rfid技术的食品智能追溯系统研究
目 录
一、引言.1
（一）发展概况与设计背景 1
（二）设计的基本概述 1
二、整体方案设计.1
（一）基本方案选择与介绍 1
1．基本追溯过程介绍 1
2．射频识别技术介绍 1
3．EPC产品电子代码介绍 2
4. RFID的组成与工作过程 2
（二）最终系统设计方案 2
三、系统硬件设计.2
（一）RFID读卡器转换模块 3
（二）RFID读卡器读写模块 4
（三）RFID读卡器通信模块 6
四、 系统软件设计.8
（一）设计流程图 8
（二）WEB服务的设计 9
五、 调试与测试结果分析.10
六、 结论.12
参 考 文 献 .13
致谢.14
附录A 源程序代码.15
附录B WEB服务组件代码.19
一、引言
（一）发展概况与设计背景
随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对食品的质量越来越关注，食品的安全已成为大家共同关心的话题。近年来，食品安全事故频繁发生，严重影响了人们的身体健康，引起全世界广泛的关注。因此，如何对食品进行有效的追溯，已成为一个研究热点。
从目前发生食品安全事件来看，食品的安全问题遍布在整个食品产业链的各个环节。物联网技术在食品安全领域应用的越来越多，为了保证食品追溯系统的切实可行，本文借助物联网的核心技术RFID技术，对食品的溯源信息进行有效地跟踪与追溯。
（二）设计的基本概述
本文是从食品供应链的各个环节展开研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
究，主要围绕供应链中生产、加工、销售等环节的追溯信息。整个系统主要采用RFID技术、EPC电子代码技术、WEB
Service 等技术一起实现的。
在硬件部分使用的是CY-14443系列射频读写模块，采用工业级高性能处理器，内置天线，具有极高的可靠性。软件部分主要通过开发平台Visual Studio 2008和组建后端的Web Service 服务，最终在网页上实现智能追溯。
二、整体方案设计
（一）基本方案选择与介绍
1．基本追溯过程介绍
在我们生活中，食品的流通涉及到供应商、加工、销售等环节。整个追溯过程中对唯一标识的产品信息进行跟踪与存储，其中可以使用RFID电子标签存储作为追溯原始数据。在食品加工的环节时，把相应的食品记录放在数据库中；在流通过程中会有读写器来记录这些信息；最后，通过严格的控制流通过程，使食品的安全质量有了很大的提高。一旦当食品安全遇到问题时，就可以通过追溯系统查到该问题是在哪个环节出了问题，就可以采取相应的措施减少损失，这也是当今食品安全追溯管理模式的发展趋势。
2．射频识别技术介绍
RFID技术，又叫射频识别技术，是一种利用射频信号自动识别对象来获取信息的技术，整个读取过程中采用不接触的方式完成的。这几年RFID技术在国内发展迅速，对人们的生活影响越来越大。与我们平时广泛使用的条形码、IC 卡这些自动识别技术相比，RFID 技术不仅在很多方面推广，而且具有传输距离远、适应能力好的优点。因此，在很多的食品供应中都会去使用RFID技术，这样就能大大提高供应链的效率和质量。
3．EPC产品电子代码介绍
EPC为产品电子代码，以RFID电子标签作为载体，并借助网络实现信息之间的传递。如下表中的数据表示了EPC的结构。
表（1）EPC组成
标头
厂商识别代码
对象分类代码
序列号
6
22
15
40
4. RFID的组成与工作过程
RFID系统主要是由电子标签、阅读器和计算机系统组成。电子标签，又称射频标签、数据载体，主要由芯片和标签天线或线圈组成，标签存储器里具有唯一的电子代码和对象；读写器的组成有类比控制模块、数位控制和无线天线，通过天线与电子标签进行通信，从而根据读写器在网络中上传的信息，在RFID标签和读写器之间进行信息交互；计算机系统是RFID数据处理的核心，该技术能计算标签的位置并记录监控网络中的信息，监测其工作状态与故障。
