毕业设计（论文）对象识别与数据库研究

1、第一章 前 言1.1本设计的意义：信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业升级和实现工业化，现代化的关键环节。而对象识别作为数据采集处理环节也是信息化的一个重要方面。用于对象识别的方法很多，本论文通过几种识别技术的介绍对比重点突出了射频卡技术。并通过philips公司mifare技术的射频卡读卡器系统的设计与开发。来介绍其原理和优点，射频卡技术由于其和其他对象识别系统相比具有存储容量大；体积小；重量轻；抗干扰能力强；便于携带；安全性好；对网络要求不高等优点现在被广泛的应用在商贸，交通，电信，医疗，校园等等领域。它对提高现代化管理水平和人们的生活质量，推动整个社会信息化进程具有重要作

2、用。这就是本论文把射频卡技术作为重中之重的原因。同时也本论文研究的意义所在1.2对象识别技术概述：在我们的现实生活中，各种各样的活动或者事件都会产生这样或者那样的数据，这些数据包括人的，物质的。财务的，也包括采购的，生产的和销售的，这些数据的采集和分析对于我们的生产或者生活决策来讲是十分重要的。如果没有实际准确的数据支援生产和决策就将成为一句空话，也将缺乏现实基础。所以人们一直在寻求简单准确的获取数据的方法。在信息系统早期，相当部分数据的处理是通过人工手工录入，这样，不仅数据量十分庞大，劳动强度大，而且数据误码率高，也失去了实时的意义为了解决这些问题，人们就研究了各种各样的对象识别技术。各种条

3、码技术，生物识别技术，卡类技术都是在这种需求下研究出来的，这些技术研究成功后大大的将人们从繁重的数据输入中解放出来，这样不但使人们不在为数据输入困扰，而且大大的降低了误码率。随着对象识别技术集成应用的快速发展，无论是条码技术、射频技术，还是生物识别技术，都在不同程度上显示出其巨大的应用潜力。2003-2005年，自动识别产业及应用推广取得了重大成果。在国家“以信息化带动工业化”的宏观政策和“中国条码推进工程”的指导下，对象识别技术将成为it技术重要的增值技术。整个产业的技术性、增值性和成长性，将促使整个产业以完整独特的产业形象出现在it的舞台上，形成产业、业内企业共赢的良好局面。1.3对象识别

4、技术概念：对于什么是对象识别技术一般是这样定义的，对象识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间接近活动，以获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的数据处理系统来完成相关的后续处理的一种技术。举例说明，例如商场的条形码技术就是一个典型的对象识别技术。售货员通过扫描仪扫描商品的条码，获取商品的名称，价格输入数量。后台的管理系统即可计算出该商品的价格，从而完成结算。对象识别技术近几十年来在全球范围内得到了迅速发展，初步形成了一个包括条形码技术，以指纹识别技术为代表的生物识别技术，ic卡技术射频技术以及光学识别等集计算机信息技术通信技术传感技术为一体的高新技术。一般来说一个典型的对

5、象识别系统应由以下几部分组成：1.供识别系统识别的标志，例如指纹，条码，各种卡片等等。2.识别装置，例如各种读卡器等。3.后台的数据管理装置，例如各种数据管理的数据库等等。4.各种借口以及软件系统。在以上个部分中供识别系统识别的标志是基础，只有有了可靠唯一的识别标志才能为识别提供最基础的保证。而识别装置要通过标志来判断识别这个标志是不是合法的，如果是合法的它都带有那些信息并把这些信息及时的通过各种接口传递给后台的管理系统。管理系统通过数据分析处理作出判断并进行一次操作，然后把结果在次传递给标志，以方便下一次的操作。1.4对象识别的分类对象识别系统根据识别对象的特征可以分为两大类，分别是数据采集

6、技术和特征提取技术。这两大类对象识别技术的基本功能都是完成物品的自动识别和数据采集。数据采集技术的基本特征是需要被识别物体具有特定的识别特征载体（如标签等），而特征提取技术则根据被识别物体本身的行为特征（包括静态的动态的特征如指纹）来完成数据的采集 数据采集包括：1光存储器：（1）.条码（一维，二维）（2）.矩阵码（3）.光标阅读器（4）.光学字符识别（ocr）2.磁存储器（1）.磁条（2）.非接触失磁卡（3）.磁光存储（4）.微波3电存储器（1）.触摸式存储（2）.rfid射频识别（无芯片，有芯片）（3）.视觉识别（3）.能量扰动识别特征提取技术包括：1. 动态特征（1）.声音（语音）（2）

7、.键盘敲击（3）.其他感觉特征2. 属性特征(1).化学感觉特征(2).物理感觉特征(3).生物抗体病毒特征(4).联合感觉系统这些分类是根据识别对象的特征来分的在本论文中只对人们应用对广的几种识别技术做简单的介绍。1.5各种识别技术的简单介绍：由于以后几章将详细的对条码技术，ic卡，射频卡等技术做介绍所以这里只是对这些技术做个简单的说明。由于真正对象识别是从条码开始的所以我们首先来说条码技术1.5.1条码技术条码是有一组规则排列的条，空以及相应的数字组成，这种用条，空组成的数据编码可以供条码阅读器识读，而且很容易译成二进制和十进制数。这些条和空可以有各种不同的组合方法，构成不同的图形符号，即

