射频识别(RFID)技术-教案培训资料

射频识别（RFID）技术

-教案

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《射频识别技术》教案

项目

第1章无线射频识别技

（章节）班级物信0803班，物信0804班

术介绍

名称

第1周星期二、五总学

课型综合课40学时

第1-2,3-4节时

素质目

掌握RFID的基本概念及主要应用领域

标

教学

目

标能力目

能说出几种常用的RFID应用

标

知识目能掌握射频、射频识别技术概念

标能掌握射频识别技术的发展史

能力训练场地

多媒体计算机，投影，RFID设备

素材、器材

知识、能力重点射频、射频识别技术概念及应用领域

知识、能力难点射频、射频识别技术概念及应用领域

理论教学方法讲授、PPT演示教学方法

考核标准及方式点名课堂考核与提问回答考核

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作业（或项目）将条码技术与RFID技术进行比较，分析RFID的优势。

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第1章RFID介绍

主要内容：

一、什么是无线射频识别技术

二、RFID的应用实例

三、RFID的发展过程

课前思考题：

1、条码主要有哪些应用？

2、条码有哪些优势？

3、条码有哪些应用缺陷？

(思考与讨论)

教学

一、什么是无线射频识别技术

时间

1、什么是射频？

安排、射频是指可发射传播的电磁波，RadioFrequency简称RF射

频。每秒变化小1000次的交流电称为低频电流，大于10000次

步骤、的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。医学上把频率

0.5MHz——8MHz的交流高频电流称为射频电波。

内容

2、无线射频识别技术

无线射频身份识别系统之英文名称为

RadioFrequencyIdentificationSystem,简称RFID。

RFID是一种非接触的自动识别术，其基本原理是利用射频信号

和空间(电感或电磁耦合)传输特性，实现对被识别物体的自动识

别。

其它识别技术：

语音识别技术、射频识别技术、生物识别技术、指纹识别技术、

面部识别技术

问题：

1、RFID用什么来标识一个物体?(P2)

2、RFID的特点?(P2)

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3、RFID以无线方式进行双向通信，最大的优点是？(P2)

二、RFID的应用实例

智能交通解决方案.swf

铁路车号自动识别系统.swf

集装箱解决方案.swf

仓储物流解决方案.swf

RFID在铁路系统中的应用.mpg

三、RFID的发展过程

射频识别技术的发展可按十年期划分如下：

1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年

哈里斯托克曼发表的〃利用反射功率的通信〃奠定了RFID的理论

基础。

1950-1960年：期RFID的探索阶段，主要处于实验室实验研

o

1960-1970年：RFID的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。

1970-1980年：RFID与产品研发处于一个大发展时期，各种

RFID测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。

1980T990年：RFID及产品进入商业应用阶段，各种规模应用出

现。

1990-2000年：RFID标准化问题日趋得到重视，RFID产品得

到广泛采用，RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分。

2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加

丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发

展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。

至今，RFID的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子

标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高

速移动物体的RFID与产品正在成为现实并走向应用。

RFID技术国内外发展状况

RFID技术在国外的发展较早也较快。尤其是在美国、英国、德

国、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有较为成熟且先进的RFID

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系统。

其中,低频近距离RFID系统主要集中在125kHz、13.56MHz

系统；高频远距离RFID系统主要集中在UHF频段(902MHz—

928MHz)915MHz,2.45GHz、5.8GHz0UHF频段的远距离RFID

系统在北美得到了很好的发展；欧洲的应用则以有源2.45GHz

系统得到了较多的应用。5.8GHz系统在日本和欧洲均有较为成

熟的有源RFID系统。

在RFID技术发展的前10年中，有关RFID技术的国际标准

的研讨空前热烈，国际标准化组织ISO/IEC联合技术委员会

JTC1下的SC31下级委员会成立了RFID标准化研究工作组

WG4o尤其是在1999年10月1日正式成立的，由美国麻省理工

学院MIT发起的Auto—IDCenter非盈利性组织在规范RFID应

用方面所发挥的作用将越来越明显。Auto—IDCenter在对

RFID理论、技术及应用研究的基础上，所作出的主要贡献如

下：

a.提出产品电子代码EPC(ElectronicProductCode)概念

及其格式规划。为减化电子标签芯片功能设计，降低电子标签成

本，扩大RFID应用领域奠定了基础。

b.提出了实物互联网的概念及构架，为EPC进入互联网搭建

了桥梁。

c.建立了开放性的国际自动识别技术应用公用技术研究平

台，为推动低成本的RFID标签和读写器的标准化研究开创了条

件。

我国在RFID技术的研究方面也发展很快，市场培育已初步

开花结果。比较典型的是在中国铁路车号自动识别系统建设中，

推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识别系统。

中国铁路车号自动识别系统研究正式起步阶段可追溯到国家

/1<2/~计划。铁道部曾将货车自动抄车号项目列为八五重点攻

关技术研究课题。在20世纪90年代中期，国内有多家研究机构

参与了该项技术的研究，探索了多种实现方案，最终确定了

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RFID技术为解决货车自动抄车号的最佳方案。进而，在RFID实

