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DB-SD37 物聯網射頻識別綜合應用實驗箱

一、概述

1.緊密圍繞物聯網工程專業人才培養計劃和教學大綱展開軟硬件和配套實驗的設計，可以滿足《RFID原理及應用》專業課程的實驗開設。2.實驗箱集成了常用的RFID頻段和ISO協議:包括125K低頻13.56MHz高頻、 915MHz超高頻、2 4Ghz微波四種RFID頻段，支持ISO-15693.ISO-14443. ISO-18000-6C等各種國際標準協議。

3.提供了多種其他識別技術:如二維碼/指紋識別、圖像識別。

4.增加了控制設備，可與RFID模塊組建各種聯動控制場景，墻強體驗感。

5.實驗箱集成的嵌入式網關。RFID低頻、高頻、超高頻、2.4G有源控制板。二維碼識別、指紋識別等節點均通過插件方式與底板連接，采用供電與固定一體的安裝方式，既可固定在實驗箱上使用，也可單獨取出，作為移動節點用于實訓項目。

6.每個RFID模塊提供多種訪問方式:可通過RS232接口和上位機軟件單獨應用，也可通過ZigBee無線通信模塊由網關集中管理。

7.采用Cortex-A9智能網關，集中統-管理板載節點

8.提供各個RFID頻段適合的實訓案例，拓展視野。

物聯網射頻識別綜合應用實驗箱

二、產品功能

物聯網射頻識別綜合應用實驗箱(圖2)
物聯網射頻識別綜合應用實驗箱(圖3)
物聯網射頻識別綜合應用實驗箱(圖4)
物聯網射頻識別綜合應用實驗箱(圖5)
物聯網射頻識別綜合應用實驗箱(圖6)
物聯網射頻識別綜合應用實驗箱(圖7)
物聯網射頻識別綜合應用實驗箱(圖8)

三、課程資源

課程目標: .

了解掌握物聯網射頻識別、生物識別、及圖像識別技術，例如四頻段識別、條碼識別、二維碼識別、指紋識別、人臉識別及D卡識別、IC卡等技術標準與應用。

課程簡介

本課程在目前主流的RFID識別的基礎上增加生物識別技術與圖像識別技術。通過原理講解與案例實操使學生能夠更加深入了解物聯網識別技術的應用場景及相關識別技術特性。

課程目錄

序號	實驗類別	實驗目錄
	低頻125K原理及實驗	EM4100標簽內部結構簡介 T5557標簽內部結構簡介低頻讀卡器與PC的聯機測試 EM4100卡讀ID號實驗 T5557卡初始化配置 T5557卡快速讀取頁數據 T5557卡單塊及多塊讀操作 T5557卡單塊及多塊快速寫操作 T5557卡復制ID卡操作
	高頻13.56M原理及實驗	尋找單張、多張標簽及標簽總量讀寫單個塊操作鎖定標簽塊操作讀寫多個塊數據設置標簽進入靜默狀態設置標簽處于被選擇狀態復位標簽進入準備狀態向標簽寫應用標志位鎖定應用標志位寫數據存儲格式標志位鎖定數據存儲格式ID標志位獲取標簽信息獲取多個塊安全狀態
	超高頻915M原理及實驗	單卡及多卡EPC識別：單步識別、單標簽循環識別、防碰撞識別；單卡及多卡TID識別實驗：標簽識別號；標簽UII塊區讀寫操作：UII讀寫、不UII讀寫、多字節寫 GEN2標簽的USER多字節數據讀寫 GEN2標簽的安全操作 GEN2標簽的鎖定操作
	有源2.4G原理及實驗	2.4G基站讀寫器設置實驗 2.4G標簽設置實驗信道及PID查詢修改實驗 2.4G標簽LED控制實驗 2.4G標簽蜂鳴器控制實驗 2.4G標簽塊區數據讀取實驗 2.4G標簽塊區寫操作實驗標簽上報應用實驗
	其他識別技術	二維碼識別實驗指紋識別實驗 OpenCV圖像識別實驗
	綜合應用實訓	身份識別綜合實訓（指紋+電機）C# 圖書管理應用實訓（二維碼+高頻）C# ETC模擬收費應用實訓（高頻+2.4G+電機）C# 倉儲出入庫綜合實訓（超高頻）C# 牲畜養殖耳標應用實訓（低頻）C# 人臉檢測應用實訓

