RFID课程实践实训报告

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2023年12月16日发(作者：)

目 录

第一章 RFID基本知识 ··································································································· 1

1.1 RFID概念及原理 ······························································································ 1

1.1.1 概念 ····································································································· 1

1.1.2 组成 ····································································································· 2

1.1.3 工作原理 ······························································································· 2

1.2 RFID分类 ······································································································· 4

1.3 RFID系统的应用 ······························································································ 7

第二章 学生管理系统硬件设计 ······················································································· 9

2.1 系统框图（组成） ···························································································· 9

2.2 各部分选择及作用 ···························································································· 9

2.3 系统组网 计算机组网 ····················································································· 10

第三章 学生管理系统软件设计 ····················································································· 11

3.1 数据库开发软件介绍 ······················································································· 11

3.1.1 Access数据库 ······················································································ 11

3.1.2 Visual Basic软件 ··············································································· 11

3.2软件结构（功能） ··························································································· 11

3.2.1 Access数据库软件结构 ·········································································· 11

3.2.2 VB软件结构 ························································································· 12

3.3 功能实现 ······································································································ 13

第四章 总结 ············································································································ 15

参考文献： ··············································································································· 16

第一章 RFID基本知识

1.1 RFID概念及原理

1.1.1 概念

RFID 是Radio Frequency Identification 缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID

射频识别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。此外，储存的信息量也非常大。

图1.1-1：传统条形二维码标签

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1.1.2 组成

射频识别（RFID)系统因应用不同其组成也会有所不同，但基本都是由电子标签、读写器和天线这三大部分组成。RFID系统的基本组成如图1.1-2所示：

图1.1-2：RFID系统组成

标签(Tag)： 由耦合元件及芯片组成(有源标签还需要电池和传感器等) ，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。

读卡器(Reader)：也称读写器等，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。如果是有源电子标签，读卡器也可以同时是一个无线网关，能够将有源标签节点收集的数据，通过低功耗网络，传输到物联网和互联网。

1.1.3 工作原理

RFID 技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

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图1.1-3：RFID工作原理

以 RFID 卡片读卡器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成，电感偶合(Inductive Coupling) 及反向散射偶合(Backscatter Coupling)两种，一般低频的RFID 大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。

图1.1-4：电感耦合 图 1.1-5：电磁反向散射耦合

近距离(LF，HF)： 电感耦合，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。

远距离(UHF，microwave)：电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。

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一套完整 RFID系统，由读卡器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动 Transponder 电路将内部的数据送出，此时Reader 便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。

图1.1-6：RFID传输原理

1.2 RFID分类

RFID系统的分类方法很多，常用的分类方法有按照频率分类、按照供电方式分类、按照耦合方式分类、按照技术方式分类、按照信息存储方式分类、按照系统档次分类和按照工作方式分类等。RFID系统常用的分类方式如下：

1、按照频率分类

RFID 按应用频率不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW)，相对应代表性频率分别为：低频135KHz 以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G~5.8G。

RFID 主要频段分类：

表1.2-1：RFID频段分类

2、按照供电方式分类

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RFID 按照能源供给方式分为无源RFID 标签(Passive Tag，无源标签或被动标签)，有源RFID(Active Tag，有源标签或主动标签)，以及电池协助的无源RFID 标签。

无源RFID标签：价格很低，但是无需要电池，有源RFID 可以提供更远的读写离，但是需要电池供电。

有源RFID标签: 由于有电池供电和功能较强的微控制器和无线单片机，所以可以实现更大范围的传感器数据监测和数据采集，也可以通过ZigBee、Wi-Fi、GPRS/3G 等技术实现网状网络，延伸标签的范围，是RFID 技术一个非常重要的发展方向。

3、按照耦合方式分类

读写器与电子标签采用非接触式通信方式，电子标签通过无线电波与读写器进行数据交换，根据耦合方式、工作频率和作用距离的不同，无线信号传输分电感耦合方式和电磁反向散射方式两种。

电感耦合方式: 读写器与电子标签之间的射频信号传递位变压器模型，电磁能量通过高频交变磁场实现耦合，该系统依据的是法拉第电磁感应定律。

电磁反向散射方式:读写器与电子标签之间的射频信号传递位雷达模型。读写器发射出去的电磁波碰到电子标签后，电磁波被反射，同时携带回电子标签的信息，该系统依据的是电磁波空间辐射原理。

