一.簡介

二.原理：

a.RFID工作原理

b.條碼機工作原理

c.一維條碼

d.二維條碼

e.光學滑鼠

三.實驗內容

四.影片連結

五.家中小實驗

六.問題與討論

七.歷年照片

八.歷年解說影片

 一.簡介

RFID：

　　RFID 全名是 Radio Frequency Identification ，又稱無線射頻技術。此技術於1940年代，也就是

第二次世界大戰期間，英國為了辨識進入領空的戰機是敵是友而發明。

有別傳統接觸式系統，RFID利用射頻訊號以無線電波方式傳送數碼資料，因此感應器不需與接收

器接觸，也無方向性限制，即可交換資料。

RFID 技術發展至今，跨越多項領域，甚至融入你我的生活圈中。自物流業、軍方、零售、醫療、

食品、交通、門禁……等。亦被視為是能讓網路無所不在社會實現的關鍵技術。堪稱本世紀最重要

前十大技術之一。將為人類生活模式帶來重大的改變。

條碼機：

　　當前往便利商店、大賣場購物時是否時常耳聞"嗶嗶"聲，沒錯那就是我們生活中常見的條碼機，

還有在許多玲瑯滿目的商品上總是不可或缺那黑白相間的條紋，想瞭解這些條碼間所想傳遞的訊息

嗎?歡迎參觀條碼機。

二維條碼：

　　關心時事的你在閱覽報紙，或是在生鮮超市採購新鮮食品時，是否注意到上面有個用黑白格紋

組成的方型圖案呢？它就是二維條碼，只要利用身邊隨處可見的手機，就可以獲得圖形上面所隱藏

的密碼喔。二維條碼還有許多有趣及多樣性的功能，等你來體驗。

English itroduction:

RFID is known as one of the most important top ten technologies in this century.

RFID's full name is Radio Frequency Identification, perhaps you are not familiar with this name,

 but this technology is hidden everywhere in our lives.

About the operating theory, the reader are installed with a copper coil, with current running through,

 it forms a magnetic field ahead of it. And the tag, are composed of a copper coil, a capacitor

and a IC chip. When the tag is around the reader, due to the magnetic field, by Lenz's law,

the EMF(electromotive force) induced by the change in flux creates an induced current to

oppose the change in flux. Thus, with current running through the circuit, it emits a carrier wave

 which loaded the signal on the chip, and the reader receives and process signal. Each chip

contains a unique serial number like a personal ID, the computer connected to the reader

will react if it recognize the signal.

 RFID is a promising communications technology. The system identify specific target by radio signals,

 thus having the advantage to read and to write data without having mechanical or optical contact

with the system. We are able to track and locate certain objects that installed RFID, it is applied to

check supplies and inventory, even use to track public transportation. Although the applications of RFID

 are widely use and bring so many conveniences, there are still some safety problems to discuss about.

We hope by participate this physical activity in the NSYSU physics department, you could understand

clearly the fundamental principles and techniques of this amazing technology.