五、配置清單

序號	類別	名稱	數量	備注
	主控	智能網關	1	Cortex-A9內核，7寸電容觸摸屏，WiFi/BT模塊
		ZigBee通訊模塊	1	協調器功能，插在網關背面
		ZigBee協調路由器	1	實驗使用，附件內
	識別模塊	125K低頻讀卡節點	1
		13.56M高頻讀卡節點	1
		915M超高頻讀寫節點	1
		2.4G微波讀寫節點	1
		二維碼指紋識別節點	1
		智能控制節點	1	含直流電機、舵機、顯示屏
	附件	125K低頻電子標簽	1套	5張125K ID卡,5張T5557卡
		13.56M高頻電子標簽	5	15693卡
		915M超高頻電子標簽	5
		2.4G有源電子標簽	1
		USB攝像頭	1	含12V2A電源適配器
		DC12V3A開關電源	1
		交叉串口線	1
		網線	1
		TYPE-C USB數據線	1
		JLINK調試器	1	含10芯排線
		方口USB數據線	1
		J-Link仿真器	1	含20芯排線
		USB轉RS232串口頭	1
		TF卡讀寫器	1
		TF card	1
		產品手冊	1	電子版
		合格證	1

六、技術參數

序號	名稱	技術參數
1	概述	1.含有低頻125K、高頻13.56Mhz、超高頻915MHz、2.4Ghz有源四種頻段的RFID模塊，二維碼指紋識別節點，智能控制節點以及一個模擬攝像頭； 2.四種頻段讀卡器可以切換至串口模式，直接與PC機上位機應用程序交互；也可切換至ZigBee模式，通過ZigBee組網，將RFID讀卡數據無線傳輸至網關應用軟件； 3.使用低頻讀卡器實現基本工作原理及實驗教學，也提供基于低頻的牲畜養殖畜牧耳標實訓案例； 4.使用高頻讀卡器實現高頻工作原理及實驗教學，也提供基于高頻的圖書館管理實訓案例； 5.使用超高頻讀卡器實現基本工作原理及實驗教學；也提供基于超高頻的倉儲出入庫實訓案例； 6.使用2.4G讀卡器與標簽實現工作原理及實驗教學，也提供基于有源讀卡器等設備實現ETC模擬收費管理實訓系統； 7.使用指紋識別與控制節點實現門禁管理系統； 8.使用攝像頭實現圖像處理、人臉檢測門禁管理系統。
2	Cortex-A9網關	1）核心板資源：（1）CPU：Cortex-A9四核心的Samsung x6818，主頻1.4GHz；（2）GPU：MAIL-400，3D圖形加速（3）內存: 1GB DDR3；（4）EMMC: 8GB；（5）核心板+底板設計：核心板加裝屏蔽罩，郵票孔方式與底板連接，抗干擾能力更強，比插針式更穩定可靠。要求引出核心板信號線，不少于188PIN。 2）網關主板資源：（1）LCD接口：7寸IPS電容屏（16:9），分辨率1024×600；（2）USB接口：2路USB_HOST 2.0輸出，1路USB OTG；（3）Ethernet接口：核心板內置千兆IP，外加不超過3RMB的PHY芯片即可，支持10/100/1000M，RJ45接口；（4）串口：2路3線RS232，1路TTL接口，1路RS485，1路Bluetooth；（5）CAN總線接口：1路；（6）RS485總線接口：1路；（7）HDMI 接口：HDMI1.4a，支持19201080高清數字輸出; （8）LVDS液晶屏接口：單通道，支持19201080；（9）攝像頭接口：1路CMOS并行接口，支持800萬像素；（10）AV接口：1路模擬視頻母口輸入；（11）外部存儲擴展接口：SD卡、TF卡接口；（12）音頻接口： 1路MIC輸入，1路1. 8w喇叭；（13）按鍵：1個復位按鍵、1個休眠喚醒按鍵，2個音量鍵；（14）藍牙WiFi：板載藍牙WiFi二合一模塊；（15）Mini PCIe接口：標準可插入4G通信模模塊；（16）24Pins應用擴展接口：用于處理器外設接口擴展功能，包含3路串口、1路PWM、1路IIC、1路ADC、8個GPIO，5V電源。要求板載1個ZigBee協調器通信模塊。
3	ZigBee通信模塊	通信模塊：通過單排針與底板連接，默認采用2.4G板載天線通信；預留膠棒天線接口；功能：傳感器采集、執行器控制，以及ZigBee網絡自組網。射頻芯片：CC2530； Flash容量：≧128KB； RAM容量：8K的RAM；數據通訊接口：RS232或TTL UART接口；天線接口：2.4G板載天線；協議標準：IEEE802.15.4；協議棧：默認采用ZigBee 2007；傳輸速率：無線數據傳輸速率約為20~250kbps；工作電壓：供電電壓典型值默認DC 3.3V。
