具有无线传感功能的智能电子标签的研制

摘要

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是随着近代大规模集成电路技术的发展与成熟而逐渐兴起的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触的双向通信，从而达到自动识别目标对象并获取相关数据目的。因为具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点，射频识别技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、冷链物流中温度监控等众多领域，具有广泛的实用价值。
　　 本文以RFID技术理论为基础，从实际应用出发，提出了基于ISO15693协议的MLX90129无源标签、基于nRF24LE1自定义协议2.4GHz有源标签以及基于ZIGBEE协议的2.4GHz有源标签等三种具有温湿度传感功能的RFID标签的设计方案，并分别对其性能进行了检测测试。
　　 本文主要研究内容如下：
　　 1.介绍了RFID工作原理、系统的分类方法、以及该技术领域国内外发展状况，并探讨了其主要RFID系统标准相关内容、防碰撞技术和加密技术的应用。
　　 2.提出了基于MLX90129的13.56MHz无源电子标签的设计方案，介绍了MLX90129芯片的功能特性，阐述了标签硬件电路的详细设计，并采用标签进行环境温度数据的采集，检测其工作性能。
　　 3.描述了基于nRF24LE1设计的2.4G有源自定义协议的标签及读写器的设计过程，设计了同频抗干扰方案和有源标签电池监测方案，并介绍了其实现过程。
　　 4.为了提高标签系统的可扩展性，提出了基于CC2430/CC2431的有源ZIGBEE协议的温度标签设计方案，并根据该标签进行环境温度的检测。
　　 最后，对三种标签工作性能进行检测测试，分析比较了系统的实用性，并提出系统的不足之处和改进方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 RFID技术及其应用简介

1.2 RFID技术国内外研究现状

1.3研究背景和意义

1.4本文结构安排和创新点

第二章 RFID系统工作原理和标准简介

2.1 RFID系统的工作原理

2.2 RFID技术的分类

2.3 RFID技术标准和规范

2.4 RFID的防碰撞技术

2.5 RFID的加密技术

2.6 RFID温度传感标签的开发和应用现状

2.7本章小结

第三章 无源电子标签的设计

3.1 MLX90129芯片功能特性

3.2 MLX90129构架和引脚功能

3.3 电源节电工作模式

3.4标签的硬件设计实现

3.5标签天线的设计

3.6标签的温度采集测试

3.7本章小节

第四章 有源自定义协议的标签及读写器的设计

4.1 nRF24LE1的简介

4.2 nRF24LE1的主要特性和功能

4.3 nRF24LE1工作模式

4.4基于nRF24LE1的标签/读写器的设计实现

4.5 nRF24LE1工作流程

4.6同频冲突的解决方案及实现

4.7有源标签的能量监测

4.8标签的自定义协议

4.9本章小结

第五章 有源ZIGBEE协议的温度标签设计

5.1 ZIGBEE的简介

5.2 ZIGBEE协议栈

5.3 CC2430/CC2431功能特性

5.4标签的设计与实现

5.5 ZIGBEE标签系统的工作流程

5.6本章小节

第六章 系统测试与分析

6.1系统测试：

6.2本章小结

第七章 结论展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

攻读硕士期间学术论文发表

致谢