物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和標識

第3章物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與標識

嵌入式系統(tǒng)3.1傳感器3.2RFID

3.3第1頁3.1嵌入式系統(tǒng)3.1.1嵌入式系統(tǒng)概念3.1.2嵌入式系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用3.1.3嵌入式系統(tǒng)組成第2頁嵌入式系統(tǒng)被描述為：以應(yīng)用為中心，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功效、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格綜合性需要計算機系統(tǒng)。它由嵌入式硬件和嵌入式軟件兩部分組成。嵌入式操作系統(tǒng)位于硬件和應(yīng)用軟件之間，為上層應(yīng)用提供基礎(chǔ)服務(wù)，是嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵和靈魂。第3頁3.1.1嵌入式系統(tǒng)概念

依據(jù)IEEE定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機器和設(shè)備運行裝置”。這主要是從應(yīng)用上加以定義，從中能夠看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件綜合體。第4頁不過上述定義并不能充分表達出嵌入式系統(tǒng)精華，當前國內(nèi)一個普遍被認同定義是：以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功效、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求專用計算機系統(tǒng)。第5頁

簡單地說，嵌入式系統(tǒng)集系統(tǒng)應(yīng)用軟件與硬件于一體，類似于PC中BIOS工作方式，含有軟件代碼小、高度自動化、響應(yīng)速度快等特點，尤其適合于要求實時和多任務(wù)體系。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是可獨立工作“器件”。我們可從以下幾方面來了解上述嵌入式系統(tǒng)定義。第6頁（1）嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合，它含有很強專用性，必須結(jié)合實際系統(tǒng)需求進行合理裁剪利用。嵌入式系統(tǒng)和詳細應(yīng)用有機地結(jié)合在一起，它升級換代也是和詳細產(chǎn)品同時進行，所以嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場，含有較長生命周期。第7頁（2）嵌入式系統(tǒng)是將先進計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)和各個行業(yè)詳細應(yīng)用相結(jié)合后產(chǎn)物。這一點就決定了它必定是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不停創(chuàng)新知識集成系統(tǒng)。第8頁（3）嵌入式系統(tǒng)必須依據(jù)應(yīng)用需求對軟硬件進行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)功效、可靠性、成本、體積等要求。為了提升執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中軟件普通都固化在存放器芯片或單片機本身中，而不是存放于磁盤等載體中。第9頁

（4）嵌入式系統(tǒng)本身不具備自主開發(fā)能力，設(shè)計完成以后用戶通常也是不能對其中程序功效進行修改，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。實際上，凡是與產(chǎn)品結(jié)合在一起含有嵌入式特點控制系統(tǒng)都能夠叫嵌入式系統(tǒng)?，F(xiàn)在人們講嵌入式系統(tǒng)時，某種程度上指近些年比較熱門含有操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)。

第10頁3.1.2嵌入式系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)至今已經(jīng)有30多年歷史了，嵌入式技術(shù)也歷經(jīng)了幾個發(fā)展階段。進入20世紀90年代后，以計算機和軟件為關(guān)鍵數(shù)字化技術(shù)取得了迅猛發(fā)展，不但廣泛滲透到社會經(jīng)濟、軍事、交通、通信等相關(guān)行業(yè)，而且深入到家電、娛樂、藝術(shù)、社會文化等各個領(lǐng)域，掀起了一場數(shù)字化技術(shù)革命。縱觀嵌入式技術(shù)發(fā)展，大致經(jīng)歷了以下4個階段。第11頁

（1）第一階段是以單芯片為關(guān)鍵可編程控制器形式系統(tǒng)，同時含有與監(jiān)測、伺服、指示設(shè)備相配合功效。這種系統(tǒng)普通沒有操作系統(tǒng)支持，經(jīng)過匯編語言編程對系統(tǒng)進行直接控制。這一階段系統(tǒng)主要特點是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功效都相對單一；處理效率較低；存放容量較??；幾乎沒有用戶接口。第12頁（2）第二階段是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為關(guān)鍵嵌入式系統(tǒng)。這一階段系統(tǒng)主要特點是：CPU種類繁多，通用性比較弱；系統(tǒng)開銷小，效率高；操作系統(tǒng)含有一定兼容性和擴展性；應(yīng)用軟件較專業(yè)，用戶界面不夠友好；系統(tǒng)主要用來控制系統(tǒng)負載以及監(jiān)控應(yīng)用程序運行。第13頁

（3）第三階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標志嵌入式系統(tǒng)。這一階段系統(tǒng)主要特點是：嵌入式操作系統(tǒng)能運行于各種不一樣類型微處理器上，兼容性好；操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高，而且含有高度模塊化和擴展性；具備文件和目錄管理、設(shè)備支持、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功效；含有大量應(yīng)用程序接口（API），開發(fā)應(yīng)用程序簡單；嵌入式應(yīng)用軟件豐富。第14頁

（4）第四階段是以基于Internet為標志嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在快速發(fā)展階段。當前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，但伴隨Internet發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益親密，嵌入式設(shè)備與Internet結(jié)合代表著嵌入式技術(shù)真正未來，也為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。第15頁

早期嵌入式系統(tǒng)只是為了實現(xiàn)一些特定功效，使用一個循環(huán)控制程序?qū)ν饨缯埱筮M行處理。不可否定，這對于簡單系統(tǒng)而言是足夠，不過當我們系統(tǒng)變得日漸復(fù)雜龐大時候，假如要增添一項功效時候，很可能不得不重新進行系統(tǒng)設(shè)計，這無疑會增加開發(fā)成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。使用這種方式開發(fā)規(guī)模較大、功效復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)是不可想象。

第16頁20世紀80年代早期嵌入式操作系統(tǒng)出現(xiàn)使得快速便捷地開發(fā)規(guī)模較大嵌入式系統(tǒng)成為現(xiàn)實，自這一時期開始就出現(xiàn)了各種各樣商用嵌入式操作系統(tǒng)，從而形成了當前各種形式商用嵌入式操作系統(tǒng)百家爭鳴局面?；谇度胧讲僮飨到y(tǒng)之上系統(tǒng)才能夠真正符合嵌入式系統(tǒng)定義中軟件可裁剪、功效可擴展、高可靠性等特征。第17頁后PC時代是一個真實階段，而且是一個能夠預(yù)測時代。嵌入式系統(tǒng)就是與這一時代緊密相關(guān)產(chǎn)物，它將拉近人與計算機距離，形成一個人機友好工作與生活環(huán)境。嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用數(shù)量上遠遠超出了各種通用計算機系統(tǒng)第18頁嵌入式系統(tǒng)是將計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個行業(yè)詳細應(yīng)用相結(jié)合后產(chǎn)物，這一點就決定了它必定是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不停創(chuàng)新知識集成系統(tǒng)。第19頁

