1, 用1个周期的占空比为1∶3的波形紧跟1个周期的占空比为2∶3的波形来表示开路[4]。此脉冲宽度是由接在振荡脚的振荡电阻所决定的, 不同的振荡电阻对应不同的脉冲宽度。振荡频率计算方法[5]如下:

f=2×1 000×16/R

式中:R为振荡电阻, 单位为kΩ;频率f的单位为kHz。

图1、图2中基于4.7 MHz振荡电阻, 同步码为14 ms, 帧前码为450 μs。同步码头波形如图2所示。

2软件编码

软件解码是通过对发送波形的分析, 由计算机来进行解码, 软件解码的优点是能对发射端的多种编码进行解码, 配置灵活, 不受发射端地址的影响, 缺点是速度较慢, 需100 ms左右的时间[5]。

解码思想:利用单片机内部定时器TMR0[6]来测量宽窄脉冲的宽度, 依据不同宽度, 计算出实际码值。实验中发现, 当发射模块不工作时, 接收模块仍然会接收到一系列由尖脉冲组成的白噪声[7], 不编码时干扰也很大, 需要对依次接收到的高低电平进行宽度计算。

具体步骤:循环扫描同步码, 得到同步码后, 在第1次上升沿到来时, 清零TMR0, 同时记录高电平脉冲宽度。同样原理, 记录下一个低电平的脉冲宽度, 依次记录24位连续高低电平宽度。依据相临高低电平的宽度差异, 判定此位数据为“1”或“0”。同时移位进行存储。如果是对码, 进入相应的对码子程序, 把得到的数据存储于E2PROM里, 无对码请求时, 转入对应其他程序, 其编程流程图如图3所示。

在解码过程中, 每组数据之间有一个帧前码与同步码, 其长度分别为4a与124a, 前者为一个窄脉冲的宽度, 且两者有着严格的31倍关系。我们在检测码头时, 可利用这种关系直接去判断, 而不用去检测码头脉冲实际宽度。该方法具有通用性, 适合任何阻值的振荡电阻。更可以在检测到码头后, 记录码头、宽窄脉冲的宽度, 并以此计算出振荡电阻的阻值。

每组码间有帧前码和同步码, 如图2所示, 在软件解码时, 为防止干扰而出现误解码 (依据为:确认帧前码之前是否存在一个时长为14 000 μs的低电平, 如果有则不是干扰码) , 一般需要解出2组以上, 并且组与组之间数据必须严格一致。因此, 合理处理相邻组之间的帧前码, 是成功解码的关键。通过分析PT2262波形, 结合实际的设计结果, 可以利用两组码之间的同步码的一个低电平, 通过一个简单的延时, 跨过帧前码的宽度, 直接处理下一个24位脉冲的数据, 效果相当理想, 解码数据正确且可以提高MCU的工作效率。本程序直接采用delay (10) 实现两组数据的编程简化。码头检测的实现方法有多种, 可以检测码头的宽度, 也可以用计数的方式来获得, 这里码头检测实现的代码[8]以计数方式实现。

以RA2端口为接收模块输入端的程序代码如下:

3对码实现

对码实现原理:在程序复位及上位初始化时, 把上次写入E2PROM (PIC12F675自带) 里的地址与数据位首先依次读出, 然后判断对码按键是否按下。在对码情况下, 将解码成功后的数据分别写入E2PROM。如果没有对码键按下, 则将解码数据与存储在E2PROM里的数据进行比较;如果地址及数据都一致, 则驱动输出单元。相反, 则不处理解码数据。

对码实现代码:

EEPROM_WRITE () , EERPOM_READ () 为PICC内置定义好的宏指令, 在汇编时直接将E2RPOM的读写程序进行转换。

在E2RPOM读写完成后, E2PROM内存储着键码数据及地址位的数据。在下一次初始化后, 将E2PROM里的数据读出, 并与得到的新的地址及键码数据进行比较, 完全相同则处理驱动程序;不相同, 重新进入下一个循环。这里PIC12F675的E2PROM以字节储存的, 所以在进行E2PROM写数据时, 将一个整形的数据, 分成2个字节的数据进行处理。