4、按照技术方式分类

按照读写器读取电子标签数据的技术实现方式，射频识别系统可以分为主动广播式、被动倍频式和被动反射调制式3种方式。

主动广播式: 是指电子标签主动向外发射信息，读写器相当于只收不发的接收机。在这种方式中，电子标签采用有源工作方式，电子标签用自身的射频能量主动发送数据，这种方式的优点是电能充足、工作可靠性高、信号传送距离远，缺点是标签的使用寿命受到限制、产生电磁污染、保密性差。

被动式: 电子标签内部不带电池，要靠外界提供能量才能正常工作。被动式电子标签是指读写器发射查询信号，电子标签被动接收。被动式电子标签具有长久的使用期，常常用于标签信息需要频繁读写的地方，并且第 5 页 共16 页

支持长时间数据传输和永久性数据存储。被动倍频式是指电子标签返回读写器的频率是读写器发射频率的2倍，读写器发射和接受载波占用2个频点。

被动反射调制式: 依旧是读写器发射查询信号，电子标签被动接受，但此时电子标签返回读写器的频率，与读写器发射频率相同。

5、按照保存信息方式分类

电子标签保存信息的方式有只读式和读写式两种，具体分为如下4中形式。

只读电子标签： 这是一种最简单的电子标签，电子标签内部职员只读存储器（Random Only Memory,ROM)，在集成电路生产时，电子标签内的信息即以只读内存工艺模式注入，此后信息不能更改。

一次写入只读电子标签：内部只有ROM和随机存储器（Random Access Memory,RAM).ROM用于存储发射器操作系统程序和安全性要求较高的数据，它与内部的处理器或逻辑处理单元完成操作控制功能。这种电子标签与只读电子标签相比，可以写入一次数据，标签的表示信息可以在标签制造过程中由制造商写入，也可以由用户自己写入，但是一旦写入，就不能更改了。

现场有线可改写式： 这种电子标签比较灵活，用户可以通过访问电子标签的存储器进行读写操作，电子标签一般将需要保存的信息写入其内部存储区，改写时需要采用编程器或写入器，改写过程中必须为电子标签供电。

现场无线可改写式： 这种电子标签类似于一个小的发射接收系统，电子标签内保存的信息业位于其内部存储区，电子标签一般为有源类型，通过特定的改写指令用无线方式改写信息。一般情况下，改写电子标签数据所需的时间为秒级，读取电子标签数据所需的时间为毫秒级。

6、按照系统档次分类

按照存储能力、读取速度、读取距离、供电方式和密码功能等的不同，射频识别系统分为低档系统、中档系统和高档系统。

低档系统: 一般电子标签存储的数据量较小，电子标签内的信息只能读取，不能更改。

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中档系统：数据存储量较大，数据可以读取也可以写入，是带有可写数据存储器的射频识别系统。

高档系统：一般带有密码功能，电子标签带有微处理器，微处理器可以实现密码的复杂验证，而且密码验证可以在合理的时间内完成。

7、按照工作方式分类

射频识别系统的基本工作方式有3种，分为全双工工作方式、半双工工作方式以及时序工作方式。

全双工半双工工作方式： 全双工表示电子标签与读写器之间可以在同一时刻互相传送信息；半双工表示电子标签与读写器之间可以双向传送信息，但在同一时 刻只能向一个方向传送信息。

时序工作方式： 读写器辐射的电磁场段时间周期性的断开，这些间隔被电子标签识别出来，并被用于从电子标签到读写器的数据传输。其实，这是一种典型的雷达工作方式。时序方法的缺点是：在读写器发送间歇时，电子标签的能量供应中断，这就必须通过装入足够大的辅助电容器或辅助电池进行补偿。[6]

1.3 RFID系统的应用

现在RFID已经应用于制造、物流和零售等领域，RFID的产品种类十分丰富。展望未来，我相信RFID将掀起一场新的技术革命，随着技术的不断进步，当RFID电子标签的价格降到5美分时，射频识别技术将会取代条形码技术，成为我们日常生活的一部分。目前RFID的应用领域如下：

（1）、制造领域。主要用于生产数据的实时监控、质量追踪和自动化生产等。

（2）、零售领域。主要用于商品的销售数据实时统计、补货和防盗等。

（3）、物流领域。主要用于物流过程中的获取追踪、信息自动采集、仓储应用、

港口应用和邮政快递等。

（4）、医疗领域。主要用于医疗器械管理、病人身份识别和婴儿防盗等。

（5）、身份识别领域。主要用于电子护照、身份证和学生证等各种电子证件。

（6）、军事领域。主要用于弹药管理、枪支管理、物资管理、人员管理和车辆

识别与追踪等。

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（7）、防伪安全领域。主要用于贵重物品（烟、酒、药品）防伪、票证防伪、汽车防盗和汽车定位等。