縱觀嵌入式系統(tǒng)發(fā)展過程，能夠看出嵌入式系統(tǒng)由簡單無操作系統(tǒng)循環(huán)控制程序向含有強大功效基于操作系統(tǒng)方向發(fā)展，從獨立系統(tǒng)向基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展。在近期物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中，智能傳感器芯片技術(shù)和嵌入式軟件技術(shù)是兩個重點發(fā)展方向，這與嵌入式系統(tǒng)發(fā)展更是息息相關(guān)，面向應(yīng)用SoC芯片和嵌入式軟件是未來嵌入式系統(tǒng)發(fā)展重點。第20頁

簡單講，物聯(lián)網(wǎng)是物與物、人與物之間信息傳遞與控制，能夠了解為以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)智能終端網(wǎng)絡(luò)化。有些人認為，物聯(lián)網(wǎng)就是基于互聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)。從另一個角度也能夠說，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生是嵌入式系統(tǒng)高速發(fā)展必定產(chǎn)物，更多嵌入式智能終端產(chǎn)品有了聯(lián)網(wǎng)需求，催生了物聯(lián)網(wǎng)這個概念。第21頁當前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在物聯(lián)網(wǎng)中開始應(yīng)用，比如MSP430單片機上開發(fā)實現(xiàn)無線抄表模塊、基于ARM/Linux開發(fā)平臺和各種家庭傳感單元實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)。未來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層次愈加豐富和復(fù)雜，物聯(lián)網(wǎng)將成為嵌入式系統(tǒng)新應(yīng)用領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)將成為基礎(chǔ)性物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。第22頁3.1.3嵌入式系統(tǒng)組成

嵌入式系統(tǒng)是計算機軟件和硬件綜合體，可涵蓋機械或從屬裝置，所以嵌入式系統(tǒng)能夠籠統(tǒng)地分為硬件和軟件兩部分。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上分，嵌入式系統(tǒng)構(gòu)架能夠分成4個部分：處理器、存放器、輸入輸出（I/O）和軟件，如圖3-1所表示。第23頁圖3-1嵌入式系統(tǒng)組成第24頁

嵌入式系統(tǒng)硬件部分包含處理器/微處理器、存放器及外設(shè)器件和I/O端口、圖形控制器等。嵌入式系統(tǒng)有別于普通計算機處理系統(tǒng)，它不具備像硬盤那樣大容量存放介質(zhì)，而大多使用EPROM、EEPROM或閃存（FlashMemory）作為存放介質(zhì)。第25頁

嵌入式系統(tǒng)軟件部分包含操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件決定了系統(tǒng)運作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用軟件與系統(tǒng)硬件交互。多數(shù)嵌入式設(shè)備應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)都是緊密結(jié)合，這也是嵌入式系統(tǒng)和通用PC系統(tǒng)主要區(qū)分之一。下面分別介紹嵌入式處理器與嵌入式操作系統(tǒng)。第26頁1．嵌入式處理器嵌入式系統(tǒng)由軟件和硬件兩個部分組成，從硬件角度來說，嵌入式處理器是嵌入式硬件中最關(guān)鍵部分。第27頁嵌入式處理器與通用型處理器最大不一樣是嵌入式處理器大多工作在為特定用戶群設(shè)計系統(tǒng)中，它通常都含有功耗低、體積小、集成度高等特點，能夠把通用處理器中許多由板卡完成任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計趨于扁平化，增強了設(shè)備可移動性能，和網(wǎng)絡(luò)耦合也越來越緊密。第28頁區(qū)分嵌入式處理器一個主要指標就是“位數(shù)”，即處理器處理二進制數(shù)據(jù)寬度。全世界嵌入式處理器品種總量已經(jīng)超出1000種，除了按位數(shù)來劃分外，當前業(yè)界相關(guān)嵌入式處理器分類主要有：嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit，MCU）、嵌入式微處理器（MPU）、嵌入式DSP處理器、嵌入式片上系統(tǒng)（SoC）幾類。第29頁

嵌入式微控制器經(jīng)典代表是單片機，單片機將整個計算機系統(tǒng)集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器普通以某一個微處理器內(nèi)核為關(guān)鍵，芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM/EEPROM、RAM、總線、定時/計數(shù)器、WatchDog、I/O、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、FlashRAM等各種必要功效和外設(shè)。（1）嵌入式微控制器第30頁微控制器是當前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)主流之一。嵌入式微控制器當前品種和數(shù)量最多，比較有代表性包含8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。另外還有如支持USB接口MCU8XC930/931、C540、C541，支持CAN-Bus等眾多專用MCU和兼容系列。第31頁嵌入式微處理器是由通用計算機中CPU演變而來。它特征是含有32位或以上位寬，含有較高性能，當然其價格也對應(yīng)較高。但與計算機處理器不一樣是，在實際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)功效硬件，去除其它冗余功效部分，這么就以最低功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用特殊要求。和工業(yè)控制計算機相比，嵌入式微處理器含有體積小、重量輕、成本低、可靠性高等優(yōu)點。（2）嵌入式微處理器（MicroprocessorUnit，MPU）

第32頁當前主要嵌入式微處理器類型有以下幾個。①ARM/StrongARM②MIPS③68K/ColdFire④PowerPC第33頁

DSP處理器是專門用于信號處理方面處理器，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進行了特殊設(shè)計，使其適合于執(zhí)行數(shù)字信號處理（DigitalSignalProcessing，DSP）算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面數(shù)字信號處理算法正在大量進入嵌入式領(lǐng)域，DSP應(yīng)用正從在通用單片機中以普通指令實現(xiàn)過渡到采取嵌入式DSP處理器來實現(xiàn)。

（3）嵌入式DSP處理器（EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP）

第34頁片上系統(tǒng)（SoC）最大優(yōu)點是實現(xiàn)軟硬件無縫結(jié)合，操作系統(tǒng)代碼模塊能夠直接嵌入處處理器芯片上。各種通用處理器內(nèi)核將作為SoC設(shè)計企業(yè)標準庫，和許多其它嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為VLSI設(shè)計中一個標準器件，用標準VHDL等語言描述，存放在器件庫中。

（4）嵌入式片上系統(tǒng)（SystemonChip，SoC）第35頁2．嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)中軟件部分關(guān)鍵內(nèi)容。其本質(zhì)上也是一個操作系統(tǒng)，但又與普通操作系統(tǒng)有著一定差異。嵌入式操作系統(tǒng)普通都是依據(jù)客戶需求來設(shè)計，以實現(xiàn)專業(yè)特定功效，普通來說，嵌入式操作系統(tǒng)功效是控制系統(tǒng)負載和監(jiān)控應(yīng)用程序。到當前為止，各種各樣嵌入式操作系統(tǒng)可能有幾百種，以下就簡單列舉最慣用幾個。第36頁（1）VxWorks嵌入式操作系統(tǒng)（2）