4硬件抗干扰措施

本系统基于射频方式, 抗干扰是系统必须处理的问题。为了保证系统的传输距离与稳定性, 本方案采取以下措施来抗干扰。

(1) 采用抗干扰性强的MCU PIC12F675, 同时采用低频的4 MHz石英晶振[9], 并保证接收模块尽可能远离单片机。

(2) 对电源采取隔离及端口隔离措施, 减少其对接收模块的干扰。

(3) 采用国家允许的遥控频段315 MHz频段。

(4) 采用集接收放大于一体的接收模块, 以减少共模及其他相关干扰。

5结语

经过实验测试表明, 用PIC12F675模拟PT2262实现编码非常成功, 突破了PT2272硬件解码的局限性, 速度快, 安全可靠。软件编码通过修改程序可满足各种实际应用的要求, 具有控制功能多样、灵活性强等优点。目前, 基于PIC12F675利用此程序对码的产品已应用于单火线遥控开关上, 较同类产品相比, 具有成本低、抗干扰性强、全地址, 适合任意PT2262振荡电阻的遥控器等特点。

参考文献

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[8]王晓东.用软、硬件结合的方法实现对PT2262的解码[J].山西电子技术, 2008 (5) :40-42.

基于WLAN的无线射频刷卡设计 篇9

近年来, 智能卡 (IC卡) 在生活中随处可见。而射频识别卡 (简称射频卡、RFID卡) 正逐渐取代传统的接触式IC卡, 成为智能卡领域的新潮流。RFID卡由于成功结合了射频识别技术和IC卡技术, 解决了无源 (卡内无电池) 和免接触的难题, 因此具有磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点。如今, 社会生活节奏加快、学习工作任务更加紧迫, 传统的刷卡已经无法满足需求。而基于WLAN的无线射频刷卡设计利用非接触式RFID技术和无线传输技术, 克服了传统刷卡的缺点。本文将介绍作者在这方面所做的设计工作。

2 系统的总体设计结构

基于WLAN的无线射频刷卡系统的主要由两部分组成:非接触式IC卡读取模块和无线传输模块。

非接触式IC卡读取模块:可以读取所有M1式非接触式IC卡, 并配有蜂鸣器, 能够灵敏地提醒读卡操作, 同时直接读取相关卡的卡号信息, 通过串口通信实时在计算机终端上予以显示。

无线传输模块:选用HLK_WIFI_MO3无线传输模块, 通过对模块的参数设置来搭建AP网络。无线模块与计算机终端之间用RS-232串口实现通信。终端实时采集的信息通过连接AP网络发送到服务器端, 从而达到无线考勤的目的。

系统的总体结构实现模式如图1所示。

3 非接触式IC卡读取模块

系统所用来读取的非接触式IC卡为Mifare1卡。M1卡的工作原理为:读取模块向M1卡发射一组固定频率的电磁波, 卡片内有一个LC串联谐振电路, 其频率与讯写器发射的频率相同。在电磁波的激励下LC谐振电路产生共振, 从而使电容内有了电荷。在这个电容的另一端接有一个单向导通的电子泵将电容内的电荷送到另一个电容内储存。当所积累的电荷达到2V时, 此电容可作为电源为其它电路提供工作电压, 并将卡内数据发射出去或接收读写器的数据。

详细地来说, 读卡过程分为三个阶段:

(1) 寄存器构造阶段 (ConfigurationMode) , 此阶段主要完成系统的初始化工作。当IC卡靠近读卡器表面时, 读卡器发出电源信号并产生能量供给芯片工作, 此时芯片进入寄存器构造阶段。随后芯片立即完成复位、初始化以及本次交易所使用非接触协议的相关参数配置, 以实现对应的非接触通信协议。如果相应参数设置成功, 读卡器屏幕会显示“系统初始化成功”。

(2) 数据发送阶段 (Emission) , 当成功进行初始化之后, 读卡器识别出在作用范围内有IC卡的存在, 便通过微控制器发出控制指令, 将芯片设置为数据发送模式, 并检测FIFO数据缓存器的状态, 从而保证数据可以顺序读入和读出。接下来就可以进行数据的发送, 发送完毕后, 微控制器会发出指令判断是否有多余数据, 若有, 则重复上述操作, 继续传输;若无, 则进入数据接收阶段。在数据发送阶段, 除了完成帧数据的发送以外, 还需对相关奇偶位和CRC校验值进行配置。