8、各种符号体系（也称码制），适用于不同的应用场合。目前使用频率最高的集中码制是ean，upc，39码，交叉码和ean128码，其中upc条码主要用于被美，wan是国际通用的符号体系，它是一种定长，无含义的条码，主要用于商品标识。还有其他的一些码制在第二章有详细的介绍。前面的条码都是一维条码，为了提高一定面积上的条码信息密度和信息量又发展了一种新的条码编码形式二维条码。从结构上将二维条码可以分为两类，一类为由矩阵代码和点代码组成，其数据是以二维空间的形态编码的，另一类是包含重叠的或多行的条码符号，其数据以成串的数据显示。重叠的符号标志法有code49，code16k和pdf417。调码成本低，适合

9、于大量需求且数据不必更改的场合。例如商品的包装上就和适合，但也有较易磨损，且数据量很小等不足之处。1.5.2 磁卡技术磁卡技术应用了物理学和磁力写的基本原理。对识别设备制造商来说，磁条就是一层薄薄的由定向排列的铁性氧化粒子组成的材料（也称为涂料），用树脂粘合在一起并粘在诸如纸或者塑料这样的非磁性基片上。磁条技术的优点是数据读写，即具有现场改写的数据能力，数据存储量能满足大多数需求，使用方便，成本低廉，还具有一定的数据安全性。它能粘附于许多不同规格和形式的基材上。这些优点，使之在很多领域得到了广泛的应用。磁条技术是接触识读，它与条码有三个不同：一个是其数据可做部分改写操作，另一个是给定面积编码容

10、量比条码大，还有就是对于物品逐一标识成本比条码高，接触性识读最大的缺点就是灵活性太差。1.5.3 ic卡技术ic卡是有法国人roland moreno于1970年发明的，他第一次将可编程设置的ic芯片放于卡片中，使卡片具有了更多的功能。通常所说的ic卡大多是只接触式ic卡。ic卡和磁卡比较有以下特点：（1）安全性高；（2）ic卡的存储容量大，便于使用，方便保管；（3）ic卡防磁，防一定强度的静电，抗干扰能力强，可靠性比磁卡高，使用寿命长，一般可重复使用10万次以上；（4）ic卡价格稍高些，由于它的触点暴露在外面，有可能因为认为的原因或静电损坏。在我们的生活中，ic卡的应用也比较广泛电话ic卡，

11、手机sim卡等等都应用ic卡。1.5.4. 射频技术（rfid）射频技术的简本原理是电磁理论。射频系统的优点是不局限与视线，识别距离比光学系统远，射频识别卡可具有读写能力，可携带大量的数据，难以伪造和智能性较高。射频识别和条码一样是非接触式识别技术。由于无线电波能“扫描”数据，所以rfid卡可做成隐形的。有些rfid识别产品的识别距离可以达到数百米，rfia标签可作成读写的。射频标签最大的优点就是在于非接触，因此完成识别工作时无需人工干预，适合于自动并且不易损坏，可识别高速运动的物体并可同时识别多个射频标签，操作快捷方便。射频标签不怕油喷，灰尘污染等恶劣的环境，短距离的射频标签可以在这样的环境

12、中替代条码。rfid的缺点是标签成本相对较高，而且一般不能随意仍掉而多数的条码扫描寿命结束时可仍掉。其他识别技术由于篇幅限制不做介绍。1.6本论文的内容安排：第一章，简单介绍了对象识别的相关基础知识，目的是使大家对对象识别有个大体的了解。第二章，介绍了条形码技术，主要包括条码技术的概述和历史，条码技术的分类。重点介绍了一维，二维条码的原理，编码方式，优缺点，最后提出了具有一维条码和二维条码优点的复合条码技术第三章，介绍了ic卡的相关知识，包括ic卡的分类，ic卡的国际标准，ic卡的设计方法和接口设计读卡控制等方面的知识第四章，介绍了目前比较先进的射频卡技术。主要包括射频技术，射频卡技术，射频卡

13、系统工作原理等知识。重点通过一般的射频卡设计来说明射频卡系统的相关知识，包括卡片的设计，读卡器硬件设计和相关的软件设计。第五章，总结第二章 条形码技术2.1条形码技术概述条码技术是一种自动识别技术，近年来国内外ean.ucc条形码作为一种廉价高效的识别技术，其使用推广取得了很大的进步与发展，其运用不再局限于商品的存货跟踪与零售环节的识别，在医疗卫生、运输、电信、农业等部门的使用也越来越频繁。目前，条形码作为一种及时、准确、可靠、经济的数据输入手段己被物流信息系统所采用。在工业发达国家己经普及应用，己成为商品独有的世界通用的“身份证”。它被证明是一种廉价实用的基础性信息技术，具有以下优点:1.是

