基于RFID的身份识别认证系统.docx

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基于RFID的身份识别认证系统

摘要

射频识别（RFID:

RadioFrequencyIdentification）技术，是一种利用射频信号和电感耦合实现识别目标的技术。

同时，该技术也利用电感耦合实现基站和标签之间的数据传输。

射频标签是非接触的、读写速度快、功耗低，该标签可读写、可存储大量数据，同时具有难以伪造和智能性较高等优点而得到社会各领域的广泛使用。

本文的目的是设计一款基于TX125的专用读卡器。

该读卡模块采用125KHz射频基站。

当有卡靠近模块时，模块会以UART方式输出卡号。

本读卡器可以与PC机、非接触式IC卡构成整个读写系统。

本文概括的介绍了RFID系统的基本概念、基本工作原理和相关标准。

设计了一种采用RFID技术的智能系统，能够快速确认人员的真实身份的智能识别系统。

当使用者进入此系统的检测范围时，系统会自动获取身份信息确定该使用者是不是合法用户。

关键字：

射频识别技术；射频标签；IC卡；TX125；智能

Abstract

RFID（RadioFrequencyIdentification）technologyisatechnologythatincorporatestheusingofradiofrequencysignalandelectricalinductancecouplingtouniquelyidentifyanobject.Also,RFIDtechnologyusestheelectricalinductancecouplingtoaccomplishdatatransmissionbetweenthebasestationandtags.Radiofrequencylabelsarenon-contact,readandwritespeed,lowpowerconsumption,thetagscancontainlargeamountsofdata,difficulttobecounterfeitedandhigherintelligenceetc,whichmakeittobewidespreadusedinsociety.

ThispaperistodesignadedicatedreaderbasedonTX125.Thecardmoduletousethe125KHzradiofrequencybasestation.Whenhasthecardapproachesthemodule,themodulebytheUARTwayoutputcardnumber.ThereaderworkswithPC,non-contactICcardconstitutetheentireread-writesystem.

Inthispaper,thebasictheory,fundamentaloperatingprinciplesandrelatedstandsofRFIDsystemareintroduced.DesignedauseofRFIDintelligencesystem，cancertificationquicklyconfirmthatthestaffofthetrueidentifyofintelligentsystem.Whenusersenterthesystemforthedetectionrange,thesystemwillautomaticallyobtainidentityinformationtoidentifythepersonusingthemisnotalegitimateusers.

Keywords:

RFID;RadioFrequencyLabel;ICCard;TX125;Intelligent

1绪论

1.1射频识别（RFID）背景

近几十年来，无线通信技术得到了迅速发展和广泛应用，极大的推动了社会的发展和进步。

RFID作为无线通信和自动识别技术的一种完美结合，被认为是21世纪最有前途的IT技术之一。

从此，RFID开始成为全球学术界，工业界和有关组织所关心的一个新优点。

目前我国拥有产品门类最为齐全的装备制造业，又是全球最重要的生产加工基地和消费市场，已经成为世界第二大贸易国。

这些都为我国RFID产业与应用的发展提供了巨大的市场空间，带来了难得的发展机遇，RFID技术与应用比将成为我国信息产业和信息化建设的一个新机遇，并成为国民经济新的增长点[1]。

今天被公认为21世纪最有前途的RFID，并不是一项新的技术。

最初，RFID技术在第二次世界大战期间，在空中作战行动中用于进行敌我识别，但是由于技术和成本的原因，RFID技术一直没得到广泛的应用。

到90年代，RFID技术进入了广泛的行业应用阶段，RFID技术的标准化也日益得到重视。

从此。

RFID技术开始稳步发展，其产品种类也更加丰富，应用成本也开始下降，RFID技术开辟出发展的全新格局。

由RFID技术引发的变革，催生了RFID这一朝阳产业。

来自全球多家市场咨询公司的数据均对RFID产业的未来给予了肯定：

国际知名咨询公司埃森哲的一份调查报告称，对RFID的投资会带来高额回报；In-Sat公司也在其研究中预测，到2009年，全球的电子标签的销售收入将增长到28亿美元。