现技术方面又探索了有源标签方案、无源标签倍频方案等。最后

选定了无源标签RFID方案。经过多年的现场运行考验，铁路车

号自动识别系统工程于1999年全面投入建设。经过两年左右的

建设与试运行，目前铁路车号自动识别系统工程已发挥出了系统

设计功能，圆了铁路人的梦想，并且其辐射与渗透到其他应用方

面的作用日渐明显。

在近距离RFID应用方面，许多城市已经实现了公交射频卡

作为预付费电子车票应用，预付费电子饭卡等。

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《射频识别技术》教案

项目第1章无线射频识别技

（章节）术介绍（RFID案例介班级物信0803班，物信0804班

名称绍）

第1周星期二、五综合课鬻4。学时

课型

第5-6节

素质目

掌握RFID的基本概念及主要应用领域

标

教学能力目

掌握常用的RFID应用领域

目标标

知识目掌握射频、射频识别技术概念

标掌握射频识别技术的发展史以及以后的发展方向。

能力训练场地

多媒体计算机，投影，RFID设备

素材、器材

知识、能力重点射频、射频识别技术概念

知识、能力难点射频、射频识别技术概念

理论教学方法讲授、PPT演示教学方法

考核标准及方式点名课堂考核与提问回答考核

知识拓展（RFID将还在哪些领域中会得到广泛应用）（讨

作业（或项目）

论思考）

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第1章RFID案例介绍

案例之一一沃尔玛的“新式武器”

2003年6月19日，在美国芝加哥召开的“零售业系统展览

会”上，沃尔玛宣布将采用RFID的技术以最终取代目前广泛使

用的条形码，成为第一个公布正式采用该技术时间表的企业。如

果供应商们在2008年还达不到这一要求，就可能失去为沃尔玛

供货的资格，而沃尔玛的供应商大约有70%来自于中国。

能坐上零售业的头把交椅，沃尔玛的成功宝典上写满了有关

搭建高效物流体系的密技，以保证竞争中的成本优势。可以看

出，所有技术无一例外地都是围绕着改善供应链与物流管理这个

核心竞争能力展开的。

教学作为沃尔玛历史上最年轻的CIO凯文•特纳，曾说服了公司

创始人山姆・沃顿建立了全球最大的移动计算网络，并推动沃尔

时间

玛引进电子标签。

安排、如果RFID计划实施成功，沃尔玛闻名于世的供应链管理将

又朝前领先一大步。一方面，可以即时获得准确的信息流，完善

步骤、

物流过程中的监控，减少物流过程中不必要的环节及损失，降低

内容在供应链各个环节上的安全存货量和运营资本；另一方面，通过

对最终销售实现的监控，把消费者的消费偏好及时地报告出来，

以帮助沃尔玛调整优化商品结构，进而获得更高的顾客满意度和

忠诚度。

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JBossServer

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RS232

成功案例之二一铁道部的调度利器

我国铁路的车辆调度系统是应用RFID最成功的案例。铁道

部在中国铁路车号自动识别系统建设中，推出了完全拥有自主知

识产权的远距离自动识别系统。

在20世纪90年代中期，国内有多家研究机构参与了该项技

术的研究，在多种实现方案中最终确定了RFID技术为解决“货

车自动抄车号”的最佳方案。

过去，国内铁路车头的调度都是靠手工统计、手工进行，费

人、费时还不够准确，造成资源极大浪费。

铁道部在采用RFID技术以后，实现了统计的实时化、自动

化，降低了管理成本，提高了资源利用率。据统计，每年的直接

经济效益可以达到3亿多元。

这是国内采用RFID惟一的一个全国性网络，但是美中不足

的是，这个系统目前还是封闭的，无法和其它系统相连接。如果

这个系统开放，将有利于推动整个物流行业的信息化和标准化，

有利于像RFID这样的技术得到更有效地应用，有利于物流全流

通的整合。

成功案例之三一NASA下属机构用RFID管理有害材料

NASA下属机构正在执行ChemSecure项目，此项目是在美

国国防部基于Web的有害材料管理系统（HMMS）数据库上集

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成了无线频率识别(RadioFrequencyIdentification,简称RFID)