CLinux（3）紅旗嵌入式Linux（4）RT-Linux（5）Symbian（6）WindowsCE（7）Palm第37頁3.2傳感器3.2.1傳感器概述3.2.2傳感器分類3.2.3傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用第38頁3.2.1傳感器概述

國家標準《傳感器通用術(shù)語》中定義傳感器為：“能感受（或響應(yīng)）要求被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號輸出器件或裝置”。作為一個檢測裝置，傳感器能感受到各種物理量、化學(xué)量、生物量或狀態(tài)量等被測量信息，并能將檢測到信息按一定規(guī)律變換成為電信號或其它所需形式信息輸出，以滿足信息傳輸、處理、存放、顯示、統(tǒng)計和控制等要求。第39頁傳感器組成主要組成部分敏感元件：直接感受被測量對象（普通為非電量），并輸出與被測量對象成確定關(guān)系其它量（普通為電量）元件

轉(zhuǎn)換元件：又稱傳感元件，普通情況下，它不直接感受被測量，而是將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為電量輸出信號調(diào)整與轉(zhuǎn)換電路：把傳感元件輸出電信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、統(tǒng)計、處理和控制有用電信號電路第40頁傳感器組成圖以下：圖3-2傳感器組成傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域與國防領(lǐng)域。當前傳感器正在向高精度、小型化、集成化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，并伴隨物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用將受到深入重視。第41頁（1）按工作原理分類，如表3-1所表示3.2.2傳感器分類

變

換

原

理傳感器舉例變電阻電位器式、應(yīng)變式、壓阻式、光敏式、熱敏式變磁阻電感式、差動變壓器式、渦流式變電容電容式、濕敏式變諧振頻率振動膜式變電荷壓電式變電勢霍爾式、感應(yīng)式、熱電偶式表3-1傳感器按工作原理分類表第42頁（2）按被測量對象分類，如表3-2所表示基本被測量派生被測量基本被測量派生被測量熱工量溫度，熱量，比熱，壓力，壓差，真空度，流量，流速，風(fēng)速物理量粘度，溫度，密度化學(xué)量

氣體（液體）化學(xué)成份，濃度，鹽度機械量位移，尺寸，形狀，力，應(yīng)力，力矩，振動，加速度，噪聲，角度，表面粗糙度生物量心音，血壓，體溫，氣流量，心電流，眼壓，腦電波光學(xué)量光強、光通量傳感器按被測量對象分類表

表3-2

第43頁（3）其它分類方法按工作效應(yīng)分類

按輸出量分類

按能量關(guān)系分類

物理傳感器

化學(xué)傳感器

生物傳感器

模擬式傳感器數(shù)字式傳感器能量轉(zhuǎn)換型傳感器

能量控制型傳感器第44頁1．電阻應(yīng)變式傳感器

電阻式傳感器基本原理是將被測非電量轉(zhuǎn)換成電阻值改變，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路變成電量輸出。將電阻應(yīng)變片粘貼在彈性元件特定表面上，當力、扭矩、速度、加速度及流量等物理量作用于彈性元件時，會造成元件應(yīng)力和應(yīng)變改變，進而引發(fā)電阻應(yīng)變片電阻改變。經(jīng)典傳感器工作原理介紹：第45頁電阻應(yīng)變片工作原理以下

：當金屬絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值將發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為金屬電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬絲電阻相對改變與軸向應(yīng)變成正比關(guān)系，而且滿足下式：是金屬絲應(yīng)變靈敏系數(shù)，理論上在1.8～3.6；

為金屬絲軸向應(yīng)變，式左邊是電阻值相對改變。（2）應(yīng)變片結(jié)構(gòu)（1）應(yīng)變效應(yīng)第46頁（2）應(yīng)變片結(jié)構(gòu)

1——敏感柵，它是應(yīng)變片轉(zhuǎn)換原件2——基底，是將傳感器彈性體應(yīng)變傳遞到敏感柵1中間介質(zhì)3——蓋片，用于保護敏感柵、引線形狀和相對位置4——引線，由用來連接測量導(dǎo)線和粘結(jié)劑等組成。圖3-3應(yīng)變片結(jié)構(gòu)

第47頁2．熱電式傳感器

熱電式傳感器是一個將溫度改變轉(zhuǎn)換為電量改變裝置。它利用敏感元件電參數(shù)隨溫度改變特征，對溫度和與溫度相關(guān)參量進行測量，是眾多傳感器中應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快傳感器之一。第48頁

依據(jù)熱電式傳感器所基于熱電效應(yīng)、熱阻效應(yīng)、熱輻射、導(dǎo)磁率隨溫度改變特征等主要物理原理，按照工作原理將熱電式傳感器劃分為熱電偶、熱敏電阻、PN結(jié)型測溫傳感器、輻射高溫計等幾個類型。熱電式傳感器分類第49頁（1）熱電偶圖3-4熱電偶工作原理圖

第50頁上述兩種不一樣導(dǎo)體組成回路稱為熱電偶，其中導(dǎo)體A、B為熱電極，一個為工作端或熱端（T）；另一個叫自由端或冷端（T0）。將導(dǎo)體兩端分別置于不一樣溫度場中，在導(dǎo)體內(nèi)部，因為熱端自由電子含有較大動能，所以導(dǎo)體內(nèi)部自由電子運動在總體上是由熱端向冷端移動，這么在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生了一個由熱端指向冷端靜電場。該電場阻止電子從熱端向冷端繼續(xù)移動，直到抵達動態(tài)平衡，形成恒定電位差，稱此電位差為溫差電動勢。當兩接點溫度不等（假設(shè)T>T0）時，回路中就會產(chǎn)生電動勢，從而形成熱電流，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。

第51頁

熱電偶是工業(yè)上最慣用溫度檢測元件之一。其優(yōu)點是：測量精度高，因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)影響；測量范圍廣，慣用熱電偶從?50℃至+1600℃均可測量，一些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金、鐵、鎳、鉻），最高可達+2800℃（如鎢、錸）；結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不一樣金屬絲組成，而且不受大小限制，外有保護套管，用起來非常方便。第52頁（1）熱敏電阻

熱敏電阻是利用半導(dǎo)體電阻值隨溫度改變這一特征制成一個熱敏元件。熱敏電阻導(dǎo)電性能主要是由內(nèi)部載流子（電子和空穴）密度和遷移率所決定，當溫度升高時外層電子在熱激發(fā)下，大量成為載流子，使載流子密度大大增加，活動能力加強，從而造成其阻值急劇下降

