*******************
实践教学
*******************
兰州理工大学
计算机与通信学院
2013 年秋季学期
RFID 应用技术课程设计
题
目:基于高频 RFID 学生考勤管理系统
专业班级:xxxxxxxxxxxxxxx
姓
学
名:
号:
指导教师:
成
绩:
xxxxxxx
xxxxxxxx
xxxxxxx
摘 要
无线射频识别即 RFID(Radio Frequency IDentification)技术,又称电子标签、
无线射频识别,是一种非接触的自动识别技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读
写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。它基本由三部分
组成:标签(Tag)、阅读器(Reader)和天线(Antenna)。
本课设以学生考勤为背景,系统以 Windows 7 为运行平台,Microsoft Visual
Studio 2005 作为开发工具,以“Microsoft Office Access 2003”作为后台数据库,以
ODBC 方式连接数据库,应用 Windows API 函数实现串口通信,并基于北京奥尔斯
电子科技有限公司的“RFID 综合实验系统 V1.0”开发集成电路,按照软件工程的方
法进行开发,面向对象的方法对系统进行了建模和分析,从而实现“学生考勤管理系
统”的所有设计,进一步实现了考勤管理业务流程的自动化和科学化。
关键字:RFID;学生考勤管理系统;
目 录
第一章 前言 ..................................................................- 1 -
1.1 课题研究背景 ...........................................................- 1 -
1.2 课题研究意义 ...........................................................- 1 -
1.3RFID 发展历程 ...........................................................- 2 -
1.4 论文结构 ...............................................................- 2 -
第二章 RFID 技术介绍 ......................................................... - 2 -
2.1RFID 系统的组成 .........................................................- 2 -
2.2RFID 的基本工作原理 .....................................................- 3 -
第三章 案例描述 ..............................................................- 4 -
3.1 实施方案 ...............................................................- 4 -
3.2 系统核心功能 ...........................................................- 5 -
第四章 需求分析 ..............................................................- 5 -
4.1 需求分析 ...............................................................- 5 -
4.2 开发目标 ...............................................................- 6 -
第五章 软硬件选择 ............................................................- 6 -
5.1 实验箱模块的选择 .......................................................- 6 -
5.2 开发语言的选择 .........................................................- 7 -
5.3 数据交换方式 ...........................................................- 7 -
5.4 应用程序的结构 .........................................................- 8 -
第六章 整体描述 ..............................................................- 8 -
6.1 系统模块的连接 .........................................................- 8 -
6.2 系统功能的具体实现 .....................................................- 8 -
6.3 应用系统 UI 设计 ........................................................- 9 -
第七章 结论与总结 ...........................................................- 17 -
致 谢 .......................................................................- 18 -
参考文献 .....................................................................- 19 -
附 录: ..........................................................................1
第一章 前言
1.1 课题研究背景
RFID(Radio Frequency Identification)的出现可追溯至上世纪 30 年代,当然其
基本技术无线电射频技术还可以追溯至 1897 年 Guglielmo Marconi 发明无线电的时
候。RFID 采用与无线电广播相同的物理原理来发射和接收数据。但真正的发展开始