和传感器技术，自动实时管理有害材料，如有害材料的使用、运

送、跟踪和储存。NASA

Dryden在与美国国防部和Oracle、Intermec科技、

EnvironMaxPatlite(美国)等领先公司的紧密合作下开发了

ChemSecure项目，这是同类项目的第一个。

成功案例之四一寻找遗失的物品

美国华盛顿大学的研究人员GaetanoBorriello和他的同事们

日前为射频识别技术找到了一个新的用武之地一寻找遗失物品。

科研人员和工程师们已研制出了一种手表式的原型机：它能

够提醒主人在出门时不要遗忘了重要的文件、钥匙链、雨伞或是

其他一些需要随身携带的物品。在工作时，这种手表还会监视各

种物品(如文件袋和试验材料)的摆放是否正确以及它们在房屋中

所处的位置。总而言之，这种曾经的间谍专用设备现在已可用来

提醒那些健忘的人，帮助他们规整自己物品的摆放，指明所需物

品当前所处的位置等。研究人员介绍说，将射频识别技术和其他

一些产品有机地结合在一起，不但可以用来寻找遗失的物品，而

且还可以追踪它们在一天当中的运动轨迹。

成功案例之五一美将RFID用于医院防止手术失误

美国政府同意将无线射频电子标签(RFID)像绷带一样贴到病

人手术处，以确保医生对适当的病人进行适当的手术。由

SurgiChip公司生产的这种标签，目的是为了防止出现失误手

术。据纪录，美国每年因失误手术而杀死数千病人。

病人的名字和手术位置被打印在SurgiChip的标签上。其内

置的芯片还编码纪录了手术的类型、手术日期和手术的名称。在

实施手术之前，先对标签进行扫描，然后对病人进行询问来证实

标签上的信息是否真实。到了手术日，在对病人实施麻醉之前，

再次对标签进行扫描，并再次对病人进行验证。通过一种粘合剂

将标签贴到病人实施手术的附近处。医院手术室工作人员再次对

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标签进行扫描，并与病人名册上的信息进行比较。在手术前，该

标签将被取下。SurgiChip估计，包括标签、扫描仪、打印机和

每个医院都需下载的版权软件在内的这一套设备，可能得花几千

美金。

思考分析：

以上案例中：

1、为什么采用RFID能取得成功，取得成功的主要因素是什

么？

2、如果采用条码技术能否解决？

3、能否想出在新的应用领域中应用RFID技术？

4、在物流行业，RFID会有怎么的贡献？

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《射频识别技术》教案

项目

第2章无线射频识别系

（章节）班级物信0803班，物信0804班

统的组成和原理

名称

第2周星期二、五总学

课型综合课40学时

第1-2,3-4节时

素质目

掌握RFID的组成和原理。

标

教学

目标能力目

能认识几种常用的RFID设备

标

知识目能了解RFID的基本原理

标能掌握RFID的硬件和软件的系统组成

能力训练场地

多媒体计算机，投影，RFID设备

素材、器材

知识、能力重点掌握RFID的硬件和软件的系统组成（原理）

知识、能力难点掌握RFID的硬件和软件的系统组成（原理）

理论教学方法讲授、PPT演示教学方法

考核标准及方式提问、回答

作业（或项目）RFID分几部分组成，其主要原理是什么？

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第2章RFID的组成与原理

主要内容：

一、无线射频识别系统的基本原理

二、RFID系统中的硬件组件

1、RFID标签

2、识读器

3、天线

4、主机

三、RFID系统中的软件组件

1、RFID系统软件

2、RFID中间件

3^主机应用程序

4、EPCGlobal网络

四、RFID识读器简单应用示例

RFID的组成

教学

硬件：

RFID标签、识读器、天线、主机

时间软件：

RFID系统软件、中间件、应用软件(P9)

安排、一、RFID基本原理

RFID的实质是借助无线射频技术(RF)来实现对物品的身份和信息识

步骤、另L物品的信息存储在一张芯片上，通过与之配套的读出器，就可以

把芯片内的信息(数据)读取出来。

内容

11/计算机

(.…M电波场〜量',

天线：队,

〜MRS232,USB等

问题：

1、RFID中数据的传输以什么方式？(P10)

2、RFID标签与识读器之间的数据交换称之为什么？(P9)

二、RFID的硬件组件

1、RFID标签

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RFID标签是一种微型的无线收发装置，在标签内保存数据，当识

