采用ZigBee和RFID技术的电子标签识别系统设计

发布时间:2022-08-31 03:47 阅读次数:
本文摘要:1章节 RFID(射频辨识:RadioFrequencyIdentification)是一种自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性对被辨识物体构建自动识别。与现有条形码技术比起,射频辨识技术具备耐高温、透气、可多次重复载入数据、安全性低、数据存储空间大等优点。

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1章节  RFID(射频辨识:RadioFrequencyIdentification)是一种自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性对被辨识物体构建自动识别。与现有条形码技术比起,射频辨识技术具备耐高温、透气、可多次重复载入数据、安全性低、数据存储空间大等优点。

近年来,随着计算机技术、芯片技术及无线通信技术的较慢发展,RFID技术也获得高速发展,其体积、成本、功耗越来越低,基于RFID技术的应用于系统被广泛应用到生活各个领域,如交通、物理管理、形同虚设掌控、定位系统、第二代身份证等领域。RFID系统一般由天线、读写器和电子标签构成。传统的RFID系统使用读写器与PC上位机通过有线的形式(以太网、RS232)展开通信,不存在灵活性劣、数据传输距离较短、成本高等缺点。

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与有线传输系统较为,ZigBee无线传输技术可实现数据信息的无线双向传输,省却了布线的困难,而且ZigBee组网高效、快捷、非常简单。为了提升RFID系统的传输距离、灵活性及减少系统成本,融合ZigBee和RFID技术,设计了一种电子标签识别系统。系统测试表明:该系统具备成本低,灵活性低、传输距离远、低功耗等优点,扩展了ZigBee技术在无线RFID系统中的应用于。

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  2系统总体设计  系统硬件结构主要由5部分构成:有源电子标签、以nRF24LE1芯片为微处理器的主从射频模块、ZigBee终端节点、ZigBee协商器节点和PC上位机,图1右图为系统总体结构图。有源电子标签:记录了电子标签的ID号及其他物品数据信息;主从射频模块:即RFID读写器,负责管理辨识正处于天线电磁辐射范围内的电子标签数据信息,并将接管到的电子标签信息通过串口传输给ZigBee终端节点,也可接管ZigBee终端节点传输过来的掌控命令。主射频模块通过SPI拒绝接受从射频模块辨识到的电子标签ID信息以构建双通道传输,具备更佳的数据准确性及可靠性;ZigBee终端节点:将主从射频模块对电子标签辨识到的数据信息通过无线方式发送给ZigBee协商器节点,同时ZigBee终端节点根据协商器传输过来的控制指令来掌控主从射频模块,从而构建对电子标签适当的处置;协商器节点:将ZigBee终端节点发送到过来的电子标签数据信息通过串口RS232传授给上位机,把上位机的控制指令转发给ZigBee终端节点;PC上位机:有适当的应用软件,处置来自于ZigBee协商器节点的标签信息并且向ZigBee协商器节点发送到掌控信息。

  图1系统总体结构图  3系统硬件设计  3.1系统主从射频模块电路设计  系统主从射频模块是RFID读写器的核心部分,通过串行口接管ZigBee终端节点从ZigBee协商器节点传输过来的上位机收到的控制指令,从而掌控射频芯片与电子标签展开数据通信,已完成对电子标签的读取。射频芯片负责管理无线信号的编码和解码、调制和调制;电子标签是系统的应用于终端,装载着物体的数据信息及标签自身信息,从读写器天线收到的无线脉冲接管读写器所收到的掌控信息,然后把电子标签的数据信息通过天线再行回到给读写器,已完成读写器对电子标签数据的读取。主从射频模块电路的设计,保证了读写器辨识到的电子标签信息准确性及可靠性。

射频模块电路使用nRF24LE1芯片,该芯片是Nordic公司发售的一款带上增强型8051内核的无线发送芯片,可工作于2.4-2.5GHz的ISM频段,不必须任何信道的通信费用,用户须申请人频率用于许可证,便利用户应用于与研发。仅次于空中传输速率为2Mbps,灵敏度为-94dBm,仅次于信号发射功率为0dBm。在理想状态下,室内传输距离平均30-40m,室外传输距离平均100-200m。工作电压为1.9~3.3V,很大地减少了系统的功耗。

处理器能力、内存、低功耗晶振、动态发帖、计数器、AEC加密加速器、随机数发生器和节电模式的人组为构建射频协议获取了理想的平台。


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