熱敏電阻主要用作檢測元件和電路元件。第53頁3．光電式傳感器光電式傳感器是利用光電器件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號裝置。光電式傳感器工作時，先將被測量改變轉(zhuǎn)換成為光量改變，然后經(jīng)過光電器件再把光量改變轉(zhuǎn)換為對應(yīng)電量改變，從而實現(xiàn)非電量測量。光電式傳感器關(guān)鍵（敏感元件）是光電器件。第54頁外光電效應(yīng):內(nèi)光電效應(yīng):當光照射在物體上，物體電阻率發(fā)生改變，或產(chǎn)生光生電動勢現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)（光導(dǎo)效應(yīng)），它多發(fā)生于半導(dǎo)體內(nèi)在光線作用下能使電子逸出物體表面現(xiàn)象，稱為外光電效應(yīng)。著名愛因斯坦光電效應(yīng)方程就描述了這一物理現(xiàn)象第55頁光電效應(yīng)器件——光敏電阻

光敏電阻是一個利用光敏感材料內(nèi)光電效應(yīng)制成光電元件。它含有精度高、體積小、性能穩(wěn)定、價格低等特點，被廣泛應(yīng)用在自動化技術(shù)中作為開關(guān)式光電信號傳感器。

光敏電阻對光線十分敏感，它在無光照時，電阻值（暗電阻）很大，電路中電流（暗電流）很小。當光敏電阻受到一定波長范圍光照時，它阻值（亮電阻）急劇減小，電路中電流快速增大。第56頁光敏電阻原理結(jié)構(gòu)圖如，圖3-5圖3-5光敏電阻原理結(jié)構(gòu)圖第57頁光電式傳感器應(yīng)用

光電式傳感器一個應(yīng)用是煙塵濁度監(jiān)測儀。煙道里煙塵濁度是經(jīng)過光在煙道里傳輸過程中改變大小來檢測，假如煙道濁度增加，光源發(fā)出光被煙塵顆粒吸收和折射增加，抵達光檢測器光降低，因而光檢測器輸出信號強弱便可反應(yīng)煙道濁度改變。另外光電式傳感器也應(yīng)用于無觸點式路燈控制電路、光電式轉(zhuǎn)速傳感器、光電式液位傳感器等。第58頁4．磁敏傳感器磁敏傳感器是對磁場參量敏感元器件或裝置，含有把磁物理量轉(zhuǎn)換成電信號功效。在磁敏傳感器中，主要利用是霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)。第59頁磁敏傳感器主要分為三類：

霍爾元件(生產(chǎn)量最大)

磁敏電阻(應(yīng)用范圍很廣泛)

磁敏二極管和三極管(快速發(fā)展起來新型半導(dǎo)體磁敏元件)第60頁（1）霍爾元件

所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中載流子時，產(chǎn)生橫向電位差物理現(xiàn)象。

霍爾效應(yīng)本質(zhì)是：固體材料中載流子在外加磁場中運動時，因為受到洛侖茲力作用而使軌跡發(fā)生偏移，并在材料兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于電流方向電場，最終使載流子受到洛侖茲力與電場斥力相平衡，從而在兩側(cè)建立起一個穩(wěn)定電勢差即霍爾電壓。第61頁沿Z方向加以磁場B沿X方向通以工作電流I則在Y方向產(chǎn)生出電動勢VH這現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。VH稱為霍爾電壓。第62頁將一載流導(dǎo)體置于外磁場中，其電阻會隨磁場改變而改變，這種現(xiàn)象稱磁電阻效應(yīng)，簡稱磁阻效應(yīng)。磁敏電阻是基于磁阻效應(yīng)磁敏元件。（2）磁敏電阻第63頁磁場探測儀位移和角速度檢測器安培計以及磁敏交流放大器磁敏電阻應(yīng)用：第64頁PN結(jié)型磁電轉(zhuǎn)換元件在磁場強度改變下電流也發(fā)生改變輸出信號大靈敏度高工作電流小體積?。?）磁敏二極管第65頁PN結(jié)型磁電轉(zhuǎn)換元件在正、反向磁場作用下，其集電極電流出現(xiàn)顯著改變。能夠用來測量弱磁場、電流、轉(zhuǎn)速、位移等物理量（4）磁敏三極管第66頁5．壓電式傳感器利用一些物質(zhì)壓電效應(yīng)制作當被測量物因為受力而產(chǎn)生改變時，傳感器能夠產(chǎn)生靜電電荷或電壓改變。第67頁

一些介質(zhì)，當沿著一定方向施加力，使之變形，內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在表面上產(chǎn)生符號相反電荷；外力去掉，恢復(fù)不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。

大多數(shù)晶體都含有壓電效應(yīng)，其中石英晶體是性能比很好材料（1）工作原理——壓電效應(yīng)第68頁

壓電式加速度傳感器：它是利用一些物質(zhì)如石英晶體壓電效應(yīng)，在加速度計受振動力作用時，加在壓電元件上力也隨之改變。當被測物振動頻率遠低于加速度計固有頻率時，則力改變與被測加速度成正比

（2）壓電式傳感器應(yīng)用第69頁

壓電式力傳感器：它是利用壓電元件直接實現(xiàn)力電轉(zhuǎn)換傳感器，在拉、壓場所，通常較多采取雙片或多片石英晶片作壓電元件第70頁6．光纖傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比，光纖傳感器有著一系列獨特優(yōu)點它能夠在強電磁干擾、高溫高壓、原子輻射、易爆化學(xué)腐蝕等惡劣條件下使用高靈敏度及低損耗第71頁（1）工作原理第72頁光源發(fā)出光經(jīng)光導(dǎo)纖維進入光傳感元件在光傳感元件中受到周圍環(huán)境場影響而發(fā)生改變光再進入光調(diào)制機構(gòu)，由其將傳感元件測量檢測參數(shù)調(diào)制成幅度、相位、偏振等信息，這一過程也稱為光電轉(zhuǎn)換過程最終利用微處理器如頻譜儀等進行信號處理。第73頁（2）光纖傳感器應(yīng)用光纖傳感器含有強抗干擾性，所以它應(yīng)用范圍很廣，尤其適合用于惡劣環(huán)境?在石油化工系統(tǒng)、礦井、大型電廠等需要檢測氧氣、碳氫化合物、一氧化碳等氣體場所?在環(huán)境監(jiān)測、臨床醫(yī)學(xué)檢測、食品安全檢測等方面。第74頁3.2.3傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)目標首先是檢測和連接全部事物，其次才是確保全部這些事物都有智能。傳感器正是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)對事物感知和檢測功效設(shè)備。第75頁

在物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)典應(yīng)用中，有很多基于傳感器技術(shù)例子?利用傳感器、計算機以及當代無線通信等技術(shù)，對交通動態(tài)信息采集，從而實現(xiàn)對交通實時控制與指揮管理?經(jīng)過布署傳感器節(jié)點，實時對農(nóng)作物進行檢測和管理第76頁第3章物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與標識RFID技術(shù)原理與分類3.3.1RFID電子標簽

3.3.2RFID讀寫器

3.3.3第77頁3.3.1RFID技術(shù)原理與分類1.RFID系統(tǒng)組成2.