(3) 数据接收阶段 (Reception) , 微控制器发出控制指令, 将芯片设置为数据接收模式, 并指挥芯片完成数据的接收。接收完毕后, 微控制器返回信号给读卡器完成一次读写操作。若未接受完毕, 则返回初始状态重新执行上述操作。数据接收阶段除完成帧数据的接收以外, 还会进行奇偶校验和CRC校验。

本系统中读卡模块的相关工作参数是:

●工作频率:13.56MHz

●射频标准:ISO14443A, ISO14443B, ISO15693

●读写距离:100mm

●防冲突能力:全功能防冲突, 可以同时处理多张卡, 可设定为只处理单张卡

●自动寻卡:支持, 开启

●EEPROM:512字节

●PPSS:支持

●接口:USB

●串口波特率:115200 bps

●最大指令长度:254字节/511字节

4 无线传输模块

无线传输模块采用HLK_WIFI_MO3。该模块是基于UART接口的符合WIFI无线网络接入标准的嵌入式模块, 内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈, 能够实现用户串口数据到无线网络之间的数据转换。通过该模块, 传统的串口模块也能够接入无线网络, 因此具有很好的兼容性。

本模块在投入使用时采用的是无线网络Adhoc自组网网络工作模式, 由两个及以上的STA组成, STA之间可以实现直接通信。在实际使用过程中, 每组网络需要设置的参数有:

(1) BSSID:目的网络的BSSID, 其值为目的网络所使用AP的MAC地址。每个AP的都拥有唯一的不会重复的MAC地址, 因此, 本模块使用BSSID作为区分不同网络的标识。

(2) 信道号:目的网络的信道号, 本模块支持1~14信道。

(3) SSID:目的网络使用的SSID。

(4) 加密类型:目的网络所使用的加密类型, 本模块支持的加密类型包括:不加密、WEP64和WEP128。

(5) 密钥:目的网络所使用的密钥。根据加密类型的不同, 密钥的格式也不相同。

(6) 链路层数据格式:本模块支持RAW、UDP和TCP三种数据格式。

(7) 服务器物理地址:数据中心服务器的MAC地址 (仅用于使用RAW格式)

(8) 设备IP地址:WLAN模块自身IP地址 (仅用于使用UDP/TCP格式) 。

(9) 服务器IP地址:数据中心服务器IP地址 (仅用于使用UDP/TCP格式) 。

(10) 服务端口:服务端口号 (仅用于使用UDP/TCP格式) 。

参数设置成功之后, 可以控制串口数据传输。敲入串口发送指令、串口接受中断函数、串口接收数据处理函数, 便可采用TCP数据传输。在链路层使用TCP方式时, 通过UART接口发送数据使能ACK, 即采用发送/应答方式, 进一步保证传输的可靠性。数据传输模型如下:

(1) 当链路层设为TCP方式时, WLAN模块除了能作为客户端连接网络参数中设置的TCP服务器外, 还能启动监听模式作为TCP服务器使用。通过系统参数设置可以使能或关闭TCP监听模式。当链路层数据格式不是TCP时, 该参数忽略。

(2) 根据TCP监听模式的状态, WLAN模块的联网流程也有所不同。关闭TCP监听时, WLAN模块在与AP关联成功后自动连接在网络参数中设置的服务器, 并在与其成功建立TCP连接后向用户侧返回联网成功消息, 否则返回联网失败。此时, 与不支持TCP监听模式的1.3及以前版本的WLAN模块流程相同。当使能TCP监听时, WLAN模块在与AP关联成功后直接向用户侧返回联网成功消息。此时WLAN模块进入监听状态, 可以接受外部的TCP连接请求。如果用户希望使其作为客户端连接在网络参数中设置的服务器, 则可以使用TCP连接命令控制主动发起连接请求。