读器查询时它会发送数据给识读器。

由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进

行通信。

电子标签的优点：

(1)非接触性。无源射频卡与读写设备之间没有机械接触，无机械

损伤。与读写设备也没有插口(全密封)，能适应多尘、潮湿等恶劣环

境，可靠性高，使用寿命长。

(2)响应速度快。普通磁卡的信息交换只有1〜2kb/s,而射频识

别卡信息交换速度为毫秒级，支持在高速移动中读卡。

(3)安全保密性好。普通磁卡受到强磁场干扰会丢失信息，信息易

被窃取、篡改或伪造。射频识别卡利用存储器记录信息，不受磁场的

干扰，卡内有专用的电路模块，可作密码运算和双向密码鉴别，数据

安全性和保密性能好。

(4)体积小，方便各种封装形式，价格比有源卡便宜许多。

*什么是电子产品代码标签？

电子产品代码是全球产品代码的发展，可以识别视野之外的目

标。电子产品代码并不仅仅是一个无线电波条形码，它包含著一系列

的数据和信息，象产地，日期代码和其他关键的供应信息，这些信息

储存在一个小的硅片中，利用标签，解读器和计算机的联网，生产者

和零售商就可以随时了解精确的产品和库存信息。

*RFID标签的价格是多少？

射频标签价格根据标签种类和应用价格从30美分到50美元不

等，总的来说，用在高档产品中的智能标签在50美分以上，主动标签

要贵的多，带有复杂灵敏元件的价格在100美元以上。

*射频标签能用于金属物体吗？能用于含水成分较高的物品吗？

可以。无线电波会从金属物体上反射回来，会被水吸收。这会使

跟踪金属物体或是含水较高的物体产生困难。但是精心设计的系统能

解决这些问题。

*只读和读写标签有什么区别？

内存有读写微芯片的标签，可以在现有信息的基础上增加信息，

应用在某些专业领域，但是由於它比只读芯片贵得多，对於价值不高

的商品来说，就不太现实。一些只读芯片在产品生产时就储存有信

息，不能再做更改。

*什么叫标签冲突？

解读器在同时读取多个标签发射回来的信息会产生标签冲突的问

题，商家采用不同的系统使得标签一次发回一个信息。解读器又能同

时读取多个标签，所以，所有的标签能同时被读取。

*射频标签能储存多少信息？

标签根据商家种类的不同能储存从512字节到4兆不等的数据。

标签中储存的数据是由系统的应用和相应的标准决定的。例如，标签

能够提供产品生产，运输，存储情况，也可以辨别机器，动物和个体

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的身份。这些类似于条形码中存储的信息。标签还可以连接到数据

库，存储产品库存编号，当前位置，状态，售价，批号的信息。相应

的，射频标签在读取数据时不用参照数据库可以直接确定代码的含

义。

*射频标签可以和传感器连接吗？

可以，射频标签已经和许多传感器连接了，包括能记录温度，湿

度的。当环境条件发生变化时，标签能够得到提示，尤其是当变化对

物品的储存和使用有重要影响时

*应答器，智能标签，射频标签有什么区别？

最初在技术领域，应答器是指能够传输信息回复信息的电子模

块，近些年，由於射频技术发展迅猛，应答器有了新的说法和含义，

又被叫做智能标签或标签。智能标签确切的说是射频标签的一种创

新，由具有粘性的标签和超薄射频标签组成。智能标签将射频技术和

方便灵活的标签印刷优点结合起来，具有读写功能的智能标签能被多

次编程，遵循标签最初制作时的编码规律。

*哪种标签适合我的客户的产品？

标签能在有水的环境下正常工作吗？金属会破坏它的功能吗？在

什么温度下它能正常工作？含水量较高的产品，金属物品，很高或是

很低的温度对於标签的工作都会是一项挑战。但是经过精心设计的系

统能克服这些缺点，因此根据应用功能和对象的不同，标签的种类也

大相径庭。射频标签的目的是使用一种统一标准的电子产品代码，使

产品在不同领域都能被辨识。

读写器

无线射频识别技术（RadioFrequencyIdenfication,RFID）

是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦

合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的

自动识别。

RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID阅读器（读写

器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码

和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块（发送器

和接收器）、控制单元以及阅读器天线。

*阅读器接收电波的有效范围是什么？

阅读器的接收范围受到很多因素的影响，电波频率，标签的尺寸

形状，阅读器的能量，金属物体的干扰，和其他射频装置等。总的说

来，低频被动标签的接收距离在一英尺以内，对於高频被动标签的接

收距离在三英尺左右，对於超高频标签的接收距离在十到二十英尺。

对於使用电池的半主动和主动标签，阅读器可以接收到三百英尺甚至

更远的信号。对於低频和高频射频，如果标签和阅读器天线的尺寸一

样，接收距离可以用天线的直径乘以L4来计算。在直径在三十厘米

以内，这条规律都适用。

*LF,HF,UHF都分别代表什么?