（8）、资产管理领域。主要用于贵重、危险性大、数量大且相似性高的各类资产管理。

（9）、交通领域。主要用于不停车缴费、出租车管理、公交车枢纽管理、铁路机车识别、航空交通管制、旅客机票识别和行李包裹追踪等。

（10）、食品领域。主要用于水果、蔬菜生长和生鲜食品保鲜等。

（11）、图书领域。主要用于书店、图书馆和出版社的书籍资料管理等。

（12）、动物领域。主要用于畜牧牲口、驯养动物和宠物识别管理等。[11]

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第二章 学生管理系统硬件设计

2.1 系统框图（组成）

射频识别（RFID)系统因应用不同其组成也会有所不同，但基本都是由电子标签、读卡器和天线这三大部分组成。RFID系统的基本组成如图2.1所示：

图2.1 RFID系统基本组成

2.2 各部分选择及作用

1.电子标签：

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。此外，储存的信息量也非常大。

2. 读卡器：

RFID读卡器是一种能阅读电子标签数据的自动识别设备。RFID射频识别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。

3.天线：

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RFID标签天线是RFID电子标签的应答器天线，是一种通信感应天线。一般与芯片组成完成的RFID电子标签应答器。RFID标签天线由于材质与制造工艺不同，分为金属蚀刻天线、印刷天线、镀铜天线等几种。

4.计算机系统：

通过网线接受标签数据，并对数据进行分析和处理

2.3 系统组网 计算机组网

通过RFID系统组网，标签进入磁场后，接收阅读器天线发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号；阅读器读取信息并解码后，送至计算机信息系统进行有关数据处理。

RFID系统组网如图2.3所示：

图2.3 RFID系统组网

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第三章 学生管理系统软件设计

3.1 数据库开发软件介绍

3.1.1 Access数据库

Microsoft Office Access是微软把数据库引擎的图形用户界面和软件开发工具结合在一起的一个数据库管理系统。它是微软OFFICE的一个成员, 在包括专业版和更高版本的office版本里面被单独出售。2012年12月4日,最新的微软Office

Access 2013在微软Office 2013里发布,微软Office Access 2010 是前一个版本。

MS ACCESS以它自己的格式将数据存储在基于Access Jet的数据库引擎里。它还可以直接导入或者链接数据(这些数据存储在其他应用程序和数据库)。

软件开发人员和数据架构师可以使用Microsoft Access开发应用软件,“高级用户”可以使用它来构建软件应用程序。和其他办公应用程序一样，ACCESS支持Visual Basic宏语言,它是一个面向对象的编程语言,可以引用各种对象，包括DAO(数据访问对象),ActiveX数据对象,以及许多其他的ActiveX组件。可视对象用于显示表和报表，他们的方法和属性是在VBA编程环境下，VBA代码模块可以声明和调用Windows操作系统函数。

3.1.2 Visual Basic软件

VB（Visual Basic编程语言） 即 Visual Basic 。

Visual Basic是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。从任何标准来说，VB都是世界上使用人数最多的语言——不仅是盛赞VB的开发者还是抱怨VB的开发者的数量。它源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。

3.2软件结构（功能）

3.2.1 Access数据库软件结构

Access2007默认情况下有以下4个功能区，每个功能区根据命令的作用又分为多个组。

开始

“开始”功能区中包括视图、剪贴板、字体、格式文本、记录、排序和筛选、查找、中文简繁转换8个分组，用户可以在“开始”功能区中对Access2007进行操作例如复制粘贴数据、修改字体和字号、排序数据等。

创建

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“创建”功能区中包括表、窗体、报表、其他和特殊符号5个分组，“创建”功能区中包含的命令主要用于创建Access2007的各种元素。

