本書以貼近實際的具體項目為依托，將必須掌握的基本知識與項目設計和實施建立聯系，將能力和技能培養貫穿其中。本書根據行業產業對人才的知識和技能要求，設計了7個項目：認識射頻識別技術、125kHz物聯網RFID應用系統設計——門禁系統、13.56MHz物聯網RFID應用系統設計——公交收費系統、2.4GHz物聯網RFID應用系統設計——ETC系統、物聯網射頻識別技術與應用系統硬件使用、物聯網射頻識別技術與應用系統軟件使用、物聯網RFID應用系統——學生拓展設計案例。根據項目的實施過程，將主要內容分成多個教學單元，將知識點和技能訓練貫穿其中，使學生能在較短時間內達到掌握射頻識別技術相關知識和技能的目的。各項目中的理論實踐緊密結合，由淺到深，層層遞進。
過去的幾十年間，互聯網技術和應用取得巨大突破，隨著全球信息技術革命的深入和3G、4G網絡的建設，物聯網近來正受到業界的廣泛關注。物聯網被稱為世界信息產業的第三次浪潮，代表了下一代信息發展的重要方向，被世界各國作為應對國際金融危機、振興經濟的重點技術領域。物聯網是一個正在高速發展并面臨爆發性成長的朝陽行業，其巨大的市場需求已催生出一個新興的物聯網產業鏈。隨著物聯網技術應用的不斷深入和推廣，需要大量的具有相關技術的應用型人才來從事各類物聯網技術配套設備及其應用系統的設計、開發、制造、發行、維護及服務工作。為適應高職院校物聯網專業發展需要，根據高職高專人才培養目標，結合技術發展和教學實踐經驗，吸取國內外相關教材和技術資料優點，我們編寫了本書。
物聯網射頻識別（RFID）技術與應用是一門應用性很強的綜合專業課程，注重理論知識與實踐應用的緊密結合。本書的設計思路是采用項目式課程模式，項目課程的開發是當前 過去的幾十年間，互聯網技術和應用取得巨大突破，隨著全球信息技術革命的深入和3G、4G網絡的建設，物聯網近來正受到業界的廣泛關注。物聯網被稱為世界信息產業的第三次浪潮，代表了下一代信息發展的重要方向，被世界各國作為應對國際金融危機、振興經濟的重點技術領域。物聯網是一個正在高速發展并面臨爆發性成長的朝陽行業，其巨大的市場需求已催生出一個新興的物聯網產業鏈。隨著物聯網技術應用的不斷深入和推廣，需要大量的具有相關技術的應用型人才來從事各類物聯網技術配套設備及其應用系統的設計、開發、制造、發行、維護及服務工作。為適應高職院校物聯網專業發展需要，根據高職高專人才培養目標，結合技術發展和教學實踐經驗，吸取國內外相關教材和技術資料優點，我們編寫了本書。
物聯網射頻識別（RFID）技術與應用是一門應用性很強的綜合專業課程，注重理論知識與實踐應用的緊密結合。本書的設計思路是采用項目式課程模式，項目課程的開發是當前課程改革熱點之一，項目課程強調不僅要給學生知識，而且要通過訓練，使學生能夠在知識與工作任務之間建立聯系。項目課程的實施將課程的知識點、能力培養和技能訓練的要素貫穿在對工作任務的認識和體驗、實施及在任務實施過程的考核中加以體現和完成。在項目課程的實施過程中，項目課程開發的整體思路，對推進項目的實施、保證項目的順利完成、考核學生的項目成果、引導學生從項目實施中獲取相應的知識和技能，起著舉足輕重的作用。
本書以貼近實際的具體項目為依托，將必須掌握的基本知識與項目設計和實施建立聯系，將能力和技能培養貫穿其中。本書根據行業產業對人才的知識和技能要求，設計了7個項目：認識射頻識別技術、125kHz物聯網RFID應用系統設計——門禁系統、13.56MHz物聯網RFID應用系統設計——公交收費系統、2.4GHz物聯網RFID應用系統設計——ETC系統、物聯網射頻識別技術與應用系統硬件使用、物聯網射頻識別技術與應用系統軟件使用、物聯網RFID應用系統——學系拓展設計案例。根據項目的實施過程，將主要內容分成多個教學單元，將知識點和技能訓練貫穿其中，使學生能在較短時間內達到掌握射頻識別技術相關知識和技能的目的。各項目中的理論實踐緊密結合，由淺到深，層層遞進。
本書由武漢職業技術學院徐雪慧主編，并對全書進行統稿，劉騁、黎愛瓊參編，王川主審。其中2.6節由劉騁編寫，4.6節由黎愛瓊編寫，其余章節由徐雪慧編寫。在本書編寫過程中，原武漢卡卡智能科技有限公司多名工程師為本書編寫給予了很大的指導和幫助，武漢職業技術學院電信學院溫賢灃、劉敏、溫理偉、黃甜同學提供并整理了部分圖片及文字資料，在此表示深切的感謝。