和我们听的收音机道理一样，射频标签和阅读器也要调制到相同

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的频率才能工作。LF,HF,UHF就对应著不同频率的射频。LF代表低

频射频，在125KHz左右，HF代表高频射频，在13.54MHz左右，UHF

代表超高频射频，在850至910MHz范围之内。

*为什么要使用不同的频率？

在操作中有4种波段的频率，低频(125KHz)，高频

(13.54MHz),超高频(850-9lOMFz),微波(2.45GHz).每一种频

率都有它的特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合

适的频率。

*所有的国家都使用同一种频率吗？

不是，欧洲的超高频是868MHz，美国的则是915MHz.日本目前不允

许将超高频用到射频技术中。政府也通过调整阅读器的电源来限制它

对其他器械的影响。有些组织例如全球商务促进委员会正鼓励政府取

消限制。标签和阅读器生产厂商也正在开发能使用不同频率系统避免

这些问题。

*我们如何知道哪个频率适合于我们的产品？

不同的频率有不同的特点，因此他们的用途也就形形色色。例

如，低频标签比超高频标签便宜，节省能量，穿透废金属物体力强，

他们最适合用于含水成分较高的物体，例如水果等。超高频作用范围

广，传送数据速度快，但是他们比较耗能，穿透力较弱，作业区域不

能有太多干扰，适合用于监测从海港运到仓库的物品。当做选择时，

最好咨询一下相关的专家，供货商，从而选择正确的射频。

*我听说射频技术遇到水或金属不能正常工作，是不是说就不能

将它用于监测罐装或含水成分较高的产品？

不是的。金属会反射射频，水能吸收射频，因此在这种情况下使

标签的功能正常发挥产生了问题。但是，经过设计的系统能很好的避

免这些问题。

*什么是阅读器冲突？

射频技术遇到的一个问题就是阅读器冲突，就是一个阅读器接收

到的信息和另外一个阅读器接收到的信息发生冲突，产生重叠。解决

这个问题的一种方法是使用TDMA技术，简单来说就是阅读器被指挥在

不同时间接收信号，而不是同时，这样就保证了阅读器不会互相干

扰。但是在同一区域的物品就会被读取两次，因此就要建立相应的系

统去避免这种情况的发生。

*被动阅读器如何工作？

射频阅读器通过多种方式和标签传送信息，阅读器利用天线在周

围形成磁场，被动标签从磁场中接收到能量然后将信号发送给阅读

器，阅读器将信息转化成电子信息--标签电子产品代码。

*所有的阅读器都能支持不同种类的标签吗？

目前还不是。很多公司生产的阅读器支持现有供给链中用的新标

签的射频技术。一些阅读器只支持新的电子产品代码，一些只支持某

些生产厂商生产的特定标签。

*我需要什么样的阅读器？

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阅读器和标签一样，得通过研究供给方式决定使用种类和数量。