外部数据

“外部数据”功能区包括导入、导出、收集数据、SharePoint列表4个分组，在“外部数据”功能区中主要对Access2007以外的数据进行相关处理。

数据库工具

“数据库工具”功能区包括宏、显示/隐藏、分析、移动数据、数据库工具5个分组，主要针对Access2007数据库进行比较高级的操作。

除了上述4中功能区之外，还有一些隐藏的功能区默认没有显示。只有在进行特定操作时，相关的功能区才会显示出来。例如在执行创建表操作时，会自动打开“数据表”功能区。

3.2.2 VB软件结构

一个应用程序实际上是使计算机完成特定任务的指令集。应用程序的结构就是指组织指令的方法，也就是指令存放的位置以及它们的执行顺序。应用程序越复杂，对结构的要求也就越明显。而且如何在一个大的应用程序中快速查找特定指令，程序的指令也起着重要的作用。

VB的代码存储在模块中。在VB中提供了三种类型的模块：窗体模块、标准模块和类模块。

简单的应用程序可以只有一个窗体，所用的程序都驻留在窗体模块中，而当应用程序庞大复杂时，就要另外附加窗体。最终可能有几个窗体中有一些共同都要执行的代码，为了在两个窗体中不产生重复代码，可创建一个独立的模块，用它实现代码公用。该独立模块即是标准模块。此外还可以建立包含共享代码与数据的类模块。

每个标准模块、类模块和窗体模块可包含：

声明。 可将常数、类型、变量和动态链接库（DLL）过程的声明放在窗体、类或标准模块的声明部分。每个模块只有一个声明部分。

过程。每个模块可有多个过程，过程是划分VB代码的最小单元，每个过程是一个可执行的代码片段。VB中主要有事件过程、子过程、函数过程或者属性过程等。

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3.3 功能实现

VB软件与Access软件的综合运用，实现了添加、删除、查询及退出功能的实现。其功能的实现如图3.3所示：

图3.3

各部分功能所用的程序代码如下：

(1) 添加模块：

Private Sub Command4_Click ()

str1$ = "输入新的纪录"

str2$ = MsgBox(str1$, vbOKCancel, "添加纪录") '显示[添加纪录]消息框'

If str2$ = vbOK Then '单击[确定]按钮，执行下面的代码

us '使Text1文本框获得输入焦点

学生档案. '添加新的纪录字段'

End If

End Sub

(2)删除模块：

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Private Sub Command2_Click ()

str1$ = "您确定要删除一条纪录吗？"

str2$ = MsgBox(str1$, vbOKCancel, "删除纪录")

If str2$ = vbOK Then

学生档案.

学生档案.xt

End If

End Sub

(3)查找模块：

Private Sub Command3_Click ()

Prompt$ = "输入完整姓名"

SearchStr$ = InputBox(Prompt$, "查找姓名")

学生档案. = "姓名"

学生档案. "=", SearchStr$

If 学生档案.h Then

MsgBox ("对不起，不能发现查找的姓名")

学生档案.rst

End If

End Sub

(4)退出模块：

Private Sub Command1_Click ()

End

End Sub

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第四章 总结

通过为期一周的RFID实训，让我学到了很多实际知识。让我对RFID技术的认识，从书本走到了实践，对RFID技术的学习有了更强的动力！

首先，这次实训不仅让我们对RFID技术有了更深的认识，而且让我们学到了ACCESS数据库和VB编程的一些基本用法。在基于RFID技术的基础上，学会了运用ACCESS数据库和VB编程共同组建管理系统。

其次，通过这次的实训，我们不仅巩固了以前所学过的知识，而且我们的学习能力，也有了新的提高，加强了自己独立思考和动手的能力。总的来说，对自己有一定的提升，实训时同学们一起学习，一起跟着老师的步伐，将理论运用于实践。这不同于学校平时的学习，因为它更加贴近实际操作的能力，对以后工作也会有所帮助，为我们更快地加入工作提供了很好的基础。给我们提供这种学习的方式，体验这种方式带来的思维的转变，在老师的指导下，让我们的知识和技能又上了一个台阶。

总之，课程实训让我们从知识到实践得到更近一步的提高，让我们收获了很多！

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参考文献：

[1]沈阳.基于射频识别技术结账系统设计[R].沈阳工业大学.

[2]王文珍，张成利.超市智能库架管理系统设计[A]. 武汉市信息产业局,2008.

[3]赵军辉，射频识别技术与应用[M].北京：机械工业出版社，2008

[4]游站清，李苏剑，等.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

[5]刘岩. RFID通信测试技术与应用[M].北京：人民邮电出版社，2010

[6]周晓光，王晓华.射频识别（RFID）技术原理与应用实例[M].北京：人民邮电出版社.2006.

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