DB-SD37 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別綜合應用實驗箱
一、概述
1.緊密圍繞物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)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(yè)課程的實驗開設。2.實驗箱集成了常用的RFID頻段和ISO協(xié)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(xié)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(lián)動控制場景，墻強體驗感。
5.實驗箱集成的嵌入式網(wǎng)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(jié)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(jié)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(wǎng)關集中管理。
7.采用Cortex-A9智能網(wǎng)關，集中統(tǒng)-管理板載節(jié)點
8.提供各個RFID頻段適合的實訓案例，拓展視野。
二、產(chǎn)品功能
三、課程資源
課程目標: .
了解掌握物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(nèi)部結構簡介 T5557標簽內(nèi)部結構簡介 低頻讀卡器與PC的聯(lián)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(shù)據(jù) 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(shù)據(jù) 設置標簽進入靜默狀態(tài) 設置標簽處于被選擇狀態(tài) 復位標簽進入準備狀態(tài) 向標簽寫應用標志位 鎖定應用標志位 寫數(shù)據(jù)存儲格式標志位 鎖定數(shù)據(jù)存儲格式ID標志位 獲取標簽信息 獲取多個塊安全狀態(tài) | |
| 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(huán)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(qū)讀寫操作：UII讀寫、不UII讀寫、多字節(jié)寫 GEN2標簽的USER多字節(jié)數(shù)據(jù)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(qū)數(shù)據(jù)讀取實驗 2.4G標簽塊區(qū)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(yǎng)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(shù)量 | 備注 |
| 主控 | 智能網(wǎng)關 | 1 | Cortex-A9內(nèi)核，7寸電容觸摸屏，WiFi/BT模塊 | |
| ZigBee通訊模塊 | 1 | 協(xié)調(diào)器功能，插在網(wǎng)關背面 | ||
| ZigBee協(xié)調(diào)路由器 | 1 | 實驗使用，附件內(nèi) | ||
| 識別模塊 | 125K低頻讀卡節(jié)點 | 1 | ||
| 13.56M高頻讀卡節(jié)點 | 1 | |||
| 915M超高頻讀寫節(jié)點 | 1 | |||
| 2.4G微波讀寫節(jié)點 | 1 | |||
| 二維碼指紋識別節(jié)點 | 1 | |||
| 智能控制節(jié)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(wǎng)線 | 1 | |||
| TYPE-C USB數(shù)據(jù)線 | 1 | |||
| JLINK調(diào)試器 | 1 | 含10芯排線 | ||
| 方口USB數(shù)據(jù)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(chǎn)品手冊 | 1 | 電子版 | ||
| 合格證 | 1 |
六、技術參數(shù)
| 序號 | 名稱 | 技術參數(shù) |
| 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(jié)點，智能控制節(jié)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(wǎng)，將RFID讀卡數(shù)據(jù)無線傳輸至網(wǎng)關應用軟件； 3.使用低頻讀卡器實現(xiàn)基本工作原理及實驗教學，也提供基于低頻的牲畜養(yǎng)殖畜牧耳標實訓案例； 4.使用高頻讀卡器實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)工作原理及實驗教學，也提供基于有源讀卡器等設備實現(xiàn)ETC模擬收費管理實訓系統(tǒng)； 7.使用指紋識別與控制節(jié)點實現(xiàn)門禁管理系統(tǒng)； 8.使用攝像頭實現(xiàn)圖像處理、人臉檢測門禁管理系統(tǒng)。 |
| 2 | Cortex-A9網(wǎng)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(nèi)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，抗力更強，比插針式更穩(wěn)定可靠。要求引出核心板信號線，不少于188PIN。 2）網(wǎng)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(nèi)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1920*1080高清數(shù)字輸出; （8）LVDS液晶屏接口：單通道，支持1920*1080； （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(xié)調(diào)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(zhí)行器控制，以及ZigBee網(wǎng)絡自組網(wǎng)。 