在RFID系统中，它的工作过程是阅读器通过发射天线获得射频信号，当标签进入信号工作区域后，无线天线便可以接收射频信号，从而产生能量来存储标签芯片的信息，再读取卡中的信息，传送到计算机数据库中处理。
阅读器 标签
图（1）RFID基本原理框图
（二）最终系统设计方案
在这次课题设计中，考虑到许多方面有局限性，故使用食用油产品进行分析。本次设计将RFID读卡器模块作为主控制系统，用WEB服务组建的页面来取代追溯系统的界面，信息通过天线传输。首先通过RFID射频识别技术在标签卡里详细地写入食品的追溯信息，再将读写器追溯的信息上传到服务器上，当追溯信息变化时，标签卡可以及时地更新信息，最后通过WEB网页界面上输入ID号，查询对应的WEB信息和食品的溯源信息来实现追溯目的。
三、系统硬件设计
硬件系统设计的组成有读写器、射频识别卡、转换电路和接口设备组成。在整个系统中最重要的是RFID阅读器，负责读取信息和通信等功能。
图（2）系统总框图
（一）RFID读卡器转换模块
RFID读卡器电平转换模块是由核心芯片MAX3232以及以外的接口电路构成。MAX3232是一个电平转换芯片，它是采用专门的电压差发送器作为输级，利用3-5V的电源进行供电，实现RS232的功能。
图（3）MAX3232
图（4）电平转换模块电路图
（二）RFID读卡器读写模块
RFID读卡器读写模块采用的是复旦微电子公司的非接触的芯片，该芯片是以ISO14443为基准的，使用的是CY-14443A系列射频模块，模块里的芯片是FM1702SL，使用3～5.5V的电压，而且其消耗能量少，整个模块的面积比较小，可以提高实用性，并在煤气、水电、电话机等计费系统中应用的相当广泛。
CY-14443A系列的产品命名如下图：
图（5）CY-14443A模块定义
图（6）FM1702SL芯片引脚
表（2）管脚的功能表
表（3）直流特性参数
Symbol
Description
Min
Typ
Max
Units
Notes
一、引言.1
（一）发展概况与设计背景 1
（二）设计的基本概述 1
二、整体方案设计.1
（一）基本方案选择与介绍 1
1．基本追溯过程介绍 1
2．射频识别技术介绍 1
3．EPC产品电子代码介绍 2
4. RFID的组成与工作过程 2
（二）最终系统设计方案 2
三、系统硬件设计.2
（一）RFID读卡器转换模块 3
（二）RFID读卡器读写模块 4
（三）RFID读卡器通信模块 6
四、 系统软件设计.8
（一）设计流程图 8
（二）WEB服务的设计 9
五、 调试与测试结果分析.10
六、 结论.12
参 考 文 献 .13
致谢.14
附录A 源程序代码.15
附录B WEB服务组件代码.19
一、引言
（一）发展概况与设计背景
随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对食品的质量越来越关注，食品的安全已成为大家共同关心的话题。近年来，食品安全事故频繁发生，严重影响了人们的身体健康，引起全世界广泛的关注。因此，如何对食品进行有效的追溯，已成为一个研究热点。
从目前发生食品安全事件来看，食品的安全问题遍布在整个食品产业链的各个环节。物联网技术在食品安全领域应用的越来越多，为了保证食品追溯系统的切实可行，本文借助物联网的核心技术RFID技术，对食品的溯源信息进行有效地跟踪与追溯。
（二）设计的基本概述
本文是从食品供应链的各个环节展开研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
究，主要围绕供应链中生产、加工、销售等环节的追溯信息。整个系统主要采用RFID技术、EPC电子代码技术、WEB
Service 等技术一起实现的。
在硬件部分使用的是CY-14443系列射频读写模块，采用工业级高性能处理器，内置天线，具有极高的可靠性。软件部分主要通过开发平台Visual Studio 2008和组建后端的Web Service 服务，最终在网页上实现智能追溯。
二、整体方案设计