14、为实现对信息的自动扫描而设计的。它是实现快速、准确而可靠地采集数据的有效手段。2.条形码技术的应用解决了数据录入和数据采集和“瓶颈”问题，为供应链管理提供了有力的技术支持。3.输入速度快与键盘输入相比，条形码输入的速度是键盘输入的5倍，并且能实现即时数据输入。4.信息量大:利用传统的一维条形码一次能采集八位字符的信息，二维条形码更能以携带数千个字符的信息，并有一定的自动纠错能力。5.准确度高:键盘输入数据出错率为三百分之一，利用光学字符识别技术出错率为万分之一，而采用条形码技术误码率低于百万分之一。6.灵活实用:条形码标识既可以作为一种识别手段单独使用，也.可以和有关识别设备组成一个系统实现自

15、动化识别，还可以和其他控制设备联接起来实现自动化管理。7.成本低:条形码利用普通打印设备.可以打印，成本一般不超过1分钱。条码技术为我们提供了一种对物流中的物品进行标识和描述的方法，借助自动识别技术、pos系统、edi等现代技术手段，企业可以随时了解有关产品在供应链上的位置，并即时做出反应，由此实现物流的现代化2.2条形码技术条形码技术一般分为三类：一维条码， 二维条码和复合码三种。2.2.1一维条码一维条形码是由一组黑白相间、粗细不同的条状符号组成，条码隐含着数字信息、字母信息、标志信息、符号信息，通过和信息系统的联系用以表示商品的名称，产地、价格、种类等，是全世界通用的商品代码的表示方法。

16、条码构成是一组黑白相间的条纹，这种条纹由若干个黑白的“条”和白色的“空”所组成，其中，黑色条对光的反射率低而白色的空对光的反射率高，再加上条与空的宽度不同，就能使扫描光线产生不同的反射接收效果，在光电转换设备上转换成不同的电脉冲，形成了可以传输的电子信息。由于光的运动速度极快，所以可以准确无误地对运动中的条码予以识别。通常，将人可识别的字符注在条码的下面。下面来了解一下条码技术基本的基本概念，这将有助于我们进行技术探讨和分析。最基本的概念术语如下:1.条形码元素:用以表示条形码的条和空，简称为元素。2.条形码字符:用以表示一个数字、字母及特殊符号的一组条形码元素。3.条:在条形码符号中，反射率

17、较低的元素。4.空:在条形码符号中，反射率较高的元素。5.位空:在条形码符号中，位于两个相邻的条形码字符之间，且为代表信息的空。6.条高:在条的二维尺寸中较长的那个尺寸。7.条宽:在条形码符号中，排除两侧静区的那部分长度。8.单位元素长度:在条形码符号中，窄元素的标称宽度为单位元素宽度用x表示。9.两种元素宽条形码:在条形码字符中，如果元素的宽度只有两种，即宽元素和窄元素，则称此种码制为两种元素宽条形码。10.多种元素宽条形码:在条形码符中，如果元素的宽度有三种或三种以上则称此种码制为多种元素宽型条码。11.条形码逻辑值:对于两种元素宽条形码，宽元素的逻辑值为1、窄元素的逻辑值为0，对于多种元

18、素的宽条形码，若单位元素宽度上是条，则逻辑值为1，若单位元素宽度上是空，则逻辑值为0。一维条码的字符结构及实例如表2.1所示。空白区起始字符数据字符校验字符终止字符空白区表2.1 一维条码的字符结构一维条码的码制较多，常见的大概有二十多种码制，其中包括:code39码(标准39码)、codabar码(库德巴码)、code25码(标准25码)、itf25码(交叉25码)、matrix25码(矩阵25码)、upc-a码、upc-e码、ean-13码(ean-13国际商品条码)、ean-8码c ean-8国际商品条码)、中国邮政码(矩阵25码的-种变体)、code-b码、msi码、code 11码、

19、code93码、isbn码、issn码、code 128码ccode128码，包括ean128码)、code39ems c ems专用的39码)等一维条码。目前，国际广泛使用的条码种类有ean, upc码、code39码(可表示数字和字母，在管理领域应用最广)、itf25码(在物流管理中应用较多)、codebar码(多用于医疗、图书领域)、code93码、code128码等。其中，ean码是当今世界上广为使用的商品条码，己成为电子数据交换(edd)的基础:upc码主要为美国和加拿大使用:在各类条码应用系统中，code39码因其可采用数字与字母共同组成的方式而在各行业内部管理上被广泛使用:在血库

20、、图书馆和照像馆的业务中，codebar码也被广泛使用。ean条码是国际上通用的通用商品代码，我国通用商品条码标准也采用ean条码结构，我们日常购买的商品包装上所印的条码一般就是ean码。ean码符号有标准版(ean-1)和缩短版(ean-8)两种，主版是由13位数字及相应的条码符号组成，在较小的商品上也采用8位数字码及其相应的条码符号。其构成一般如下:1.前缀码。由三位数字组成，是国家的代码，我国为690，是国际物品编码会统一决定的。2.制造商代码。由四位数字组成，我国物品编码中心统一分配、注册，一厂一码。3.商品代码。由五位数字组成，表示每个制造厂商的商品，由厂商确定，可标识十万种商品。2

