基于2.4G RFID技术的家校通系统

严顺枝

(衡水职业技术学院，河北衡水,053000)

基于2.4G RFID技术的家校通系统

严顺枝

(衡水职业技术学院，河北衡水,053000)

介绍了一种基于2.4G RFID技术的家校通系统，当学生经过校门时，阅读器采集到学生卡信息，上传至数据中心，数据中心经过分析、处理后发送至后台系统服务器，后台服务器连接短信平台将相关信息发送短信至家长手机。经过测试表明基于2.4G RFID技术的家校通考勤系统，具有较高的可靠性和实用性。

2.4G；射频识别；低频触发；无线考勤；家校通

射频识别技术RFID(RadioFrequencyIdentification)，又称为射频电子标签技术，是一种非接触式的自动识别技术。随着RFID 技术的迅速发展，同时由于其具有标签体积小、寿命长、移动识别、可工作于各种恶劣环境等优点，RFID 技术广泛应用于公共安全、教育管理、物流管理、交通管理等多个领域。本文介绍了一种带激励器的2.4G RFID技术的家校通系统，可准确地判断学生的进出校门情况，并通过短信告知家长，能够自动完成家校互通。

1 家校通系统基本原理

该系统由电子标签、激励器、阅读器和数据中心器组成。如图1所示，当学生佩戴电子标签由校外进入校外激励器的触发范围时，激励器发出125KHz的激励信号，电子标签的线圈耦合激励器的磁场，从而产生感应电流以获取能量，并解调激励器磁场信号，获取激励器ID号等信息；再 激 活2.4GHz频率的模块， 2.4GHz模块激活后将转入主动状态，接收激励器的ID号等信息后，合并2.4GHz电子标签的ID号等信息，然后打包发送给阅读器。阅读器再把信息通过同轴电缆线送到中心控制器；学生通过大门进入校内激励器的触发范围，电子标签被二次触发，获得能量和ID号信息，发出2.4 GHz频率信号，被阅读器接收后，送到数据中心，中心控制器根据两次阅读器送来数据先后顺序，可判断学生是到校还是离校，并以短信的形式通知家长。

2 系统硬件电路结构原理

2.1 激励器电路

2.1.1 激励器结构原理

激励器又叫地标器，它的作用是激发电子标签。当学生佩戴电子标签进入激励器的触发范围时，电子标签接收到激励器发出125KHz的激励信号，从而获取能量，并获取激励器ID号等信息，使2.4GHz模块激活后将转入主动状态。其结构如图2所示。

2.1.2 带激励器射频系统的优点

第一是改变了2.4 GHz电子标签读取范围不确定的问题，可将读取范围可以精确在2-4米之间，这样，激励器的触发范围可以很容易的对当时的电子标签进行定位。

第二是大大提高了2.4 GHz电子标签的使用寿命,现有的2.4 GHz电子标签都是主动发送数据的，每隔一定的时间就发送一次，即使不需要也发送因而耗电量较大。而新设计的电子标签平时处于休眠状态，只有电子标签进入激励器的触发区域时，才由低频部分激活2.4 GHz电子标签，开始发送数据，一旦标签离开激励器区域，电子标签将进入休眠状态，因此，耗电量极低。故可大约延长电子标签一倍以上的使用寿命。

第三是提高了READER的数据处理能力。不带激励器射频系统READER需要处理几十米内的电子标签数据，而不管数据是否需要，故而数据有效率较低，而新型技术使READER只需要处理处于激励器范围内的电子标签，接收到都是有效的电子标签数据数据，因而有效率较高。也使得READER可以同时处理的标签数量也就增加了。

2.2 读卡器的电路

读卡器主要由微处理器、2.4G模块和读卡模块构成。

2.2.1 微处理器的硬件电路

STC89C52 是 STC 公司研发的一种基于51内核微控制器，其特点是速度快、功耗低、抗干扰能力强，单指令代码完全兼容传统 8051 单片机，免去了使用专用编程器，可通过串口（RXD/ P3.0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，速度非常快仅需要几秒钟，这些特点非常有利于产品的开发，同时缩小了产品的体积，大幅度缩减了产品的成本，非常有利产品迅速占有市场。

2.2.2 2.4G数据传送

2.4 G射频技术是一种低功耗、低成本、低复杂度、高速率的近距离无线通信技术。在设计中选用的是 NORDIC 公司研发的nRF24L01+ 芯片。该款芯片属于2.4 GHz 无线射频频段收发芯片，但是工作频率在 2.4 --2.4835 GHz 之间可调，可以同时接收6路不同通道数据。通讯速度最高可调至 2 Mbps，芯片内部固化有 CRC 与地址校验校验协议，并支持自动应答功能，在确认收到数据，可以自动回应应答方，从而提高了通信的安全可靠性，在ShockBurstTMC模式下低速单片机也可以与其通信，这些功能都可以用 MCU经芯片提供的 SPI 接口配置相应的寄存器得以实现。

2.2.3 读卡模块电路

读卡芯片使用恩智浦公司研发的 RC522，这款芯片目前在相应领域得到广泛的应用。其特点是支持 ISO/IEC 14442 TypeA

图1 系统基本原理图

图2 激励器结构原理图

接口和 MIFARE 协议，调制电路高度集成，天线的驱动只需要少量的外围器件，特有的掉电机制可以关闭天线，即关闭射频场，从而降低功耗。

3 家校通系统的测试

本系统可由数据中心、阅读器、RFID卡、校门内外侧触发器、后台管理系统和短信平台组成。学校内外分别安有一个阅读器，每位学生配戴一张电子标签，当学生经过校门时主动识别出学生进出校门的状态，并完成考勤记录，然后通过平安短信方式通知学生家长和老师。平台软件系统由WindwsXP、SQLSerer2005、家校通数据采集软件和家校通管理系统软件组成。

[1] Klaus Finkenzeller.射频识别（RFID）技术—无线电感应的应答器和非接触 IC卡的原理与应用[M].2版.北京:电子工业出版社,2001.

[2] 彭 赟1,邓志良.基于2.4 G射频技术的远距离考勤读卡器的设计[J]. 电子设计工程,2014,2:165-166.

[3] 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.

[4] 张继果，徐瑞，王德政.基于RFID技术的家校通无线考勤系统研究[J].物联网技术,2011,12:38-40.

According to 2.4 G RFID technical system in school in the house

Yan Shunzhi
(Heng water occupation technical collegeHeng water in Hebei,053000)

Introduce a kind of according to 2.4 G RFID technical system in school in the house, the reader collects a student while being a student through door in the school card information,upload into data center,the data center has been analyzed,processing behind send out to backstage system server,the backstage server links message platform to send out a related information the message to parent's cellular phone.Has been tested and expressed RFID technical school in the house to test frequently system and have high credibility and function according to the 2.4 G.

2.4G;The radio frequency identifies;The low frequency triggers;The wireless tests frequently;In school in the house

严顺枝(1967-),男,河北武强人,衡水职业技术学院机电工程系副教授，研究方向：应用电子技术。