例如，要求是管理进出仓库的库存，阅读器可以安装在码头货物进出

的舱门上。如果要求是管理送给特定客户的产品，那阅读器应该不仅

仅装在舱门上，还应该装在卡车上。如果要求是控制零售货架，固定

或是手持装置可以采用，从而方便自动出库记录和计数。

天线

（1）发射天线：用于发射无线电信号以激活电子标签。

（2）接收天线：接收电子标签发出的无线电信号；

RFID标签分类

1.按供电方式分为有源标签和无源标签。

有源是指标签内有电池提供电源，其作用距离较远，但寿命有限、体

积较大、成本高，且不适合在恶劣环境下工作；

无源标签内无电池，它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为

直流电源为标签内电路供电，其作用距离相对有源标签短，但寿命长

且对工作环境要求不高。

RFID标签分类

2.按载波频率分为低频射频标签、中频射频标签和高频射频标签。

低频射频标签主要有125kHz和134.2kHz两种，中频射频标签频率

主要为13.56MHz,高频射频标签主要为433MHz、915MHz、

2.45GHz、5.8GHz等。低频系统主要用于短距离、低成本的应用中，

如多数的门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。中频系统用于

门禁控制和需传送大量数据的应用系统；高频系统应用于需要较长的

读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，在

火车监控、高速公路收费等系统中应用。

RFID标签分类

3.按调制方式的不同可分为主动式和被动式。

主动式射频标签用自身的射频能量主动地发送数据给读写器；被动式

射频标签使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波来调

制自己的信号，该类技术适合用在门禁或交通应用中，因为读写器可

以确保只激活一定范围之内的射频标签。在有障碍物的情况下，用调

制散射方式，读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的

射频标签发射的信号仅穿过障碍物一次，因此主动方式工作的射频标

签主要用于有障碍物的应用中，距离更远（可达30米）。

RFID标签分类

4.按作用距离可分为密耦合标签（作用距离小于1厘米）、近耦合标签

（作用距离小于15厘米）、疏耦合标签（作用距离约1米）和远距离标签

（作用距离从1米到10米，甚至更远）。

5.按芯片分为只读标签、读写标签和CPU标签。

问题：

1、动物追踪应该用什么类型的标签？

2、用于图书管理的标签应该用什么类型的标签？（P13）

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《射频识别技术》教案

项目

第2章无线射频识别系

（章节）班级物信0803班，物信0804班

统的组成和原理

名称

第2周星期四、五总学

课型综合课40学时

第1-2,3-4节时

素质目感受无线射频识别技术的魅力

标认识识读器的原理

教学

目标能力目

能认识几种常用的RFID设备

标

知识目了解RFID的基本原理

标掌握RFID的硬件和软件的系统组成

能力训练场地

多媒体计算机，投影，RFID设备

素材、器材

知识、能力重点掌握RFID的软件的系统组成

知识、能力难点掌握RFID的软件的系统组成

理论教学方法讲授、PPT演示教学方法

考核标准及方式点名、提问、回答

作业（或项目）由PPT电子教案给出

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第2章RFID的组成与原理

2.识读器

无线射频识别技术(RadioFrequencyIdenfication,RFID)是

一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合

(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自

动识别。

RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID阅读器(读

写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别

码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送

器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。

*阅读器接收电波的有效范围是什么？

教学阅读器的接收范围受到很多因素的影响，电波频率，标签的尺寸

形状，阅读器的能量，金属物体的干扰，和其他射频装置等。总的说

时间来，低频被动标签的接收距离在一英尺以内，对於高频被动标签的接

安排、收距离在三英尺左右，对於超高频标签的接收距离在十到二十英尺。

对於使用电池的半主动和主动标签，阅读器可以接收到三百英尺甚至

步骤、更远的信号。对於低频和高频射频，如果标签和阅读器天线的尺寸一

样，接收距离可以用天线的直径乘以L4来计算。在直径在三十厘米

内容

以内，这条规律都适用。

*FL,HF,UHF都分别代表什么？

和我们听的收音机道理一样，射频标签和阅读器也要调制到相同

的频率才能工作。LF,HF,UHF就对应著不同频率的射频。LF代表低

频射频，在125KHz左右，HF代表高频射频，在13.54MHz左右，UHF

代表超高频射频，在850至910MHz范围之内。

*为什么要使用不同的频率？

在操作中有4种波段的频率,低频(125KHz),高频(13.54MH

z),超高频(850-910MFz),微波(2.45GHz).每一种频率都有它的

特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合适的频率。

*所有的国家都使用同一种频率吗？

不是，欧洲的超高频是868MHz，美国的则是915MHz.日本目前不

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允许将超高频用到射频技术中。政府也通过调整阅读器的电源来限制

它对其他器械的影响。有些组织例如全球商务促进委员会正鼓励政府

取消限制。标签和阅读器生产厂商也正在开发能使用不同频率系统避

免这些问题。

*我们如何知道哪个频率适合于我们的产品？

不同的频率有不同的特点，因此他们的用途也就形形色色。例

如，低频标签比超高频标签便宜，节省能量，穿透废金属物体力强，

他们最适合用于含水成分较高的物体，例如水果等。超高频作用范围

广，传送数据速度快，但是他们比较耗能，穿透力较弱，作业区域不

能有太多干扰，适合用于监测从海港运到仓库的物品。当做选择时，

最好咨询一下相关的专家，供货商，从而选择正确的射频。

*我听说射频技术遇到水或金属不能正常工作，是不是说就不能

将它用于监测罐装或含水成分较高的产品？

不是的。金属会反射射频，水能吸收射频，因此在这种情况下使

标签的功能正常发挥产生了问题。但是，经过设计的系统能很好的避

免这些问题。

*什么是阅读器冲突？

射频技术遇到的一个问题就是阅读器冲突，就是一个阅读器接收

到的信息和另外一个阅读器接收到的信息发生冲突，产生重叠。解决

这个问题的一种方法是使用TDMA技术，简单来说就是阅读器被指挥在

不同时间接收信号，而不是同时，这样就保证了阅读器不会互相干

扰。但是在同一区域的物品就会被读取两次，因此就要建立相应的系

统去避免这种情况的发生。

*被动阅读器如何工作？

射频阅读器通过多种方式和标签传送信息，阅读器利用天线在周

围形成磁场，被动标签从磁场中接收到能量然后将信号发送给阅读

器，阅读器将信息转化成电子信息--标签电子产品代码。

*所有的阅读器都能支持不同种类的标签吗？

目前还不是。很多公司生产的阅读器支持现有供给链中用的新标

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签的射频技术。一些阅读器只支持新的电子产品代码，一些只支持某

些生产厂商生产的特定标签。

*我需要什么样的阅读器？

阅读器和标签一样，得通过研究供给方式决定使用种类和数量。例

如，要求是管理进出仓库的库存，阅读器可以安装在码头货物进出的

舱门上。如果要求是管理送给特定客户的产品，那阅读器应该不仅仅

装在舱门上，还应该装在卡车上。如果要求是控制零售货架，固定或

是手持装置可以采用，从而方便自动出库记录和计数。

识读器的功能

首先是激活标签。为被动或半主动标签提供能量。

等待标签反回信息。

处理标签信息，并传递给主机。

识读器可以接收标签的数据，也可以向标签里写数据。

识读器应用注意工作频率与标签是否一致。

识读器认识

XCRMF-801型读写器模块符合EPCG2标准。单端口的读写器模块，即

可独立使用，也可作为核心模块嵌入到其他的设备中使用。

物理参数

尺寸：144x126x32mm

重量：0.5kg

LED指示灯：5

环境参数

工作温度：0℃〜+40℃

存储温度：T0℃〜+50℃

湿度范围：20%〜95%

性能参数

工作频段:920〜925MHz

符合协议：ISO18000-6B,EPCC1G2

数据速率：40Kbps

最大读标签距离：3m(与天线配置相关)