射頻芯片：CC2530； Flash容量：≧128KB； RAM容量：8K的RAM； 數(shù)據(jù)通訊接口：RS232或TTL UART接口； 天線接口：2.4G板載天線； 協(xié)議標準：IEEE802.15.4； 協(xié)議棧：默認采用ZigBee 2007； 傳輸速率：無線數(shù)據(jù)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(jié)點 | 采用STC11F04E主控，與125K射頻卡基站模塊進行數(shù)據(jù)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(wǎng)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(jié)點 | 采用STM32單片機主控，與TRF7970高頻基站電路進行數(shù)據(jù)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(wǎng)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(jié)點 | 采用RLM100超高頻讀寫器核心部件，里面集成了PLL、發(fā)射、接受、耦合器以及MCU等外設，通過API函數(shù)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(wǎng)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(jié)小于5ms，寫每4字節(jié)小于25ms； 工作頻率：902~928MHz； RF輸出功率：20dBm； 特點：輸出功率可以調(diào)整； 通訊方式：RS232和Zigbee 供電電源：DC5V。 |
| 7 | 2.4G微波讀寫節(jié)點 | 采用nRF24LE1主控，內(nèi)部集成2.4Ghz無線傳輸模塊和STM32F103單片機，實現(xiàn)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(wǎng)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(diào)節(jié)（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(yè)級） 工作濕度: 10%～90%RH 電 壓：+5VDC（5VDC） 電 流：≤100mA |
| 8 | 二維碼指紋識別節(jié)點 | 采用高性能Cortex-M3 32位微處理器STM32F103，主頻72MHz；內(nèi)存：8KB SRAM，F(xiàn)lash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(xiàn)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：160*160pixel 圖像分辨率：508dpi 模板文件：512字節(jié) 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(nèi)嵌二維解碼芯片，圖像采集器與解碼板一體設計，640*480 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(xié)議。 供電：DC5V |
| 9 | 智能控制節(jié)點 | 采用高性能Cortex-M3 32位微處理器STM32F103，主頻72MHz；內(nèi)存：8KB SRAM，F(xiàn)lash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?？膳c其他RFID節(jié)點、二維碼指紋識別節(jié)點組合，組建各種物聯(lián)網(wǎng)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：PAL1020H*596V(61萬像素)，NTSC1020H*508V（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(nèi)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(tǒng)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(fā)環(huán)境：Visual Studio2010以上 語言：C# |
| 12 | 高頻上位機應用軟件 | 運行在windows系統(tǒng)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(tài)、復位到準備狀態(tài)、鎖定標簽卡片塊、寫單個塊、寫多個塊數(shù)據(jù)、設置靜默狀態(tài)、設置被選擇狀態(tài)、寫應用標志位、鎖定應用標志位、寫數(shù)據(jù)存儲格式、鎖定數(shù)據(jù)存儲格式等功能。 開發(fā)環(huán)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(tǒng)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(huán)、防碰撞）、讀取數(shù)據(jù)（不UII、UII）、寫入數(shù)據(jù)（不UII、UII、多字節(jié)數(shù)據(jù)寫）、寫EPC操作、安全操作、鎖定操作、查詢固件版本號、產(chǎn)品ID功能。 開發(fā)環(huán)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(tǒng)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(qū)讀寫等功能。 開發(fā)環(huán)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(yǎng)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(wǎng)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(shù)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(nèi)部結構簡介、T5557標簽內(nèi)部結構簡介、低頻讀卡器與PC的聯(lián)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(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)、設置標簽進入靜默狀態(tài)、設置標簽處于被選擇狀態(tài)、復位標簽進入準備狀態(tài)、向標簽寫應用標志位 鎖定應用標志位、寫數(shù)據(jù)存儲格式標志位、鎖定數(shù)據(jù)存儲格式ID標志位、獲取標簽信息、獲取多個塊安全狀態(tài)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(shù)據(jù)和多字節(jié)操作實驗、GEN2標簽的USER數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yè)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(tǒng)、基于高頻的2.4GETC模擬收費系統(tǒng)、基于超高頻倉儲出入庫管理系統(tǒng)、基于低頻的牲畜耳標管理系統(tǒng)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(tǒng)、二維碼顯示系統(tǒng)、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。 |
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