于上世纪末期,大量的 RFID 应用指数般地扩展到全球范围。
RFID 是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术,通过电子标
签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内,根
据时序关系,实现能量的传递、数据的交换。当标签进入磁场后,接收读写器发出的
射频信号,标签凭借感应电流所获得的能量为自身供电并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),或者由标签主动发送某一频率的信号
(Active Tag,有源标签或主动标签),读写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。
RFID 系统与磁卡、IC 卡等接触式识别技术不同,它的射频卡和读写器之间无须
物理接触就可完成识别,同时它可实现多目标识别、运动目标识别,可在更广泛的场
合中应用。其主要优点是环境适应性强,不受雨雪,冰雹、灰尘等的影响,可全天候、
无接触地完成自动识别、跟踪与管理,且可穿透非金属物体进行识别,抗干扰能力强。
因此,它在各行业的广阔发展前景已经引起了各个国家、各个企事业的普遍重视。
1.2 课题研究意义
RFID 技术是一个崭新的技术应用领域,它不仅涵盖了微波技术与电磁学理论,
而且还包括通信原理及半导体集成电路技术,是一个多学科综合交叉区域。因此,对
RFID 技术的认识和研究具有深远的理论意义。
校园学生考勤是现今日常教学过程中必不可少的一个组成部分,以往,学生的
考勤工作主要都由任课教师完全承担,在上课之前几分钟或者是上课后花费几分钟的
时间进行全班的点名,然后在学期末用人工的方式观察、分析学生在教学活动中的出
席情况。这样做不但消耗了教学时间、也不具备灵活性。从记录考勤数据,到分析考
勤记录都需要花费教师额外的时间与精力。本系统采用智能 IC 卡考勤设备目的是完
善学生考勤管理制度,实现学生考勤管理的自动化,从而达到提高管理水平、节约资
源、提高办事效率。
- 1 -
1.3RFID 发展历程
1897 年 Guglielmo Marconi 发明无线电
1937 年,美国海军研究试验室(U.S. Naval Research Laboratory (NRL) )开发了
敌我识别系统(Identification Friend-or-Foe (IFF) system),来将盟军的飞机和敌方的
飞机区别开来。
60 年代后期和 70 年代早期,有些公司开始推广稍微不那么复杂的 RFID 系统的
商用,主要用于电子物品监控(electronic article surveillance (EAS) )等
在 70 年代,制造、运输、仓储等行业都试图研究和开发基于 IC 的 RFID 系统
的应用。
在 80 年代早期,更加完善的 RFID 技术和应用出现,比如铁路车辆的识别、农
场动物和农产品的跟踪。
90 年代,道路电子收费系统在大西洋沿岸得到广泛应用
从 90 年代末期到现在,零售巨头以及一些政府机构,都开始推进 RFID 应用,
同时出现了多个全球性的 RFID 标准和技术联盟,主要有 EPCglobal、AIM Global、
ISO/IEC、UID、IP-X 等。
1.4 论文结构
第一章是前言,简述 RFID 技术背景,介绍 RFID 技术的历史、发展及其现状。
第二章主要简单介绍了 RFID 系统的组成和基本工作原;
第三章主要讲述了此课设的案列;
第四章主要讲述本课设的需求分析;
第五章主要讲述了软硬件选择原则;
第六章对本课设进行了总结。
第二章 RFID 技术介绍
2.1RFID 系统的组成
RFID 基本由三部分组成:标签(Tag)、阅读器(Reader)和天线(Antenna)如图 2.1.1
和 2.1.2 所示
- 2 -
图 2.1.1 RFID 系统基本模型图
图 2.1.2 RFID 主要系统构成
2.2RFID 的基本工作原理
电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合
通道内,根据时序关系,实现能量的传递、数据的交换。当标签进入磁场后,接收读
写器发出的射频信号,标签凭借感应电流所获得的能量为自身供电并发送出存储在芯
片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者由标签主动发送某一频
率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签),读写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。如图 2.2.1 所示:
- 3 -
收发器(transponder)或者标签(Tag):位于或者通过某种物理手段附加于被识
图 2.2.1 RFID 基本原理
别的对象之上。
讯问器(interrogator)或者阅读器(reader):取决于设计和所采用的技术,可以
是阅读或者读写设备。
阅读器通常包含一个射频模块(发射器和接收器),一个控制单元和一个与收发器
的耦合单元。
标签:表示 RFID 系统的实际数据载体,通常有一个耦合单元和一个电子芯片组
成。标签通常不具备自身电源供应,当它不在读写器的质询范围时,整体呈被动状态。
它只有在读写器的质询范围之内才被激活。激活雷达收发器的电力通过耦合单元传输
给收发器,所需的数据和时钟脉冲也是如此。
第三章 案例描述
3.1 实施方案
采用 13.56M 射频识别技术进行人员门禁考勤管理,全体学生每人佩戴 13.56M
无源电子标签一张,作为门禁考勤卡。用于上下课时的考勤记录,只要标签处于读写
器有效识别范围,则阅读器可自动识别到该标签信息,通过软件系统自动记录考勤信
息,同时控制电子锁开门。
- 4 -
3.2 系统核心功能
1、准确识别门禁考勤卡,并正确记录考勤时间,同时应给出声音提示;
2、可以由具有系统管理员操作权限的操作人员进行方便的录入学生信息;
3、可以通过前台的计算机方便查询每一个人的考勤详细记录;
4、可进行操作员录入、权限设定、系统参数等功能设定;
5、可进行节假日和日期的设定;
6、可进行迟到、请假等功能设定;
7、具有多种查询统计功能,并可以到处 EXCL 文件格式。
第四章 需求分析
4.1 需求分析
基于 RFID 技术的考勤管理系统使用的考勤记录是通过读写器进行采集,记录经
保存存储到数据库。学生通常只需要进行刷卡签到即可。本系统除了要提供基本的考
勤记录外,还提供了相应的学生信息并对允许的缺席情况进行记录,以便能够统计出
每个学生真正缺勤次数和情况。通常对于一个正式系统,我们需要保证只有一定权限
范围的人员才能登陆系统,因此本系统采用了不同等级的安全措施,以确保信息的安
- 5 -