21、.2.2二维条码技术在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条码，称为二维条码(2-dimensionabar code)。与一维条码一样，二维条码也有许多不同的编码方法，或称码制。就这些码的编码原理而言，通常可分为以下三种类型:1.线性堆叠式二维码:是在一维条码编码原理的基础上，将多个一维码在纵向堆叠而产生的。典型的码制如:code 16k, code 49, pdf417等。2.矩阵式二维码:是在一个矩形空间通过黑、白象素在矩阵中的不同分布进行编码。典型的码制如:aztec, maxi code, qr code, data matrix等。3.邮政码通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件编码

22、，如:postnet bpo 4-state。在许多种类的二维条码中，常用的码制有:data matrix, maxi code, aztec,code, vericode, pdf417, ultracode, code 49, code 16k等，其中:data matrix主要用于电子行业小零件的标识，如intel的奔腾处理器的背面就印制了这种码maxi code是由美国联合包裹服务(ups)公司研制的，用于包裹的分拣和跟踪。aztec是由美国韦林(welch allyn)公司推出的，最多可容纳3832个数字或3067个字母字符或1914个字节的数据。下面，我们以最长见的pdf417码为

23、例，介绍二维条码的特性和特点。pdf417码是由留美华人王寅敬(音)博士发明的。pdf是取英文portable date file三个单词的首字母的缩写，意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号都是由4个条和4个空构成，如果将组成条码的最窄条或空称为一个模块，则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17，所以称417码或pdf417码。pdf417有以下特点:1.信息容量大pdf417码除可以表示字母、数字、ascii字符外，还能表示二进制数。为了使得编码更加紧凑，提高信息密度，pdf417在编码时有三种格式1.扩展的字母数字压缩格式可容纳1850个字符，2.二进制/ascii格式可容纳11

24、08个字节，3.数字压缩格式可容纳2710个数字。2.错误纠正能力一维条码通常具有校验功能以防止错读，一旦条码发生污损将被拒读。而二维条码不仅能防止错误，而且能纠正错误，即使条码部分损坏，也能将正确的信息还原出来。3.印制要求不高普通打印设备均可打印，传真件也能阅读。4.可用多种阅读设备阅读:pdf417码.可用带光栅的激光阅读器，线性及面扫描的图像式阅读器阅读。5.尺寸可调以适应不同的打印空间。6.码制公开己形成国际标准，我国也己制定了417码的国标。二维条码除了实现信息容量扩大的需求外，另外一个特点是纠错能力很强。二维条码的纠错功能是通过将部分信息重复表示(冗余)来实现的。比如在pdf41

25、7码中，某一行除了包含本行的信息外，还有一些反映其它位置上的字符(错误纠正码)的信息。这样，即使当条码的某部分遭到损坏，也可以通过存在于其它位置的错误纠正码将其信息还原出来。pdf417的纠错能力依错误纠正码字数的不同分为0-8共9级，级别越高，纠正码字数越多，纠正能力越强，条码也越大。当纠正等级为8时，即使条码污损一半也能被正确读出。不过二维条码技术还有缺陷主要表现在以下方面1.种类繁多，各种二维条码之间编码规则区别极大，大部分条码的没有形成国际标准，各地区，各部门甚至于各企业根据自己的需要设计或选择二维条码使用，不但给条码的识读和译码上作带来极大的不便，也不利于物流企业上下游之间的信息共享

26、。对于很多中小用户来说，有时只需要扫描一维条码，即录入商品或包装箱的单品标识信息，而不需要扫描二维条码，即录入商品或包装箱的描述性信息，强行推广二维条码的使用，将迫使其不得不投入设备或者淘汰现有使用的设备。2.在使用中，阅读矩阵式二维条码必须使用2d ccd条码阅读器，对于堆叠式二维码可用线性的和光栅激光扫描器识读。国内现有物流企业大多按一维条码识别要求配置识读设备。这样二维条码在国内的推广势必造成极大浪费而不被大多数物流企业短时间接受。2.2.3复合码技术国际物品编码协会(ean international和美国统一代码委员会(ucc)是全球条码技术的倡导者和推动者。这两大国际条码组织一直致

27、力于建立全球统一的商品及服务的标识体系，提高物流管理水平，促进国际商业及贸易的发展。长斯以来，随着计算机技术在商业及物流领域的成功运用，人们己经认识到现有的商品条码（ean/ucc条码，只有12-13位数字信息），受其信息容量的限制，己无法满足商业物流管理的需要。为了加强对物流商品的单品管理，提高物流管理中商品信息自动采集的效率，ean与ucc首次合作，于1999年初联合推出了一种全新的适于各个行业应用的物流条码标准一复合码(composite symbology，简称cs)。复合码的出现，解决了人们标识微小物品及表述附加商品信息的问题。复合码是一维条码与二维条码有机地叠加在一起，以实现在读取