4	125KHZ 低頻讀卡節點	采用STC11F04E主控，與125K射頻卡基站模塊進行數據交互，支持射頻信息通過串口、zigbee無線兩種模式與上位機或android網關進行通信。板載RS232串行接口、ZigBee通信模塊，可通過雙位撥碼開關切換。支持標準：125K ID；讀卡距離：0-10cm；讀卡時間：1-2ms；工作頻率：125KHz；支持卡片類型：TEMIC 5557、EM4305可讀寫系列通訊方式：RS232和Zigbee 供電電源：DC5V；
5	13.56M高頻讀卡器節點	采用STM32單片機主控，與TRF7970高頻基站電路進行數據交互，支持射頻信息通過RS232串口、Zigbee無線兩種方式與上位機或android網關進行通信。板載RS232串行接口、ZigBee通信模塊，可通過雙位撥碼開關切換。控制芯片：STM32F103CBT6；支持標準：ISO15693；讀卡距離：0-10cm；讀卡時間：1-2ms；工作頻率：13.56MHz；通訊方式：RS232和Zigbee 供電電源：DC5V.
6	915MHZ超高頻讀寫器節點	采用RLM100超高頻讀寫器核心部件，里面集成了PLL、發射、接受、耦合器以及MCU等外設，通過API函數庫控制模塊，支持射頻信息通過RS232串口、Zigbee無線兩種方式與上位機或網關進行通信。天線：陶瓷天線支持標準：ISO18000-6C、EPC GEN 2標準；讀卡距離：讀卡大于50cm，寫卡距離為讀卡的70%；讀卡時間：讀每8字節小于5ms，寫每4字節小于25ms；工作頻率：902~928MHz； RF輸出功率：20dBm；特點：輸出功率可以調整；通訊方式：RS232和Zigbee 供電電源：DC5V。
7	2.4G微波讀寫節點	采用nRF24LE1主控，內部集成2.4Ghz無線傳輸模塊和STM32F103單片機，實現與2.4G讀卡器的功能，可與2.4G標簽進行無線通信。支持射頻信息通過RS232串口、Zigbee無線兩種方式與上位機或網關進行通信。工作主頻；2.4 GHz ～ 2.483 GHz 讀卡距離：80米衰減距離：1-80米可調節（距離誤差±15%）識別角度：全向極化方式：垂直極化或雙極化通信機制：基于 HDLC 時分多址和同步通信機制抗干擾性：頻道隔離技術，多個設備互不干擾安全性：加密計算與安全認證，防止鏈路偵測通訊接口：RS232/USB、ZigBee 工作溫度: -40℃～+85℃(工業級）工作濕度: 10%～90%RH 電壓：+5VDC（5VDC）電流：≤100mA
8	二維碼指紋識別節點	采用高性能Cortex-M3 32位微處理器STM32F103，主頻72MHz；內存：8KB SRAM，Flash存儲：128KB；通過串口與指紋識別模塊、二維碼掃描模塊、無線通信模塊進行交互，實現識別信息的無線傳輸。具有指紋識別功能，集成指紋算法芯片，具有指紋圖像處理、特征提取、模板生成、模板存儲、指紋比對（1:1）或指紋搜索等功能。圖像像素：160160pixel 圖像分辨率：508dpi 模板文件：512字節存儲容量：120枚認假率FAR:<0.0001% 拒真率FRR：<1.0% 搜索時間：<0.3s 具有二維碼掃描功能，內嵌二維解碼芯片，圖像采集器與解碼板一體設計，640480 CMOS傳感器，超長識讀距離，最遠可達70cm；識別速度：100ms識別結果顯示：標配LED彩屏支持zigbee通訊協議。供電：DC5V
9	智能控制節點	采用高性能Cortex-M3 32位微處理器STM32F103，主頻72MHz；內存：8KB SRAM，Flash存儲：128KB。板載ZigBee通訊模塊，接收無線命令，控制舵機、直流電機動作。可與其他RFID節點、二維碼指紋識別節點組合，組建各種物聯網應用場景。