RFID系統(tǒng)基本工作原理3.RFID系統(tǒng)特點4.RFID系統(tǒng)分類第78頁1.RFID系統(tǒng)組成

RFID系統(tǒng)是指利用RFID技術(shù)并集識別、傳輸、共享信息等功效于一體智能系統(tǒng)。

RFID讀寫器RFID系統(tǒng)RFID電子標簽中央系統(tǒng)第79頁RFID系統(tǒng)組成

圖3-8RFID系統(tǒng)組成框圖第80頁RFID電子標簽

RFID電子標簽是RFID系統(tǒng)中必備一部分，標簽中存放著被識別物體相關(guān)信息，通常被安置在被識別物體表面上。當RFID電子標簽被RFID讀寫器識別到或者電子標簽主動向讀寫器發(fā)送消息時，標簽內(nèi)物體信息將被讀取或改寫。第81頁RFID電子標簽RFID電子標簽可分為有源標簽和無源標簽兩類，經(jīng)過標簽中是否有電池來區(qū)分。RFID電子標簽包含射頻模塊和控制模塊兩部分:

第82頁RFID電子標簽

(1)射頻模塊經(jīng)過內(nèi)置天線來完成與RFID讀寫器之間射頻通信。(2)控制模塊內(nèi)有一個存放器，它存放著標簽內(nèi)全部信息，而且部分信息能夠經(jīng)過與RFID讀寫器間數(shù)據(jù)交換來進行實時修改。第83頁RFID讀寫器

RFID讀寫器是RFID系統(tǒng)中間部分，它能夠利用射頻技術(shù)讀取或者改寫RFID電子標簽中數(shù)據(jù)信息，而且能夠把這些讀出數(shù)據(jù)信息經(jīng)過有線或者無線方式傳輸?shù)街醒胄畔⑾到y(tǒng)進行管理和分析。

第84頁RFID讀寫器

RFID讀寫器主要功效是讀寫RFID電子標簽中物體信息，它主要包含射頻模塊和讀寫模塊以及其它一些基本功效單元。RFID讀寫器經(jīng)過射頻模塊發(fā)送射頻信號，讀寫模塊連接射頻模塊，把射頻模塊中得到數(shù)據(jù)信息進行讀取或改寫。

第85頁RFID讀寫器RFID讀寫器還有其它硬件設(shè)備，包含電源和時鐘等。電源用來給RFID讀寫器供電，而且經(jīng)過電磁感應(yīng)能夠給無源RFID電子標簽進行供電；時鐘在進行射頻通信時用于確定同時信息。第86頁中央信息系統(tǒng)中央信息系統(tǒng)是對識別到信息進行管理、分析及傳輸計算機平臺。它普通包含一個數(shù)據(jù)庫，存放著全部RFID電子標簽數(shù)據(jù)信息，用戶能夠經(jīng)過中央信息系統(tǒng)查詢相關(guān)RFID電子標簽信息。

第87頁中央信息系統(tǒng)

中央信息系統(tǒng)與RFID讀寫器相連，經(jīng)過讀寫器對電子標簽中數(shù)據(jù)信息讀取或改寫，數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)信息也進行實時更新。中央信息系統(tǒng)普通和互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)相連接，RFID電子標簽中數(shù)據(jù)信息能夠得到大范圍共享，用戶也能夠?qū)崿F(xiàn)遠程操作功效。第88頁2.

RFID系統(tǒng)基本工作原理1．RFID系統(tǒng)工作流程即RFID系統(tǒng)內(nèi)三個部分依次連接起來，完成一次信息傳輸、交換及管理。

第89頁1．RFID系統(tǒng)工作流程首先RFID讀寫器經(jīng)過射頻模塊中天線將無線電載波信號發(fā)射出去，形成讀寫器一個有效識別范圍，當RFID電子標簽（無源標簽）進入到這個識別范圍時，第90頁1．RFID系統(tǒng)工作流程

電子標簽被激活，經(jīng)過讀寫器天線發(fā)出電磁場提取工作能量，并經(jīng)過電子標簽內(nèi)射頻模塊將標簽中存放數(shù)據(jù)信息發(fā)射出去；第91頁1．RFID系統(tǒng)工作流程

然后讀寫器天線接收到射頻信號，射頻模塊對信號進行解調(diào)解碼，經(jīng)過中央信息系統(tǒng)或讀寫器本身判斷其正當性后，針對不一樣設(shè)定發(fā)出不一樣指令，如讀取信息或者改寫信息；

第92頁1．RFID系統(tǒng)工作流程

最終RFID讀寫器將經(jīng)過讀寫模塊處理后數(shù)據(jù)信息傳輸至中央信息系統(tǒng)，中央信息系統(tǒng)對這些信息進行實時更新，然后將這些信息共享給用戶

第93頁2．RFID系統(tǒng)中三種事件類型在RFID系統(tǒng)中，一直以能量作為基礎(chǔ)，經(jīng)過一定時序方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。在RFID系統(tǒng)工作信道中存在3種事件模型：以能量提供為基礎(chǔ)事件模型、以時序方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換事件模型、以數(shù)據(jù)交換為目標事件模型。

第94頁（1）能量提供對于無源標簽來說，RFID讀寫器向其提供工作能量。當電子標簽進入讀寫器工作范圍之內(nèi)以后，讀寫器發(fā)出能量激活電子標簽，電子標簽經(jīng)過整流方法將接收到能量轉(zhuǎn)換并存放在電子標簽中電容里，從而為電子標簽提供工作能量；當電子標簽離開讀寫器工作范圍以后，電子標簽因為沒有取得讀寫器能量激活而處于休眠狀態(tài)。

第95頁（1）能量提供對于有源標簽來說，有源標簽普通不利用讀寫器發(fā)出射頻能量，它在進入讀寫器工作范圍后處于激活狀態(tài)，和讀寫器發(fā)出電磁波相互作用，因而讀寫器能夠以較小發(fā)射能量取得較遠通信距離。第96頁（2）時序時序指是RFID讀寫器和RFID電子標簽工作次序。RFID系統(tǒng)是一個雙向系統(tǒng)，讀寫器能夠向電子標簽發(fā)送命令與數(shù)據(jù)，電子標簽也能夠向讀寫器發(fā)送存放數(shù)據(jù)。對于這么雙向系統(tǒng)來說，就需要確定一個工作次序，用來預(yù)防通信時產(chǎn)生沖突。