28、商品的单品识别信息的同时，还能够获取更多描述商品物流特征的信息。复合码作为一种新的条码码制，很好地保持了国际物品编码体系(ean/ucc系统)的完整性及兼容性。复合码中的一维条码.可以是任何形式的rss，也可以是普通的ean/ucc条码。其作用在于，一是单品标识，二是作为二维条码的定位符，用于成像仪识别时的定位。复合码中的二维条码部分由pdf417条码构成，用于表示附加的应用标识符(application identifier)的数据串，诸如产品的批号、保质期等商品的描述性信息。根据所编信息容量的不同，复合码符号有3种不同的变体，以适应不同的应用。1.cs-a76-106个字符，为一维条码加微

29、型pdf417变体;2.cs-b359-391个字符，为一维条码加微型pdf417二维条码:3.cs-c2378-2410个字符，为一维条码加pdf417二维条码。复合码是由一维码和二维码叠加在一起而构成的一种新的码制，主要用于物流及仓储管理。在设计复合码时，应使一维条码数据内容与二维条码pdf417的数据内容相联，以免扫描条码时造成张冠李戴的错误。在一维条码的数据与二维条码的数据之间建立一种绝对的联系是多年来编码工作者一直考虑的问题。因为用户有时需要既扫描一维条码，即录入商品或包装箱的单品标识信息，也扫描二维条码，即录入商品或包装箱的描述性信息。复合码是将eanucc系统线性符号和2d(二维

30、条码)复合组分组合起来的一种编码。线性组分对项目的主要标识进行编码。相邻的2d复合组分对附加数据，如批号和有效日期进行编码。eanucc复合码有3种类型，每个分别有不同的编码规则。设计编码器模型.可以自动选择准确的类型并进行优化。用于表示项目主要标识的线性组分可以被所有扫描器识别，2d复合组份可以被线性的面阵ccd扫描器，以及线性的和光栅激光扫描器识读。2d组分给eanucc系统线性符号增加了用以表示附加信息的应用标识符单元数据串。从技术上说它具有了以下优点:复合码是唯一的，具有易扫描识别的特征。复合码的尺寸大小与矩阵相当，但可以在更大范围进行扫描。复合码比其它激光扫描的二维码要小。目前，复合

31、码的应用主要集中在标识散装商品(随机称重商品)、蔬菜水果、医疗保健品及非零售的小件物品以及商品的运输与物流管理。在零售业中，复合码的应用首先解决了微小物品的条码标识问题。利用原有的ean/ucc条码标识微小物品时，只能用8位的ean/ucc缩短码，所表述的信息仅为商品唯一编号(8位数据)。这种缩短码由于信息容量小，占用面积大，号码资源紧张等原因，给商业用户带来了诸多不便。采用复合码以后，有效地增大了单位面积条码的信息容量。其次，复合码的出现，为商店散装商品及蔬菜水果等的条码标识提出了理想的解决方案。借助于复合码，不但可以表示商品的单品编码，还可以将商品的包装日期、最佳食用日期等附加商品信息标识

32、在商品上，便于零售店采集，以对保质期商品实施有效的计算机管理和监控。在物流系统中，越来越多的应用证明，采集和传递更多的运输单元信息是非常必要的。而目前现有的ean/ucc 128码受信息容量的限制，无法提供满意的解决方案。物流管理所需要的信息可分为两类:运输信息和货物信息。运输信息包括交易信息，诸如采购订单编号、装箱单及运输途径等。复合码中包含这些信息的好处在于供应链的各个环节都可以随时采集所需信息，而无需在线式数据库。将货物本身信息编在二维条码中是为了给电子数据交换(edi提供可靠的备份，从而减少对网络的依赖性。这些信息包括包装箱及所装物品、数量以及保质期等，掌握这些信息对混装托盘的运输及管

33、理尤其重要。采用复合码以后，这种以ean/ucc 128码及pdf417二维条码构成的复合码可将2300个字符编入条码中，从而解决了物流管理中条码信息容量不足的问题，极大地提高了物流及供应链管理系统的效率和质量。2.2.4复合码的结构eanucc复合码由线性组分和多行2d复合组分组成。2d复合组分印刷在线性组分之上。两个组分被分隔符所分开。在分隔符和2d复合组分之间允许最多3个模块宽的空，以便可以更容易的分别印刷两种组分。线性组分是下列条码中的一种:1.ean/upc码制(ean-13 ,ean-8,upc-a,或者upc-e)。2.rss系列条码符号。3.ucc/ean-128条码。线性组分

34、的选择决定了eanucc复合条码的名称，比如ean-13复合码，或者ucc/ean-128复合码。2d复合组分(简写为cc)是根据线性组分和需要进行编码的附加数据的数量来选择的。有3种2d复合组分，按照最大数据容量排列如下。1.cc-a:微pdf417的变码。2.cc-b:新编码规则的微pdf417条码。3.cc-c:新编码规则的pdf417条码。复合码的一维二维组分从结合上看，如果两种组分同时印刷，应按照图2-1所示对齐。图2.1 具有cc-a的限定式rss复合条码在图2-1中，ai（01）全球贸易项目代码（gtin）在限定式rss线性组分中进行编码。al（17）有效期和al（10）批号在c