（一）基本方案选择与介绍
1．基本追溯过程介绍
在我们生活中，食品的流通涉及到供应商、加工、销售等环节。整个追溯过程中对唯一标识的产品信息进行跟踪与存储，其中可以使用RFID电子标签存储作为追溯原始数据。在食品加工的环节时，把相应的食品记录放在数据库中；在流通过程中会有读写器来记录这些信息；最后，通过严格的控制流通过程，使食品的安全质量有了很大的提高。一旦当食品安全遇到问题时，就可以通过追溯系统查到该问题是在哪个环节出了问题，就可以采取相应的措施减少损失，这也是当今食品安全追溯管理模式的发展趋势。
2．射频识别技术介绍
RFID技术，又叫射频识别技术，是一种利用射频信号自动识别对象来获取信息的技术，整个读取过程中采用不接触的方式完成的。这几年RFID技术在国内发展迅速，对人们的生活影响越来越大。与我们平时广泛使用的条形码、IC 卡这些自动识别技术相比，RFID 技术不仅在很多方面推广，而且具有传输距离远、适应能力好的优点。因此，在很多的食品供应中都会去使用RFID技术，这样就能大大提高供应链的效率和质量。
3．EPC产品电子代码介绍
EPC为产品电子代码，以RFID电子标签作为载体，并借助网络实现信息之间的传递。如下表中的数据表示了EPC的结构。
表（1）EPC组成
标头
厂商识别代码
对象分类代码
序列号
6
22
15
40
4. RFID的组成与工作过程
RFID系统主要是由电子标签、阅读器和计算机系统组成。电子标签，又称射频标签、数据载体，主要由芯片和标签天线或线圈组成，标签存储器里具有唯一的电子代码和对象；读写器的组成有类比控制模块、数位控制和无线天线，通过天线与电子标签进行通信，从而根据读写器在网络中上传的信息，在RFID标签和读写器之间进行信息交互；计算机系统是RFID数据处理的核心，该技术能计算标签的位置并记录监控网络中的信息，监测其工作状态与故障。
在RFID系统中，它的工作过程是阅读器通过发射天线获得射频信号，当标签进入信号工作区域后，无线天线便可以接收射频信号，从而产生能量来存储标签芯片的信息，再读取卡中的信息，传送到计算机数据库中处理。
阅读器 标签
图（1）RFID基本原理框图
（二）最终系统设计方案
在这次课题设计中，考虑到许多方面有局限性，故使用食用油产品进行分析。本次设计将RFID读卡器模块作为主控制系统，用WEB服务组建的页面来取代追溯系统的界面，信息通过天线传输。首先通过RFID射频识别技术在标签卡里详细地写入食品的追溯信息，再将读写器追溯的信息上传到服务器上，当追溯信息变化时，标签卡可以及时地更新信息，最后通过WEB网页界面上输入ID号，查询对应的WEB信息和食品的溯源信息来实现追溯目的。
三、系统硬件设计
硬件系统设计的组成有读写器、射频识别卡、转换电路和接口设备组成。在整个系统中最重要的是RFID阅读器，负责读取信息和通信等功能。
图（2）系统总框图
（一）RFID读卡器转换模块
RFID读卡器电平转换模块是由核心芯片MAX3232以及以外的接口电路构成。MAX3232是一个电平转换芯片，它是采用专门的电压差发送器作为输级，利用3-5V的电源进行供电，实现RS232的功能。
图（3）MAX3232
图（4）电平转换模块电路图
（二）RFID读卡器读写模块
RFID读卡器读写模块采用的是复旦微电子公司的非接触的芯片，该芯片是以ISO14443为基准的，使用的是CY-14443A系列射频模块，模块里的芯片是FM1702SL，使用3～5.5V的电压，而且其消耗能量少，整个模块的面积比较小，可以提高实用性，并在煤气、水电、电话机等计费系统中应用的相当广泛。
CY-14443A系列的产品命名如下图：
图（5）CY-14443A模块定义
图（6）FM1702SL芯片引脚
表（2）管脚的功能表
表（3）直流特性参数
Symbol
Description
Min
Typ
Max
Units
Notes
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