第97頁（2）時序在RFID系統(tǒng)中，RFID讀寫器普通處于主動狀態(tài)，即讀寫器發(fā)出問詢后，電子標簽給予回答，稱這種方式為讀寫器先講（RTF，ReaderTalksFirst）方式；第98頁（2）時序另一個情況是RFID電子標簽進入讀寫器工作范圍以后，首先發(fā)送信息，讀寫器依據(jù)電子標簽發(fā)送來信息，進行統(tǒng)計或者深入發(fā)出問詢信息，這么與電子標簽組成一次完整通信，來到達讀寫器對電子標簽進行識別目標，這種情況叫作RFID電子標簽先講（TTF，TagTalksFirst）方式。第99頁（2）時序當RFID讀寫器工作范圍內(nèi)存在多個RFID電子標簽時，讀寫器能夠?qū)@些電子標簽分別來進行識別，在這種工作方式下時序顯得更為主要。普通情況下，RFID讀寫器處于主動狀態(tài)，即采取RTF。

第100頁（2）時序讀寫器首先發(fā)出一系列隔離指令，使得在讀寫器識讀范圍內(nèi)多個電子標簽逐一或逐批被隔離出去，最終只剩下一個處于活動狀態(tài)電子標簽與讀寫器建立通信。通信結(jié)束后，讀寫器將當前活動狀態(tài)電子標簽置為休眠狀態(tài)。第101頁（2）時序然后對剛才被隔離電子標簽進行喚醒命令，激活全部被隔離標簽，使得它們進入活動狀態(tài)，再深入逐次隔離，只選出一個電子標簽進行無碰撞通信。如此重復(fù)，RFID讀寫器即可實現(xiàn)對工作范圍內(nèi)多個RFID電子標簽識別功效。第102頁（2）時序RFID系統(tǒng)兩種時序工作方式RTF和TTF各有優(yōu)缺點，TTF方式因為不需要等候RFID讀寫器而主動發(fā)送數(shù)據(jù)，所以含有識別速度快等特點，適合用于需要高速識別場所；而RTF方式是RFID讀寫器處于主動狀態(tài)，能夠無碰撞地識讀多個RFID電子標簽，可靠性能很好，適合用于一些主要數(shù)據(jù)識別場所。第103頁（3）數(shù)據(jù)交換RFID系統(tǒng)最終要完成功效是對數(shù)據(jù)獲取，這種在系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)交換有兩個方面內(nèi)容：RFID讀寫器向RFID電子標簽方向數(shù)據(jù)傳輸和RFID電子標簽向RFID讀寫器方向數(shù)據(jù)傳輸。

第104頁（3）數(shù)據(jù)交換第一個方面是從讀寫器向電子標簽方向數(shù)據(jù)傳輸。在RFID系統(tǒng)工作流程中，首先RFID讀寫器經(jīng)過天線向外發(fā)射射頻信號，形成一個讀寫器有效識別區(qū)域，然后讀寫器能夠?qū)υ谧R別區(qū)域內(nèi)RFID電子標簽發(fā)送命令信息或者寫入數(shù)據(jù)。這就是從讀寫器向電子標簽方向數(shù)據(jù)傳輸包含內(nèi)容。第105頁（3）數(shù)據(jù)交換首先，考慮RFID讀寫器是否向RFID電子標簽發(fā)送命令信息方面，能夠分為兩種情況：電子標簽只接收能量激勵和既接收能量激勵又接收讀寫器命令信息。第106頁（3）數(shù)據(jù)交換1.一些簡單RFID系統(tǒng)中，RFID電子標簽在其工作頻帶內(nèi)射頻能量激勵下，成為激活狀態(tài)，同時將標簽中存放信息反射回去。這種RFID系統(tǒng)中電子標簽只接收能量激勵而不接收讀寫器命令信息，它普通不含有多標簽識別能力，當前主要應(yīng)用于鐵路車號識別系統(tǒng)中。

第107頁（3）數(shù)據(jù)交換2.在一些復(fù)雜RFID系統(tǒng)中，RFID讀寫器不但能夠激活其工作范圍內(nèi)RFID電子標簽，還能夠?qū)⒚钚畔l(fā)送到RFID電子標簽中去，然后電子標簽依據(jù)命令信息做出對應(yīng)動作。電子標簽接收讀寫器命令信息有兩個目標，即進行改寫操作和實現(xiàn)多標簽讀取。第108頁（3）數(shù)據(jù)交換其次，考慮RFID讀寫器是否對RFID電子標簽進行改寫方面，也能夠分為兩種情況：1.只讀而不改寫RFID系統(tǒng)2.另一些RFID系統(tǒng)第109頁（3）數(shù)據(jù)交換

1.在只讀而不改寫RFID系統(tǒng)中RFID讀寫器在得到了RFID電子標簽數(shù)據(jù)信息后，就直接將此信息上傳給中央信息系統(tǒng)，而不再對電子標簽進行任何操作。

第110頁（3）數(shù)據(jù)交換

2.對于另一些RFID系統(tǒng)，RFID讀寫器在讀取完RFID電子標簽中數(shù)據(jù)信息后，讀寫器再把改寫命令信息發(fā)送給電子標簽，將電子標簽中存放信息進行改寫。第111頁（3）數(shù)據(jù)交換

第二個方面是從電子標簽向讀寫器方向數(shù)據(jù)傳輸。RFID電子標簽工作目標是實現(xiàn)電子標簽向RFID讀寫器方向數(shù)據(jù)傳輸。第112頁（3）數(shù)據(jù)交換從電子標簽向讀寫器方向數(shù)據(jù)傳輸工作方式包含以下兩種：①電子標簽激活以后，直接向讀寫器發(fā)送電子標簽中存放數(shù)據(jù)信息；②電子標簽激活以后，依據(jù)讀寫器命令信息，進入數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)或者休眠狀態(tài)。第113頁3.

RFID系統(tǒng)特點RFID技術(shù)含有很多突出優(yōu)點：（1）非接觸操作，長距離識別（幾厘米至幾十米），所以完成識別工作時無須人工干預(yù)，應(yīng)用便利。（2）無機械磨損，壽命長，并可工作于各種油漬、灰塵污染等惡劣環(huán)境。第114頁3.

RFID系統(tǒng)特點（3）形狀和大小多樣化。RFID電子標簽基本不受尺寸大小與形狀之限制，另外，RFID電子標簽愈加小型化。所以RFID應(yīng)用范圍愈加廣泛。（4）可識別高速運動物體并可同時識別多個電子標簽。第115頁3.