35、c-a 2d复合组分中进行编码。见图2-2中，线性组分ucc/ean-128对ai （10） gtin进行编码。cc-c 2d复合组分对ai（10）批号和ai（410）交货地址进行编码。图2.2 具有cc-c结构的ucc/ean-128符合码在线性组分宽度的基础上，确定了“最佳组合”的2d复合组份。表2-2列出了允许的组合。线形组合cc-a/cc-bcc-cupc-a，ean-13是（4列）否eab-8是（3列）否upc-e是（2列）否ucc/ean-128是（4列）是（宽度可变）rss-14和截短式rss-14是（4列）否层排式rss-14和全方位层排式rss-14是（2列）否限定式rss是

36、（3列）否扩展式rss和扩展层排式rss是（4列）否表2.2 线形和2d符合组分的组合复合码的二维组分的结构是复合码技术的关键，其基本构成如下：1.c-a结构cc-a是微pdf417的变码，具有唯一的行地址符(rap)组合。它是最小的2d复合组分，可以对56个数字进行。它有3-12行，2-4列。它的每一行的最小高度为2x（x是模块的宽度，窄的空）。在线性组分和2d复合组分之间有一个高为1x的最小分隔符(在eanucc复合组分和ean/upc线性组分中的是6x高的分割符)。每行中的一列每列包括1个n,k= 17,4的数据或纠错码（n是模块数，k是条数，也是空的数目）。因此码字的宽度是17x。除了

37、码字列之外，cc-a包括2个或者3个n,k=10,3的rap列对行号进行编码(每行10x宽)。最右边的rap列通过1x宽的条终止，因此是11x宽而不是10x宽。这种结构的每行在两端都需要一个1x宽的空白区，在cc-a上面不需要空白区。分隔符自接印刷在线性组分上面，在cc-a下面不需要空白区。2列的cc-a形式有2个rap c row address patterns列，如表2.3所示。空白区rap区码字列码字列rap区空白区表2.3 2列cc-a结构3列cc-a形式也是有2个rap列，如表2.4所示:空白区码字列rap区码字列码字列rap区空白区表2.4 3列cc-a结构4列cc一a形式有3个

38、rap列，如表2.5所示。空白区rap区码字列码字列rap区码字列码字列rap区空白区表2.5 4列cc-a结构cc-a结构的行和列的长度具有一定特征，其组合如表2.6所示码字列数行数总码字纠错码数据码最大alpha字符容量最大数据容量组分长度组分宽度251046816571026124812225712271459132457142816511173057162918612183357182102061422395720212247172647572434124812227483515510152774103618612183374123721714223974143824717264774

39、1643124812221016441651117301018452061422391011046247172647101124728820315610114表2.6 ca行和列的组合2. cc-b结构cc-b结构以920码制作为首选的微pdf417码，当编码超过cc-a长度时，编码系统自动转入选择cc-b。行数从10行到44行，列数从2到4列。在cc-b中不需要空白区，只接印制在线性条码上两者之间也不需空白区。两列cc-b结构有两个rap列，如表2.7所示:rap区码字列码字列rap区表2.7 两列cc-b结构三列ccb结构有三个pap列，如表2.8所示：rap区码字列rap区码字列码字列r

40、ap区表2.8三列ccb结构四列ccb结构有三个rap列，如表2.9所示：rap区码字列码字列rap区码字列码字列rap区表2.9 四列ccb结构三列结构中cc-a和cc-b的分别在于cc-b的最左端有个rap列而cc-a没有。cc-b中所有.可能的行和列的组合如表4-3所示，同时也显示了其二维组分的长度和容量，例如:一个4列，10行的cc-b结构宽101x，高20x，如果每x表示0.25mm，则该条码宽25.25mm，高5.oomm。码字列数行数总码字纠错码数据码最大alpha字符容量最大数据容量组分长度组分宽度2173410243459573422040112942735740223461

41、3334884574622652153755965752315452124345984183206026345086843032678324668118844033296385888153845233811444701071858464344132508212721984764104016243459101204124818304375101244156021395810010130420802654821411014042610432721111921015243212838901392401016443815244108168290101764441765012619633810188表2

42、.10 cc-b结构行与列的组合3.cc-c结构cc-c结构只能和ucc/ean-128码组合在一起作为2d组分，它在ean.ucc复合码中是容量最大的，可编进2361个数字，它可以含有3-30行，可以有1到30列(数据或纠错码)。其每行是3x高，在线性成份和2d成份之间最少需要间隔有一个x高。每行中的一列每列包括1个n, k = 17,4的数据或纠错字符（n是模块数，k是条数，也是空的数目），因此码字的宽度是17x。其结构如表2.11所示:起始符左行显示列数据列右行显示列终止符表2.11 ccc结构图2.2.5复合码的优势由于复合码兼容了一维条码和二维条码，也就综合了两者的优点，对身份的确认