10	高清USB攝像頭	分辨率：高清1080p；成像組件：索尼高清芯片像素：PAL1020H596V(61萬像素)，NTSC1020H508V（52萬像）焦距：2.8,3.6mm,6mm,8mm,12mm，16mm，可選；制式：PAL制式，信噪比: ≧54dB 同步方式：內同步；輸出：1.0VP-P75Ω（BNC）；工作溫度：-30℃~50℃；工作電源：DC5V2A
11	低頻上位機應用軟件	運行在windows系統中，通過串口與低頻讀卡模塊通訊。支持EM4100、T5557低頻卡。具有串口屬性配置、低頻卡的多塊快速讀操作、單個塊讀操作、快速寫操作、第0配置值計算、天線值計算、兩種低頻標簽讀取卡號的功能。提供T5557卡配置成ID卡的功能。開發環境：Visual Studio2010以上語言：C#
12	高頻上位機應用軟件	運行在windows系統中，通過串口與高頻讀卡模塊通訊。具有串口屬性配置、讀高頻標簽單個塊、多個塊、獲取卡片信息、獲取多個塊安全狀態、復位到準備狀態、鎖定標簽卡片塊、寫單個塊、寫多個塊數據、設置靜默狀態、設置被選擇狀態、寫應用標志位、鎖定應用標志位、寫數據存儲格式、鎖定數據存儲格式等功能。開發環境：Visual Studio2010以上語言：C#
13	超高頻上位機應用軟件	運行在windows系統中，通過串口與超高頻讀卡模塊通訊。具有串口屬性配置、EPC識別（單步、單標簽循環、防碰撞）、讀取數據（不UII、UII）、寫入數據（不UII、UII、多字節數據寫）、寫EPC操作、安全操作、鎖定操作、查詢固件版本號、產品ID功能。開發環境：Visual Studio2010以上語言：C#
14	2.4G有源上位機應用軟件	運行在windows系統中，通過串口與2.4G有源讀卡器通訊。具有串口屬性配置、讀卡器設置（可設置波特率、信道、PID、功率）、標簽設置（標簽號設置、信道、PID）、標簽控制（控制標簽上的LED的開啟或關閉）、2.4G有源標簽讀取、標簽塊區讀寫等功能。開發環境：Visual Studio2010以上語言：C#
15	上位機綜合實訓應用軟件	至少要包含基于低頻的牲畜養殖耳標應用實訓、基于指紋的身份識別應用軟件、基于高頻和二維碼的圖書管理應用軟件、基于2.4G和高頻的ETC模擬收費應用軟件、基于超高頻的倉儲出入庫應用軟件等5個以上。
16	Android網關應用軟件	至少要包括低頻、高頻、超高頻、2.4G有源讀取標簽卡號的應用軟件、數字圖像處理軟件、人臉檢測應用軟件等3個以上。
17	課程實驗	1、要求提供低頻RFID課程實驗，基礎讀寫卡實驗不少于9個，如EM4100標簽內部結構簡介、T5557標簽內部結構簡介、低頻讀卡器與PC的聯機測試、EM4100卡讀ID號實驗、T5557卡初始化配置、T5557卡快速讀取頁數據、T5557卡單塊及多塊讀操作、T5557卡單塊及多塊快速寫操作、T5557卡復制ID卡操作； 2、要求提供高頻RFID課程實驗，基礎實驗不少于12個，如尋找單張/多張標簽及標簽總量、讀寫單個塊操作、鎖定標簽塊操作、讀寫多個塊數據、設置標簽進入靜默狀態、設置標簽處于被選擇狀態、復位標簽進入準備狀態、向標簽寫應用標志位鎖定應用標志位、寫數據存儲格式標志位、鎖定數據存儲格式ID標志位、獲取標簽信息、獲取多個塊安全狀態等。 3、要求提供超高頻RFID課程實驗，不少于5個，如EPC單卡及多卡識別實驗、TID單卡及多卡識別實驗、EPC讀寫操作實驗、GEN2標簽的列舉數據和多字節操作實驗、GEN2標簽的USER數據讀寫實驗。 4、要求提供2.4G有源課程實驗，不少于8個，如2.4G基站讀寫器設置實驗、2.4G標簽設置實驗、信道及PID修改實驗、2.4G標簽LED控制實驗、2.4G標簽蜂鳴器控制實驗、2.4G標簽flash8數據讀取實驗、2.4G標簽flash5寫操作實驗、標簽上報應用實驗。 5、要求提供RFID行業應用實訓案例不少于5個，如基于指紋識別的身份管理實驗、基于二維碼和高頻的圖書管理系統、基于高頻的2.4GETC模擬收費系統、基于超高頻倉儲出入庫管理系統、基于低頻的牲畜耳標管理系統等。 6、要求提供其他識別技術實驗不少于4個，如指紋識別門禁控制系統、二維碼顯示系統、CMOS攝像頭視頻瀏覽、OpenCV人臉檢測等。 7、要求提供RFID實驗操作視頻不少于5個，如低頻實驗操作視頻、高頻讀寫器實驗操作視頻、超高頻實驗操作視頻、有源2.4G固件燒寫視頻、有源2.4G基礎實驗視頻等。