RFID系統(tǒng)特點（5）數(shù)據(jù)記憶容量大。數(shù)據(jù)容量會伴隨存放器容量發(fā)展而擴大，未來物品所需攜帶信息量越來越大，對擴充容量需求也增加，對此RFID不會受到限制。（6）讀寫器含有不直接對最終用戶開放物理接口，確保其本身安全性。第116頁3.

RFID系統(tǒng)特點（7）數(shù)據(jù)安全方面除電子標簽密碼保護外，數(shù)據(jù)部分能夠用一些加寬算法實現(xiàn)安全性管理。（8）在部分安全性要求較高時場所，讀寫器與標簽之間存在相互認證過程，實現(xiàn)安全通信和存放。第117頁表3-2所表示為慣用自動識別技術(shù)比較

系

統(tǒng)

參

數(shù)

條

形

碼語

音

識

別光

學(xué)

識

別生

物

測

量接觸型IC卡射頻識別RFID存放容量1～100Byte/1～100Byte/16～64KB16～64KB數(shù)據(jù)密度小高小高很高很高機器可讀性好費時好費時好好個人可讀性受限輕易輕易困難不可能不可能受污染影響嚴重/嚴重/可能無影響光遮影響失效/失效可能/無影響方向位置影響很小/很小/一個方向無影響磨損有條件/有條件/接觸無影響購置費極少很高普通很高極少普通非允許篡改輕易可能輕易不可能不可能不可能閱讀速度4s>5s3s>5s4s0.5s使用距離0～50cm0～50cm<1cm接觸接觸0～5m智能化無/無/有有讀寫性能可讀可讀可讀可讀可讀寫可讀寫多標簽同時識別不能不能不能不能不能能第118頁4.

RFID系統(tǒng)分類1.按信號頻段

決定RFID系統(tǒng)主要性能和應(yīng)用可行性主要原因，首先是所用無線電頻率不一樣

第119頁

低頻（9~135kHz)：缺點，識別距離只有幾厘米，該頻段信號能穿透動物體內(nèi)高濕環(huán)境，所以被用于動用識別。

第120頁

中頻（13.56MHz)：開放頻段，識讀距離最遠至1~1.5m，寫入距離最遠也可達1m。標簽大部分是無源，依靠讀寫器供給能源頻段RFID系統(tǒng)得到許多RFID制造商支持。

第121頁

高頻（300MHz~1.2GHz)：標簽和讀寫器在空氣中有效通信距離最遠，信號不能穿透金屬和濕氣，不過數(shù)據(jù)傳輸速率更加快，可同時讀取多個標簽。但此頻段在各國均被分配為移動通信專用頻段，很輕易引發(fā)國家之間頻段碰撞。第122頁2.按電子標簽分類1.按標簽取得能量方式可經(jīng)過讀寫器發(fā)射無線電信號產(chǎn)生感應(yīng)磁場而取得能量，也能夠由內(nèi)置電池驅(qū)動。前者稱為被動標簽，后者為主動標簽。第123頁2.按電子標簽分類被動標簽范圍為幾厘米到10m,而主動標簽識讀距離可達1~200m。但主動標簽成本高，使用期限也受到電池制約。另外，還存在半主動標簽，只需要讀寫器射頻能量喚醒標簽工作。第124頁2.按電子標簽分類2.按應(yīng)用方式可分為粘貼式、可拆卸式、內(nèi)置式和流動式（1）粘貼式一旦貼上就不能粘上（2）可拆卸式標簽則能夠重復(fù)使用（3）內(nèi)置式被設(shè)計成物體永久部分，用于長久監(jiān)控（4）流動式能夠隨身攜帶,如RFID卡、ATM卡第125頁3.3.2RFID電子標簽

1.RFID電子標簽功效與特征2.

RFID電子標簽基本組成3.RFID電子標簽分類第126頁1.

RFID電子標簽功效和特征1.功效

1.含有一定存放容量，能夠存放被識別物品相關(guān)信息；2.在一定工作環(huán)境及技術(shù)條件下，電子標簽存放數(shù)據(jù)能夠被讀出或?qū)懭耄?.維持對識別物品識別及相關(guān)信息完整；數(shù)據(jù)信息編碼后，及時傳輸給讀寫器；第127頁1.

RFID電子標簽功效和特征1.功效4.可寫入，而且在寫入以后，永久性數(shù)據(jù)不能修改；5.含有確定使用期限，使用期限內(nèi)不需維修；6.對于有源標簽，經(jīng)過讀寫器能夠顯示電池工作情況。第128頁1.

RFID電子標簽功效和特征2.特征

1.存放物體數(shù)據(jù)信息

2.對物體進行唯一標識

3.被讀寫器識別和讀寫

4.含有較長使用壽命第129頁2.

RFID電子標簽基本組成

從功效上，RFID電子標簽普通由天線、射頻模塊、控制模塊、存放器、電池（可選）等組成，如圖3-9所表示。圖3-9RFID電子標簽組成圖

第130頁3.

RFID電子標簽分類1.按供電方式可分為有源標簽和無源標簽。第131頁3.

RFID電子標簽分類2.按載波頻率分為低頻標簽、中頻標簽和高頻標簽第132頁3.

RFID電子標簽分類3.按標簽內(nèi)是否含有電池可分為主動式標簽和被動式標簽。第133頁3.

RFID電子標簽分類4.按作用距離可分為密耦合標簽、遙耦合標簽和遠距離標簽第134頁3.

RFID電子標簽分類5.依據(jù)標簽讀寫功效來劃分可將RFID標簽分為三類：只讀標簽、一次寫屢次讀標簽和可讀寫標簽。第135頁3.

RFID電子標簽分類第136頁3.

RFID電子標簽分類6.根依據(jù)封裝形式不一樣標簽又能夠分為信用卡標簽、線形標簽、紙狀標簽、玻璃管標簽、圓形標簽以及特殊用途異形標簽等。第137頁3.3.3RFID讀寫器1.RFID讀寫器基本組成2.RFID讀寫器功效特征與工作方式3.RFID讀寫器分類第138頁1.

RFID讀寫器基本組成RFID讀寫器基本組成包含射頻模塊、天線、讀寫模塊以及其它一些基本功效單元。其詳細結(jié)構(gòu)如圖3-10和圖3-11所表示。圖3-10RFID讀寫器組成圖第139頁RFID讀寫器詳細結(jié)構(gòu)圖圖3-11RFID讀寫器詳細結(jié)構(gòu)第140頁2.

