面向药品拣选应用的RFID技术研究与系统设计

摘要

药品拣选系统是通过优化药品供销配运环节中的验收、存储、分拣、配送等作业过程，提高订单处理能力、降低货物分拣差错、缩短库存及配送时间、减少流通成本，实现医药物的自动化、信息化和效益化，提高服务水平和资金使用效益。本课题利用射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)来对系统进行设计，RFID是一种新兴的自动识别技术，是一种综合利用芯片技术、天线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术以及电磁场理论的应用技术，并且具有操作方便快捷、存储数据量大、保密性好、反应时间短、对环境适应性强等优点，其中13.56MHz超高频射频识别系统有着读取距离较长、阅读速度较快等优点，是目前国际上RFID产品发展的热点。因此在面向药品拣选应用中对RFID技术的研究、设计和开发具有十分重要的理论意义和现实意义。
　　 本论文系统地论述了13.56MHz频段系统的相关理论和RFID技术基本工作原理，根据相应标准，对工作在此频段的RFID系统阅读器进行了深入地分析和研究，并对射频识别系统中的许多关键技术有了深入了解，最终在此基础上提出了一种符合实际要求的基于ISO15693协议的射频卡阅读器的设计方案，并完成了基于ISO15693标准的RFID阅读器的研究，涉及的主要工作有：
　　 文章首先分析了射频识别技术的基本原理、研究方向和应用情况，在充分研究了射频卡的基本原理、技术特点、国际相关标准后，进而提出了基于STC89C54单片机和Philips公司的CLRC632阅读芯片模组的射频卡读写器系统的设计方法。设计采用CLRC632射频读写模组在STC89C54单片机的控制下实现对射频卡的读/写访问操作。
　　 其次重点阐述了射频读卡器系统各部分电路的设计原理，包括了电源部分、STC89C54单片机部分、CLRC632部分、天线的设计、调谐与优化及RS-232串口与上位机通信部分的设计。
　　 最后采用了C语言通过对软件的编程设计来实现读写器与射频卡之间通信，主要是完成射频读写模块对射频标签的控制操作，包括初始化、请求应答、防碰撞、认证、读/写等功能模块的实现原理。所设计的RFID拣选系统具有尺寸小、成本低、可靠性高、识别距离远等特点。并在结束时说明了设计中遗留的技术问题和解决方案。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究目的

1.2 课题的研究意义

1.3 药品拣选系统概述

1.4 系统的设计思路

1.5 课题研究内容与路线

第2章 射频识别技术及其特点分析

2.1 射频识别系统简介

2.1.1 系统组成及原理

2.1.2 耦合类型

2.1.3 射频识别技术的分类

2.213.56HMz射频识别系统及其协议

2.2.113.56HMz射频识别系统

2.2.2 ISO/IEC 15693协议

2.3 射频识别技术与其它自动识别技术的区别分析

2.4 射频识别技术的国内外发展及应用领域

2.4.1 射频识别技术的国内外发展

2.4.2 射频识别技术的应用领域

2.5 射频识别技术的发展前景

第3章 药品拣选系统读写器的硬件设计

3.1 系统功能需求分析

3.2 硬件系统总体方案设计

3.2.1 系统工作频率的选择

3.2.2 电子标签的选择

3.3 各主要芯片的选取

3.3.1 MCU的选取

3.3.2 芯片CLRC632的性能与电气特性

3.4 CLRC632与MCU接口电路及方式的选择

3.5 硬件系统设计原理

3.5.1 读写器电源部分设计

3.5.2 STC89C54与CLRC632芯片的硬件连接设计

3.5.3 读写器与上位机通信接口电路设计

第4章 药品拣选系统天线的设计与优化

4.1 拣选系统对读写器天线的需求分析及设计指标

4.2 天线线圈等效电路

4.3 天线电路的设计

4.3.1 EMC低通滤波电路

4.3.2 射频模块接收电路

4.3.3 射频模块发射接收天线尺寸及匹配电路

4.4 天线性能测试及优化

4.4.1 上位机软件设计

4.4.2 天线性能测试

4.4.3 天线的优化

第5章 药品拣选系统读写器的软件设计

5.1 软件系统设计整体方案

5.2 软件设计的编程思想及编程语言的选择

5.3 系统主程序的设计

5.4 CLRC632应用程序的设计

5.4.1 CLRC632命令集

5.4.2 CLRC632内部寄存器

5.4.3 CLRC632内部EEPROM结构

5.4.4 CLRC632的应用程序

5.5 系统分析与实例测试

5.5.1 系统分析

5.5.2 实例测试

第6章 总结与展望

参考文献

致谢