43、只需要扫描一维条码，简单快捷。二维组分根据用户信息量需求提供多种选择，总体来说信息越大行数就会越多。复合码是由一维条码和二维条码叠加而成，其识读器必须能同时解读传统的一维条码和二维条码。事实上，国际条码委员会在用线性层叠式的二维条码pdf417作为复合码的重要组成部分时，即己考虑了识读器的兼容性排列。因此，线性扫描器是识读复合码的最佳选择。总之，复合码所选用的二维条码pdf417是与一维条码兼容的线性层叠式条码符号，这种条码符号与一维条码符号一样，可以用分辨率较高的一维线阵或面阵ccd识读，也可以用线性或帧扫式二维条码激光扫描器识读。其中帧扫式激光扫描器与大口径ccd成像仪比较适合物流管理中扫

44、描大面积的复合码符合。而在商业零售业中，具有pdf417二维条码解码能力的精度较高的ccd或激光扫描器则具有较高的性能价格比。物流行业选择复合码后，用户可根据自身需要选择编码内容，将更多的信息编入条码中，这样上下游企业之间信息共享程度大大提高，减少了人工信息输入上作量并且大大减少录入环节误差率。2.3 总结本章详细的讲述了有关条码的相关知识，条码从开始发展到现在已经经历了一维，二维条码，虽然一维二维条码应用简单成本较底，但还是由于它们数据量小安全性不好等缺点严重的影响着条码的大面积推广。本章在论述一维二维条码的基础上着重的讲了复合码这种兼有一维二维优点的条码技术。复合条码由于它各种优点正在得到

45、人们的接受和欢迎，相信不久的将来复合条码一定会在未来的识别市场上占有一席之地。第三章 ic卡技术3.1 ic卡的基础知识ic卡是集成电路卡(integrated circuit card )的简称，有些国家和地区称之为微芯片卡(microchip card )或微电路卡(microcircuit card ) .ic卡的大小和磁卡相同，它把集成电路镶在塑料卡片上，芯片一般是不易挥发性存储器( rom, cprom ,e2prom )保护逻辑电路，甚至于cpu。本章介绍ic卡的一些基本知识，包括ic卡分类，1c卡基本原理，ic卡提供的信息，ic卡接口设备等等，使读者对ic卡有一个大概的了解。由于

46、研究课题所涉及的ic卡为接触型逻辑加密卡，所以以下的具体内容也以这种卡为重点。3.1.1 ic卡的分类按照ic卡与读写设备的数据交换方式，ic卡可分为接触型ic卡和非接触型ic卡,接触型ic卡就是在使用时，通过有形的电极触点将卡的集成电路与外部接口设备直接接触连接来进行数据交换的ic卡。非接触型ic卡是通过无线电波或电磁场感应的方式，将卡中集成电路内的数据与外部设备接口设备通信，卡片不用直接接触接口设备的电极就可以进行数据读写。按照ic一卡的功能和结构又可以把ic卡分为存储型ic卡和智能型ic卡.存储型ic卡是属于被动型，它只能实现数据的各种输入/输出。这种类型ic卡内部电路可分为两大功能部分

47、，数据存储部分和数据加密操作控制部分。而且不是所有ic卡都必须具有这两大功能。我们把只有数据存储功能的ic卡称为非加密型存储卡( memory card )。把具有数据存储功能和数据加密操作控制的ic卡称为加密型存储卡(memory card with security logic )，它们有暂时或永久的数据存储能力，其内容可供处理或判断之用。所谓智能型ic卡就是在ic卡的集成电路中带有微处理器电路的ic卡。它是一种主动型ic卡，不仅能够管理各种数据的i/0操作，校验来自接口设备的个人密码，而且能够根据应用系统的要求主动识别与之连接的接口设备。因此，在智能型ic卡中能够建立各种应用系统的授权，

48、存放多个应用系统的相关数据，并实现对数据信息存储的高可靠性、高安全性控制，可以进行复杂的信息处理和计算。3.1.2 ic卡的芯片技术由于ic卡最主要的应用特性是作为一种电子信息的载体，因此各种ic卡的应用特点主要体现在ic卡存储器的类型、存储器容量的大小和卡片电路的附加功能等几个方面。在1c卡中使用的存储器类型主要分为两大类易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器指当电源被关断以后，数据随即消失的存储器(如ram随机存储器)。这种存储器一般采用cmos技术以降低功耗。并且采用并行方式传输数据，因而具有高速存储数据的能力。易失性存储器在ic卡中使用不多，一般只用在cpu卡中作为卡中cpu的内存

49、储器使用。非易失性存储器指无论电源是否关断，都具有保持数据能力的存储器。在无源型ic卡中，绝大部分都是采用这种类型存储器。在非易失性存储器的ic卡中又可分为如下几种:掩膜只读型，即rom型(read only memory )，这种卡片是在制造时就将所需数据一次性写入，并永久性固化在芯片中。卡片数据只可读，无法重写。特点是存储容量大，价格低，性能稳定，存储数据可靠。对使用来说，它只能是面对专一的用途，并且一次生产的数量要求较大。采用rom类型存储器的ic卡一般是一次性写入多次读取使用的ic 卡也称id 卡(识别卡)。另外在带有cpu的ic卡中通常将操作系统程序或监控程序置于rom中。一次性可编