RFID讀寫器功效特征和工作方式

1.RFID讀寫器功效特征讀寫器基本任務(wù)是觸發(fā)作為數(shù)據(jù)載體RFID電子標簽，與這個電子標簽建立通信聯(lián)絡(luò)，而且在中央信息系統(tǒng)和一個非接觸數(shù)據(jù)載體之間傳輸數(shù)據(jù)。第141頁1.RFID讀寫器功效特征

這種非接觸通信過程中包括一系列任務(wù)，如通信建立、預(yù)防碰撞和身份驗證等都是在由RFID讀寫器來進行處理。第142頁2.RFID讀寫器工作方式1.讀寫器先講話（ReaderTalksFirst，RTF）在普通狀態(tài)下，RFID電子標簽處于“等候”或稱為“休眠”工作狀態(tài)。當RFID讀寫器發(fā)出射頻信號，而RFID電子標簽進入到讀寫器工作范圍時，第143頁電子標簽?zāi)軌驒z測到一定射頻信號，便從“休眠”狀態(tài)轉(zhuǎn)到“接收”狀態(tài)，接收讀寫器發(fā)送命令后，進行對應(yīng)處理，并將結(jié)果返回讀寫器。這種只有接收到讀寫器特殊命令才發(fā)送數(shù)據(jù)電子標簽被稱為RTF方式。第144頁2.RFID讀寫器工作方式2.標簽先講話（TagTalksFirst，TTF），為了預(yù)防通信沖突而設(shè)計工作方式。進入讀寫器能量場獲取工作能量后就主動發(fā)送本身電子編碼和儲存數(shù)據(jù)信息RFID電子標簽被稱為TTF方式。

第145頁TTF和RTF相比，TTF射頻標簽含有識別速度快特點，適合用于需要高速應(yīng)用場所；另外，它在處理標簽數(shù)量動態(tài)改變場所更為實用，在噪聲環(huán)境中也更穩(wěn)健。所以，TTF方式更適于工業(yè)環(huán)境追蹤應(yīng)用。第146頁3.

RFID讀寫器分類1.按雙工方式分類，RFID讀寫器能夠分為全雙工和半雙工。2.按通信方式來分類，RFID讀寫器能夠分為讀寫器先講話RTF和標簽先講話TTF兩類。第147頁3.

RFID讀寫器分類3.依據(jù)不一樣應(yīng)用，RFID系統(tǒng)采取不一樣通信方式。4.按應(yīng)用模式來分類，可分為固定式讀寫器、便攜式讀寫器、一體式讀寫器和模塊式讀寫器。第148頁3.

RFID讀寫器分類

依據(jù)應(yīng)用環(huán)境不一樣，必須考慮RFID讀寫器工作頻率、輸出功率、輸出端口、讀寫器結(jié)構(gòu)形式、匹配天線等技術(shù)參數(shù)選擇適當RFID讀寫器。

第149頁3.

RFID讀寫器分類未來RFID讀寫器將會有以下特點：多功效、小型化、便攜式、嵌入式、模塊化、成本更低、智能多天線端口、含有各種數(shù)據(jù)接口、多制式、多頻段兼容等。第150頁3.3.4RFID應(yīng)用

第151頁 RFID技術(shù)在國外發(fā)展非?？焖?，射頻識別產(chǎn)品種類繁多。在北美、歐洲、亞太地域及非洲南部，RFID技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。第152頁

在國內(nèi)還沒有形成RFID大規(guī)模應(yīng)用，只有少數(shù)單位在試點應(yīng)用RFID，伴隨物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，我國將逐步推進RFID大規(guī)模應(yīng)用。第153頁第154頁第155頁1．RFID技術(shù)在交通領(lǐng)域應(yīng)用

電子不停車收費系統(tǒng)（ElectronicTollCollection，ETC）是當前世界上較為先進收費系統(tǒng)，是RFID技術(shù)在智能交通領(lǐng)域應(yīng)用之一。第156頁圖3-12圖電子不停車收費系統(tǒng)ETC示意圖第157頁RFID在國內(nèi)交通領(lǐng)域其它應(yīng)用包含: 1.全國各地數(shù)千個停車場RFID收費系統(tǒng) 2.國內(nèi)最大鐵路機車車號識別系統(tǒng)（遍布全國18個鐵路局、7萬多公里鐵路線） 3.北京市城市汽車環(huán)境保護檢測RFID環(huán)境保護信息卡系統(tǒng)（包括車輛總?cè)萘窟_300萬輛） ...第158頁第159頁2．RFID技術(shù)在物流領(lǐng)域應(yīng)用

物流是RFID應(yīng)用領(lǐng)域之一,假如將RFID技術(shù)與物流緊密聯(lián)絡(luò),有望在幾年之內(nèi)取代條形碼掃描技術(shù),并將給物流管理帶來革命性改變。 RFID技術(shù)是有效處理物流管理上各項業(yè)務(wù)動作數(shù)據(jù)輸入、輸出、業(yè)務(wù)過程控制與跟蹤等難題以及降低犯錯率一個新技術(shù)。第160頁 在零售步驟方面RFID能夠改進零售商庫存管理，實現(xiàn)適時補貨，有效跟蹤運輸與庫存，提升效率，降低犯錯。 RFID電子標簽?zāi)軌驅(qū)σ恍┖袝r效性商品使用期限進行監(jiān)控。 商店還能利用RFID系統(tǒng)在付款臺實現(xiàn)自動掃描和計費，取代人工收款方式。第161頁3．RFID技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用

經(jīng)過使用射頻識別技術(shù)監(jiān)控醫(yī)療器械，管理主要醫(yī)藥，加緊醫(yī)療處理速度，降低醫(yī)療事故率等。第162頁第163頁第164頁4．RFID在其它領(lǐng)域應(yīng)用

（1）電子票：使用射頻識別標簽實現(xiàn)非現(xiàn)金結(jié)算，處理現(xiàn)金交易既不方便也不安全問題。（2）生產(chǎn)、制造業(yè)生產(chǎn)制造流程管理：使用射頻識別技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)、制造企業(yè)生產(chǎn)流程控制、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控、工人生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)控。第165頁（3）軍事：在軍事物流、后勤保障等領(lǐng)域有了大量應(yīng)用。（4）動物跟蹤和管理：射頻識別技術(shù)可用于動物跟蹤與管理。（5）人員管理：人員管理與門禁管理相結(jié)合。第166頁（6）資產(chǎn)追蹤管理：將射頻識別系統(tǒng)用于固定資產(chǎn)管理，能夠有效地處理資產(chǎn)盤點、維修以及資產(chǎn)流向等相關(guān)信息管理。（7）防偽認證識別：主要應(yīng)用于煙酒、證書、證件防偽認證識別。第167頁第168頁3.3.5RFI