5 系统的创新性

本系统能够实现对考勤现场数据的实时录入、多点采集和无线传输等功能, 且具有数据传输有效距离远、移动性强、安装简单和扩展性好等优点, 具有较强的推广价值。

其中非接触式IC卡读取模块、智能卡的识别范围扩大, 识别灵敏度提高很多, 采用LED灯和蜂鸣器双重提示。读卡模块的驱动采用OEM公司的USB TOKEN 32 HOLDER内部集成, 自动安装, 快捷方便。

无线传输模块不仅可以使用AT+代码控制设置参数, 也可以使用设置无线模块工作的自动工作模式, 自动保存设置, 避免了每次更改设置的麻烦, 更可以从PC机中导入参数设置。

6 结语

基于WLAN的无线射频刷卡设计可应用于企业和学校人员的管理考核工作中。本系统中的非接触式IC卡无线模块克服了现有刷卡系统的缺点, 通过采用射频识别技术及无线网络通信技术实现对考勤现场数据的实时录入和多点采集, 并通过无线网络进行主控机PC和终端读卡器之间的数据传递, 方便进行远程考勤数据的统计和查询。

系统的读卡模块读取M1类型的非接触IC卡的卡号信息, 工作频率在13.56MHz, 处理了碰撞模式, 真正实现了数据的实时录入, 安装使用方便, 用USB供电和数据传输, 可应用性强。无线传输模块采用ADHOC工作模式, 通过AT+指令设置网络参数, 并且使模块在自动工作模式。由于价格低廉和易于操作, 该系统一定会吸引众多的用户, 广大用户也必将从中受益。这些众多的用户又会进一步推动其它增值业务的发展。因此, 相信该系统一定会有广阔的应用前景。

参考文献

[1]单承赣, 单玉峰, 姚磊.射频识别 (RFID) 原理与应用[M].北京:电子工业出版社, 2008

[2]王爱英.智能卡技术:IC卡与RFID标签[M].北京:清华大学出版社, 2009

基于无线射频技术的智能交通系统 篇10

关键词：无线射频技术,智能交通

0 引言

无线射频[1]简称RFID, 是一种非接触式的自动识别技术, 兴起于20世纪90年代, 近年逐渐发展成熟, 相较于传统的磁卡IC卡而言有诸多无可比拟的有点, 因此在多个领域均开始使用RFID并取得成功。RFID在智能交通管理领域中的应用必将为其带来革命性的变革。

1 无线射频技术的特点分析

RFID通过射频信号自动识别目标并获取信息, 运行稳定, 可远距离识别, 识别过程无需人工参与, 可靠性高;可工作于各种恶劣环境, 能防磁, 防水, 耐高温, 高抗干扰;功耗低, 使用寿命长;标签数据可加密, 安全;识别速度快, 同时支持高速移动目标的读取;存储数据容量诸多;多识别性, 可以同时识别上百个目标。

2 基于无线射频技术的智能交通系统概述

随着我国经济的发展, 各种机动车辆逐渐进入人们的生活之中, 成为了不可或缺的重要交通工具。但是, 道路上行驶的车辆参差不齐, 假牌车、套牌车、走私车、肇事车、违章车、黑车给交通埋下重大隐患。乱闯禁区、超速等交通违法行为尤以各种“黑车”最为突出。然而, 这些违章车辆往往都经过改装修饰, 交警仅依靠肉眼很难分辨出来。因此, 需要在交通管理中使用无线射频技术, 发挥其其防伪、防盗用、防借用等技术特点, 对交通实施管理, 使交警能够迅速准确地判断车辆是否合法, 此外还可提高社会治安, 减少车辆偷窃案件, 或此类案件发生时提高破案效率。

智能交通系统是一个复杂度高的综合系统, 单从某一方面管理只是“拆东墙补西墙”, 必须把整个城市的作为一个系统, 综合道路状况, 车流量和驾驶员等因素全盘考虑。因此在交通管理中使用无线射频技术, 并与自动控制技术, 电子通讯技术, 信息技术, 计算机及网络技术有机的结合起来, 才能实现交通的智能化管理。

3 无线射频技术工作原理

无线射频系统由阅读器和电子标签组成。阅读器通过天线发送射频信号, 当电子标签进入发射天线工作区域时, 电子标签将自身信息通过卡内置天线发送出去;系统接收到从电子标签发送来的载波信号, 经天线调节器传送到阅读器, 阅读器对接收的信号进行解码后进行相关处理;主系统针对不同的卡做出相应的处理和控制, 发出指令信号控制执行机构动作。