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二.原理

a.RFID的工作原理
　

RFID(Radio Frequency Identification)，中文翻為射頻識別技術，又稱電子標籤、無線射頻識別，

又有另外一種名稱電子條碼機。

RFID原理是利用無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據，而識別系統與特定目標之間不需

要建立機械或光學接觸（例如刷ID卡、掃瞄條碼）。

        RFID以天線發射數位訊號，也就是1和0的格式，讀取 器接收訊號後，再由內部的編碼器，根據

        通訊協定轉換給電腦使用。

　　RFID系統通常由無線資訊處理技術，讀取器 (Reader) ，電子標籤(Tag) 三者組成。

　　Step 1 : Reader 藉天線發送特定頻率的射頻訊號，當Tag進入天線工作區域時，因電磁感應產生

　　　　　感應電流，Tag 獲得能量被啟動。

　　Step 2 :Tag 將自身編碼等資訊傳送給天線。

　　Step3 :天線接收到 Tag 的載波訊號，經天線調節器傳送給Reader，Reader對此訊號進行解碼，

　　　　　再將資料送至後台主系統處理。

　　Step4 :主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令

　　　　　訊號控制執行機構動作。

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條碼機的工作原理

藉由電源激發「發光二極體」而射出一束紅外線「掃瞄」條碼，由於空白會比線條

反映回來更多的光度，藉由這些明暗關係，讓光感應接收器的反射光有著不同的

類比信號，然後再經由解碼器譯成資料。

主要是利用光的反射照入條碼機內部的CCD之後，經由光電效應產生電子，再利用

電位差判斷是黑是白。黑白條紋是將數位訊號(0,1)形體化，一個數字由七個單位組成。

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一維條碼

一維條碼是將線條(bar)與空白(space)按照一定的編碼規則組合起來的符號，

用來代表一定的字母、數位元等資料。 每種一維條碼都有自己的一套編碼規格，

規定字母或數字的排列方式。

一般較流行的一維條碼39碼(Code 39)、EAN碼(European Article Number)、

UPC 碼 (Universal Product Code) 、128碼(Code 128)，以及專門用於書刊管理

的ISBN、ISSN等。

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二維條碼

一維條碼的編碼是將圖像的橫軸以單一間隔分割為數等分格子後，再依編碼方式

及編碼目的的不同，將格子以黑白條紋編成可辨識的圖形。

初步的二維條碼則是加上縱軸的編碼來增加編碼的容量，而至今矩陣式的二維條碼

成為較通用、讀取速度較快的編碼方案。

相形於在市面上流通多年的一維條碼，二維條碼是個較新的商品編碼方案，但其主要

的目的並非取代一維條碼作為商品辨識的標籤，而是進一步的利用其資料儲存量較

一維條碼多的特點，使產品生產資訊透明化，以便消費者能夠安心地選用產品。

目前二維條碼有許多不同國家所創造的編碼格式，例如美國較通行的三種編碼：PDF417、

DataMatrix、Maxi Code，而在日本與台灣較常見的是QR Code。

二維條碼的讀取與一維條碼使用光感應器讀取的方式類似，但除了使用專門讀取的儀器外，

另一種方式是利用具有30萬畫素以上鏡頭的手機，或是具有視訊攝影機設備的電腦，

只要裝載對應解碼的程式，便可解讀二維條碼。

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光學滑鼠

光學滑鼠底部的LED燈，以30度角射向桌面，照射出粗糙的表面所產生的陰影，通過平面

的折射經另一透鏡回饋到傳感器上。經一連串計算過程將滑鼠的移動數值傳給電腦.除少

數光滑表面，如大理石、玻璃、金屬。它可以在大多的物體表面上運作。

雷射滑鼠也是光學滑鼠，將雷射光代替LED光。因為雷射光是相干光（Coherent  Light），

幾乎單一的波長，即使經過長距離的傳播依然能保持其強度和波形；而LED光則是非相干光

（Incoherent Light），故雷射光辨識能力大幅提升。

　雷射滑鼠傳感器獲得影像的過程是根據，雷射照射在物體表面所產生的干涉條紋而形成

的光斑點反射到傳感器上獲得的，傳統的光學滑鼠是通過照射粗糙的表面所產生的陰影來

獲得。因此雷射能對表面的圖像產生更大的反差，提高滑鼠的定位精準性。

實驗一：

　　將RFID Reader連結上蜂鳴器模擬一般市場上的防盜器，RFID Tag 則為模擬未將標籤

取下之商品(意即未結帳)，當Tag通過Reader時則鈴聲大作。

實驗二：

　　將RFID Reader連接上上鎖的門用以模擬國外的電子收費站(ETC)，只要附上Tag的

遙控車經過收費站就會被收費(這裡以門打開象徵收費)。

實驗三：

      先在電腦製作一些二維條碼，再將智慧型手機裝上QR碼解碼器QR-Code ，用以解碼。

實驗四：

           使用一訊號產生器及兩個線圈一個TAG，一個線圈圍訊號源，輸入正弦波，另外一個

線圈是接收訊號的線圈，TAG則是由線圈加上電容而成的LC電路，靠著激勵線圈給的能像會

產生震盪的訊號，頻率剛好是感測線圈接收強度最大的頻率，產生沒有TAG就沒有電流，

有TAG才有電流的效果。即加裝於接收接訓之線圈號上的LED燈，再有TAG時才會亮。

實驗五：　

　　　本實驗利用一個訊號產生器，一個示波器，顯示TAG的數位訊號。我們以線圈筒模擬門

禁機的主機，並以訊號產生器提供125KHz的正弦波，再線圈統頂端端上的線圈連接示波器來

抓取RFID TAG的訊號。

今年之改革：          

實驗二： 美化門面

實驗四：

 ‧    將去年自製能發光的RFID改成能發出聲音               

 ‧    先想出什麼是能發出聲音的元件 → 蜂鳴器

‧    蜂鳴器的驅動電壓→選用1.5、3、6、12、3~30V

‧    人耳頻率→接收範圍20~20000HZ

‧    自製ＲＦＩＤ頻率→1.85(MHZ)→線圈→電容

‧    蜂鳴器頻率

‧    →自身頻率－多諧振盪器振動產生而輸出1.5~2.5Khz的訊號,接著阻抗匹配器推動壓

         電蜂鳴片而發出聲音

→改變頻率－因訊號產生器的頻率越高,所發出聲音的頻率越高

新增二維條碼深入剖析：         

‧    堆疊式二維條碼 (stacked 2D barcode)

PDF 417

CODE 16K

Supercode

‧    矩陣式二維條碼 (Matrix 2D barcode)

Datamatrix

Maxicode

Philips Dot Code

錯誤糾正能力：

‧      標準錯誤糾正(SEC)   16%

‧      增強錯誤糾正(EEC)   25%

可存放資料量與錯誤糾正等級對照表

應  用  範  圍：

表單應用、 保密應用、 追蹤應用

       證照應用、 盤點應用、 備援應用

與一維條碼比較：

常 用 術 語：

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準備器材：

步驟 :

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RFID的小問題

EAN 13編碼方式