天线接口：1个SMA端口

输出功率：最大2.0W(+33dBm),20dB数字控制范围，最小步进

0.5dB

调制方式：100%ASK

可用频点：8个

发射带宽：V250kHz

频率稳定度：W±5ppm

3.天线

天线用于在RFID标签与识读器之间建立数据通信的通道，天线的设计

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和位置对天系统的覆盖范围、识读距离和操作通信的准确信性起重要

的作用。

4.主机

主机也是系统的硬件组成部分。

主机是应用程序运行环境。数据的主要存储场所。

三、软件组成

1、系统软件

标签与识读器之间进行通信所必需的功能集合。

2、中间件

识读器与主机之间运行的的一组软件。是RFID系统软件与应用软件

的桥梁。

3、主机应用程序

是我们要能开发的运行程序。

EPCGlobal网络

EPCglobal的主要职责是在全球范围内对各个行业建立和维护EPC网

络，保证供应链各环节信息的自动、实时识别采用全球统一标准。通

过发展和管理EPC网络标准来提高供应链上贸易单元信息的透明度与

可视性，以此来提高全球供应链的运作效率。

EPCglobal是一个中立的、非赢利性标准化组织。

EPCglobal网络是实现自动即时识别和供应链信息共享的网络平台。

了解EPC编码格式。（P18）

问题：

1、什么是RFID系统软件，它的功能是?（P16）

2、什么是中间件,它有哪些功能?（P17）

3、理解“事件”一词。

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《射频识别技术》教案

项目

（章节）识读器接口RS232班级物信0803班，物信0804班

名称

第2周星期四、五总学

课型综合课40学时

第1-2,3-4节时

素质目

用VB通过RS232接口与RFID识读器能信

标

教学

目标能力目

能认识RS232计算机接口

标

知识目了解RFID识读器的RS232接口

标掌握RFID识读器RS232接口的编程方法

能力训练场地

多媒体计算机，投影，RFID设备

素材、器材

知识、能力重点掌握RFID识读器RS232接口的编程方法

知识、能力难点掌握RFID识读器RS232接口的编程方法

理论教学方法讲授、PPT演示教学方法

考核标准及方式提问、回答

作业（或项目）由PPT电子教案给出

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RS232接口

(思考：1、RFID有几种接品可以接入？

2、RS232的通讯协议有哪些？)

RS232接口是1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调

制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标

教学准。

它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间置1二进

时间制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的DB25连接

器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平

安排、加以规定。DB25的串口一般只用到的管脚只有2(RXD)、3(TXD)、

7(GND)这三个，随着设备的不断改进，现在DB25针很少看到了，代

步骤、替他的是DB9的接口，DB9所用到的管脚比DB25有所变化，是2

(RXD)、3(TXD)、5(GND)这三个。因此现在都把RS232接口叫做

DB9o

内容

由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

(1)接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL

电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

(2)传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。

(3)接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，

这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

(4)传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能

用在50米左右。

RS232接口的VB程序1

Active控件Microsoftcommcontronl(MSComm)

MSComm控件的属性

CommPort：设置串口号，类型short1-comml；2-comm2.

Settings：设置串口通讯参数，类型CStringB-波特率P-奇偶性

(N-无校验，E-偶校验，0-奇验)D-字节有效位数S-停止位。例：

“1200,n,8,1”

PortOpen：设置或返回串口状态，类型BOOL：TURE-打开FALSE-关

闭。

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InputMode设置从接收缓冲区读取数据的格式，类型long：O-Text

1-Bin.

RS232接口的VB程序2

MSComm控件的属性

Input从接收缓冲区读取数据类型VARIANT。

InBufferCount接收缓冲区中的字节数，类型:short.

InBufferSize接收缓冲区的大小，类型:short.

Output向发送缓冲区写入数据，类型:VARIANT.

OutBufferCount发送缓冲区中的字节数，类型：short.

OutBufferSize发送缓冲区的大小，类型：short.

InputLen设置或返回Input读出的字节数,类型：short.

CommEvent串口事件，类型：short.