4 无线射频技术在智能交通中的应用

在基于无线射频技术的智能交通管理系统中, 电子标签被装载在每辆合法注册的机动车上。阅读器则按照一定的距离安装在公路上, 关键路口则密集安装。每当有车辆通过时, 阅读器经天线读得通过车辆的ID及经过时间等信息, 然后传输到控制中心, 由控制中心的计算机做出相应的控制。另外, 在各路段阅读器收集到的交通信息, 除了提供实时信息给路上的驾驶员外, 还作为历史数据保存在数据库内, 供日后查询某辆车的使用情况, 也可作为道路重建的参考依据。

5 无线射频技术在智能交通系统的各种应用

5.1 机动车辆证照管理上的应用

目前电子摄像头广泛应用于道路电子监控, 它提供了可视直观的图像信息。但容易受光, 障碍物等不同因素的影响。而某些驾驶员为了躲避“电子眼”的监管, 改造或遮挡车牌, 使用假牌, 对交通秩序造成严重的干扰。而无线射频的使用则可以很好的克服这些困难。由于每辆车的电子标签全球唯一, 并且无法修改。同时无线射频技术也不受到天气光照以及障碍物的影响, 在各种复杂环境中均可对车辆上电子标签准确地读取和分析。无线射频技术和电子摄像技术的结合应用可使车牌照的稽查工作变得简便快捷, 提高效率。

5.2 车流检测及违章取证上的应用

目前常用的道路车辆检测为线圈检测与视频检测。线圈地下埋设的安装和维护困难, 视频检测由于其检测精度不够技术尚未成熟限制了其实际应用。而无线射频技术则可有效简单地检测车辆经过信息, 且安装方便, 经济。只需于关键路口设置阅读器, 即可实现对车辆流量的监测和违章的取证。

5.3 不停车收费中的应用

我国每到春运期间都会出现定向的车流, 当其经过人工的收费关口时, 往往会等待较长时间通过。无线射频技术可以应用于不停车收费[2,3]中, 通过与银行账户的捆绑, 使用电子钱包, 实现不停车收费, 这样可以极大缓解收费站因为人工收费效率低而造成的交通堵塞, 提高通行能力, 为司机提供方便。

5.4 稽查盗抢、走私车辆上的应用

将被盗抢车辆的ID卡和车牌等相关信息录入稽查系统, 若被盗抢车辆沿用原ID, 当驶入稽查范围时, 系统能即时监测并报警;若不使用原ID或车牌号码, 则会被视为假、套牌车被识别并拦截, 通过人工核对车辆特征后可确定是否为盗抢车辆。对于走私车, 由于无法获得合法ID, 上路便会被查获。

5.5 交通指示灯上的应用

目前使用的交通指示灯为按照一定的时间来改变灯的颜色, 当路口一边车辆多, 而另一边车辆较少时, 车辆多的一边会在路中央无车辆通过时等待交通灯的变化, 如此增加车辆在道路上的时间, 而且会造成更大的交通堵塞。在交通路口引入无线射频技术, 统计每一边的车辆数量来智能的改变交通灯改变的时间即可提高道路的利用率, 减少司机等待时间, 减小堵塞的可能。

5.6 智能交通中其他应用[4]

可在小区及停车场出入管理、车辆驾驶员身份判定等方面的应用。结合GPRS技术, 可实现远程车辆状态监控, 被盗车辆远程熄火, 车辆违章自动告知等功能。

6 结论

无线射频技术由于高可靠性、方便操作、功耗低等一系列优点使其在智能交通系统中的应用有着广泛的前景, 为人民出行的方便和安全提供保证。

参考文献

[1]石丽杰.无线射频技术推广及应用[J].华章, 2011, 11.

[2]吴晓东.无线射频技术在高速公路不停车收费系统中的应用[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2010, 11.

[3]黄伟华, 杨建华, 谭丽.基于无线射频技术的高速公路自动收费系统设计及软件实现[J].电气自动化, 2010, 3.