50、程只读型，即otprom型(one time programmable rom)此ic卡与rom卡绝大多数性能和特点一样。其主要差别只是数据写入是可以由发卡部门来完成。这种方式使得发卡部门有可能对卡片进行个性化处理，一旦写入完成，ic卡就只能读去，不能改写。这种ic卡只是用于一些特殊的标识卡(如会员卡、身份证卡等)。一次性改写或称计数型.这种ic卡的内部结构是提供一定数量的计数单元，在计数单元中的数据由生产厂家根据发行部门的要求在生产时预制。计数单元内数据的改写形式有两种:熔丝方式和存储单元锁死方式。采用熔丝方式的电路芯片，其中每一个存储单元都有一个物理熔丝控制，当需要改写内容时，则把相关单元

51、的物理熔丝烧断，使数据状态改变。采用存储单元锁死方式的电路芯片在每个存储单元的控制端增加一个反馈环，当需要改写内容时，把相关的控制端置位，反馈环的作用是通过把数据状态反馈到原控制端，使控制作用失效，是数据无法再改写，这和熔丝熔断效果是一样的。这种卡片操作使用时抗干扰能力强，成本极低。日前这种卡被广泛应用于电话计费卡，加油计费卡等等。可擦除只读型，即eprom型(erasable prom)。这种ic卡的数据可以通过特定的编程器写入。如果要改写数据，必须首先将卡片通过特制的紫外线光照射，删除存储器中的全部内容，然后再用编程器重新写入数据。这种ic卡在使用时只能整体擦除和写入，制造成本也比较高，所

52、以很快被其他类型的ic卡所取代。电可擦除型，即eeprom(electronically erasable prom)。这种存储器芯片与前而所述的几种相比有较大的性能飞跃。首先,芯片的存储单元内容可以用接口设备的电信号直接进行按字或字节，甚至按位改写。而且重复擦除次数多，一般可达万次甚至10万次，数据保持时间也长，数据刷新间隔时间一般可达10年，甚至100年。目前采用 eeprom存储器的非加密型ic卡的容量已达64k位，并还以较高的速度增加。由于eeprom芯片的特性优良，它己经成为目前ic卡中使用最多的类型。混合型，在实际的加密型ic卡和带cpu的智能卡芯片中，常常采用混合型存储器结构，即

53、在芯片内部同时采用了多种存储器电路。这主要是由于不同种类的存储器所占体积不同，而这种体积的差异在超微芯片的生产制造中极其重要，从应用的可靠性和安全性来说，不同类型的存储器具有各自独有的性能特点和优势。采用这种混合类型存储器设计结构的另一个原因是存储器的数据存储速度和数据传送方式的要求。综上所述，在ic卡芯片中，有多种存储器类型结构存在。这种情况的出现是随着半导体电路设计技术和制造技术的逐渐发展而形成的结果。另一方面在实际应用中，各种类型的ic卡对于不同的应用要求又显示出其各自的特色和优势。因此，在实际应用系统中，选择什么类型的ic卡，使得系统的成本和性能达到最佳，需要认真比较，综合分析。3.1

54、.3 ic卡的接口设备为了使用卡片，还需要有与ic卡设备配合工作的接口设备ifd (interface device)，或称为“读写设备/读写器/读写终端”。ic卡接口设备的种类很多，功能上由于不同的应用需要，差别也很大，但就其对卡(以接触式为例)的操作功能来说，都应具备以下几个基本功能:1.ic卡的插入/退出的识别与控制(接触式),ic卡进/出rf区的识别和控制(非接触式)。2.向ic卡提供其所需的稳定的电源与时钟信号。3.实现与卡的数据交换，并提供相应的控制信号。 4.对于加密数据系统，应提供相应的加密解密处理及密钥管理机制。5.提供相应的外部控制信息及其它设备的信息交换。很多读写设备除了

55、对卡的基本操作外，还设计了其他一些重要功能:1.必要的控制界面和显示界面。2.提供数据通讯接口与上位机进行数据通讯。3.网络控制功能，实现远程适时控制。3.2 ic卡的国际标准：由于ic卡使用具有流动性与全球性，建立相应的国际标准和国家标准就显得特别重要。在信息技术领域，iso(国际标准化组织)和iec(国际电子技术委员会)共同建立了一个技术委员会iso/iec .itc1以制定相应国际标准。在ic卡应用系统的设计中，读写设备对ic卡的读写控制的每一个环节都应当遵照相应的国际标准，才能保证数据的正确读取。这是ic卡读写器终端设计的基础。接触式ic卡国际标准的总称为:识别卡一接触式集成电路卡.国际标准为iso/iec7816。包括以下部分:第一部分:iso 7816-1: 物理特性第二部分:iso 7816-2: 触点尺寸和位置第三部分:iso 7816-3: 电信号和传输协议第四部