设置好这些属性和方法，程序很容易就可以编出来了，其中要注意的

是串口的波特串设置，OnComm事件的程序编写。

RS232接口的VB程序3

MSComm控件使用前先要设置好的属性

CommPort=2，设置串口COM2口

Settings="1200,n,8,1"'设置串口通讯参数，波特率1200,

无奇偶性校验，字节有效位数8位，停止位1位。

PortOpen=TURE，设置或返回串口状态：TURE-打开FALSE-关

闭。

RS232接口的VB程序4

设置好属性后，先打开设备

PrivateSubFormLoad()

MSComml.PortOpen=True

EndSub

关闭程序时，关闭设备

PrivateSubFormUnload(CancelAsInteger)

MSComml.PortOpen=False

EndSub

RS232接口的VB程序5

向单片机发送数据

PrivateSubCommand1_C1ick0

DimByteArray(1)AsByte'定—数组

ByteArray(l)=Vai(Text2.Text)，把数字以字符存放

MSComml.Output=ByteArray

EndSub'向单片机发送字符

RS232接口的VB程序6

CommEvent：这是一个非常重要的属性。该属性设计时无效，运行时只

读。一旦串口发生通信事件或产生错误，依据产生的事件和错误，

MSComm控件为CommEvent属性赋不同的代码，同时产生OnComm事

件。用户程序就可在OnComm事件处理程序中针对不同的代码，进行相

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应的处理。CommEvent属性的代码、常数及含义参见表1及表2。

表1CommEvent通信事件

RS232接口的VB程序8

OnComm事件，当有数据返回时激活该事件

RS232接口的VB程序9

OnComm事件，当有数据返回时激活该事件

PrivateSubMSComml_OnComm()

DimstrAsString

DimcountAsInteger

DimiAsInteger

SelectCaseMSComml.CommEvent

CasecomEvReceive

inbyte=MSComml.Input

Fori=LBound(inbyte)ToUBound(inbyte)

str=str+Hex(inbyte(i))+Chr(32);将接受到的数据转换

成十六进制，以字符串的形式显示

Nexti

strreceive.Text=str

EndSelect

EndSub

RS232接口的VB程序10

仿照QQ等聊天程序制作一个用RS232端口通信的聊天程序。

(讨论：要是USB接口该如何编程？)

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《射频识别技术》教案

项目

第3章无线射频识别技术

（章节）班级物信0803班，物信0804班

在应用方面的限制

名称

第3周星期四、五总学

课型综合课40学时

第1-2,3-4节时

素质目

掌握无线射频识别技术的限制。

标

教学

目标能力目

能说出RFID应用方面常见的几个限制

标

知识目

掌握无线射频识别技术在应用方面的限制

标

能力训练场地

多媒体计算机，投影，RFID设备

素材、器材

知识、能力重点认识无线射频识别技术在应用方面的限制

知识、能力难点无线射频与材料对无线射频识别技术影响

理论教学方法讲授、PPT演示教学方法

考核标准及方式点名、提问、回答

作业（或项目）由PPT电子教案给出

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第3章RFID在应用方面的限制

主要内容：

一、RFID技术在应用中受到的限制

二、影响无线射频识别系统工作的因素

1、开放电磁环境的影响

2、材料对RFID应用的影响

3、识读器之间的相互影响

4、标签识读率问题

5、技术不成熟的影响

一、RFID技术在应用中受到的限制

RFID是芯片技术、无线电技术和计算机技术的结合。

受到的限制几个方面：（P22）

1、易受周围开放电磁环境的影响。

2、在对电磁波传播有影响的物体上使用效果不理想。

3、识读效果受发射电波能量的限制。

教学4、实际的标签识读率和识读速度的限制。

5、识读设备之间易产生影响。

时间6、技术尚不成熟。

二、影响RFID系统工作的因素

安排、1、开放电磁环境的影响

工作环境中有大量的金属和液体等物质。

步骤、改善办法：

调整识读距离、发射功率和识读器的参数。

内容

更大的问题是干扰。

2、材料对RFID应用的影响

金属能阻挡高频和低频电磁波。

水能吸收电磁波。

问题：

低频与超高频标签的特点？（P24）

3、识读器之间的相互影响

当两个识读器的覆盖区域出现重叠时，相互之间会产生干扰。

时分多址（TDMA）：使每个识读器在不同时间进行识读操作，而不是同

时操作。

缺点：降低了识读速度。

4、标签的识读率问题

识读不是百分百的可靠。

识读率受电磁环境，信号场强影响；芯片随温度变化出现“漂移”。

识读率还与识读器的灵敏度相关。

5、技术不成熟的影响

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《射频识别技术》教案

项目

（章节）识读器的网络接口编程班级物信0803班，物信0804班

名称

第3周星期四、五总学

课型综合课40学时

第1-2,3-4节时

素质目

懂得识读器的网络接口编程

标

教学

目标能力目

能够通过网络接口编写与识读器通信程序

标

知识目

掌握网络接口与识读器通信程序的编写方法

标

能力训练场地

多媒体计算机，投影，RFID设备

素材、器材

了解网络接口、套接字

知识、能力重点

掌握网络接口与识读器通信程序的