在新兴的，有着广阔发展前景的RFID产业面前，相信任何一家企业也无法坐视不理。

RFID成功的将射频识别技术和IC技术结合起来，视频读写器能通过无线方式传输能量和数据，解决了卡内能量来源和非接触式信息交换两大难题。

RFID的特点是利用无线电波来传输信息，不受空间限制，可快速的进行物品追踪和数据交换，通过对多种状态下的目标进行非接触式的信息采集，可对其自动化管理。

由于RFID技术免除了人工干预，节省了大量人力的同时可极大提高工作效率，在将读写器嵌入到不同的应用背景中形成系统后，有着巨大的潜力。

在安全防御领域，使用集成了控制电路和声光报警等外设的集成RFID读写器主要应用有门禁保安、汽车防盗、电子物品监视系统。

在智能门禁应用中，集成读写器由射频读写模块，门禁控制器忽然RS485通信模块组成，与管理计算机相连，可实现多入口的门禁控制。

在工业生产领域，将RFID技术用于生产自动化，在生产流水线的每个工作点处放置集成了LCD液晶显示和存储器的集成RFID读写器系统，可以为用户定制型产品的复杂生产过程提供简化的解决方案。

该类型读写器可以重复读写产品部件上的射频卡，卡上带有产品所需的所有部件的要去，通过LCD显示，指导装配工人的工作。

实现自动控制、监视，提高生产率，改进生产方式，节约了成本。

RFID技术在医疗上的应用可以用植入的医用射频读写器来实现。

例如，青光眼是因为两眼间的眼压不断增加引起的，而导致患者失明的不仅仅是眼压的绝对值，更多的是眼压的波动。

因此，可将带有电容压力传感器的特制标签植入患者的眼中，用内置于眼镜上的微型读写器系统来定时检测患者的眼压，并通过信号与手持机通信，利于提高医疗保健的品质。

在数据管理和统计领域，如在多人参赛的运动项中，运动计时需要同时处理的数据量大且要求计时准确不能有任何差错，应用集成有无线通信模块上网RFID读写器系统进行计时时，能同时识别记录大量数据，通过无线通信模块能向数据库提供实时结果，从根本上消除人工计时带来的偏差。

由于金融电子领域的应用比较复杂，所以对读写器的处理速度、程序存储量、数据存储容量等的要求也很高，基于单片机的读写器已经不能满足要求，从而出现了基于ARM并集成了键盘、LCD的人机交互界面的读写器系统。

例如在目前我国很多大中城市已经开始推行的城市“一卡通”工程中，采用该类型的读写器可以进行卡检测、票卡读写、退卡控制等功能。

通过人机交互界面，还可以使持卡人进行余额查询、历史交易明细查询等业务。

另外，该类型读写器还可以向上层应用程序提供二次软件开发的平台，已从整体上形成了智能化较高的读写器系统[2]。

1.2课题要求及任务

（1）技术要求。

采用单片机控制技术、RFID技术和数据库管理技术设计基于RFID技术的识别认证系目的提高幼儿园的智能化、人性化管理水平。

加强对家长的身份识别，实现幼儿的安全接送管理，预防犯罪分子假冒家长进行犯罪活动。

（2）总体要求。

①绘制系统原理电路图；

②制定编写设计方案，完成详细完整的程序清单和注释；

③写致谢信。

④对在完成以上文件过程所进行的有关步骤如设计思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出说明，并对所完成的设计作出评价，对自己整个设计工作中经验教训，总结收获。

（3）主要任务。

系统拟实现的功能是，幼儿在入园时，幼儿家长需注册、领卡。

幼儿园把幼儿和家长的有关信息存入系统数据库，并通过发卡注册终端把所发接送卡与注册信息进行绑定，以方便后续管理。

家长在接送孩子时，只要在呼叫刷卡终端上刷卡，孩子的姓名就会显示在所在班级的信息显示屏上，班级教师便会准确的将孩子送到儿童家长手中或把孩子接入班级。

（4）编程是本次工程实践的重要环节。

软件编程任务主要包括以下几点：

①编写、调试蜂鸣器并进行软硬件联调；

②编写、调试对tx125模块的读卡及判断；

③编写、调试LED扫描程序并进行软硬件联调。

1.3RFID技术的发展状况

从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型（初级与次级之间的能量传递及信号传递），在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型（雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机）。

1948年哈里•斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。

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年奠定了射频识别技术的理论基础。

1950-1960年：

早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。

1960-1970年：

射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。

1970-1980年：

射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。

出现了一些最早的射频识别应用。

1980-1990年：

射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。

1990-2000年：

射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别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，射频识别产品种类更加丰富，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，射频识别技术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射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用[3]。

特别值得一提的是在1998年美国麻省理工学院的DavidBrock博士和SanjaySarma教授在喝咖啡聊天时，谈及物品自动识别技术手段问题时产生的从系统的角度来解决物品自动识别问题的灵感，由此导致了供应链中物品自动识别概念的一次革命，并最终在1999年10月1日正式创建Auto-IDCenter非盈利性的开发组织。

Auto-IDCenter诞生后，迅速提出了产品电子代码EPC（ElectronicProductCode）的概念以及物联网的概念与构架，并积极推进有关概念的基础研究与实验工作。

可以说，