在本書的編寫過程中，我們力圖全面反映射頻識別技術各方面的知識、理論、技術和實踐經驗，但由于射頻識別技術發展和應用日新月異，又在一定程度上存在技術保密與知識產權保護等因素，因此一些技術尚未在書中涉及，有待今后進一步完善。
本書注重對學生綜合應用能力的培養和訓練，并注重理論聯系實踐，所有系統設計項目均可進行軟件仿真和硬件系統實驗，相關知識點盡可能做到深入淺出，在內容的組織和編寫方法上力求新穎，在語言上力求通俗易懂，但由于編者水平有限，書中難免存在不妥和錯誤之處，懇請讀者不吝賜教。
本書配有免費的電子教學課件和設計源代碼，請有需要的教師登錄華信教育資源網免費注冊后進行下載。
編 者
2014年10月
武漢職業技術學院電信學院教師，中國電子教育學會科研課題 “基于校企合作的《物聯網射頻標簽制作與應用》工學結合課程的研究與開發”主要負責人。主要教授與著作方向為物聯網射頻識別技術。
緒論 （1）
0.1 物聯網概述 （1）
0.1.1 物聯網的概念 （1）
0.1.2 物聯網發展歷史 （2）
0.1.3 物聯網技術架構 （3）
0.1.4 物聯網的應用 （4）
0.1.5 物聯網對經濟的影響 （6）
0.2 自動識別技術 （6）
0.2.1 自動識別技術概念 （7）
0.2.2 自動識別系統 （7）
0.2.3 自動識別技術種類 （8）
小結 （13）
思考與練習 （13）
項目一 認識射頻識別技術 （15）
1.1 任務導入：什么是射頻識別技術 （15） 緒論 （1）
0.1 物聯網概述 （1）
0.1.1 物聯網的概念 （1）
0.1.2 物聯網發展歷史 （2）
0.1.3 物聯網技術架構 （3）
0.1.4 物聯網的應用 （4）
0.1.5 物聯網對經濟的影響 （6）
0.2 自動識別技術 （6）
0.2.1 自動識別技術概念 （7）
0.2.2 自動識別系統 （7）
0.2.3 自動識別技術種類 （8）
小結 （13）
思考與練習 （13）
項目一 認識射頻識別技術 （15）
1.1 任務導入：什么是射頻識別技術 （15）
1.1.1 射頻識別技術的發展進程 （15）
1.1.2 射頻識別技術的特點 （16）
1.2 射頻識別系統組成 （17）
1.2.1 射頻識別系統的基本組成 （17）
1.2.2 電子標簽 （18）
1.2.3 閱讀器 （21）
1.3 射頻識別系統分類 （23）
1.4 射頻識別系統工作原理 （26）
1.4.1 RFID的基本交互原理 （26）
1.4.2 射頻識別系統工作流程 （27）
1.4.3 射頻識別系統中能量及數據傳輸原理 （27）
1.5 射頻識別系統中的應用技術 （30）
1.5.1 RFID系統實施技術 （30）
1.5.2 RFID系統測試技術 （32）
1.5.3 RFID系統的安裝技術 （32）
1.5.4 RFID系統的故障分析技術 （32）
1.6 射頻識別技術的應用和發展前景 （33）
1.6.1 RFID技術的應用 （33）
1.6.2 RFID技術的典型應用實例 （33）
1.6.3 RFID技術的發展前景 （35）
1.7 知識拓展 （36）
1.7.1 RFID技術相關標準 （36）
1.7.2 射頻卡簡介 （38）
1.7.3 射頻卡的生命周期 （39）
小結 （44）
思考與練習 （45）
項目二 125kHz物聯網RFID應用系統設計——門禁系統 （46）
2.1 任務導入：什么是射頻卡門禁系統 （46）
2.1.1 門禁系統組成 （47）
2.1.2 門禁系統設計目標 （49）
2.1.3 門禁系統功能需求 （49）
2.2 125kHz物聯網射頻卡 （50）
2.2.1 EM4100射頻卡簡介 （50）
2.2.2 EM4100射頻卡內部電路框圖 （51）
2.2.3 EM4100編碼描述 （53）
2.2.4 EM4100中的IC存儲單元 （54）
2.3 125kHz射頻卡門禁系統原理 （54）
2.3.1 125kHz門禁系統閱讀器結構原理 （55）
2.3.2 125kHz門禁閱讀器電路原理 （56）
2.3.3 125kHz門禁閱讀器天線設計原理 （57）
2.4 125kHz 射頻卡門禁系統硬件設計 （57）
2.4.1 125kHz 門禁閱讀器硬件結構 （57）
2.4.2 125kHz門禁射頻卡閱讀器核心模塊 （57）
2.4.3 125kHz門禁射頻卡閱讀器外圍電路 （58）
2.4.4 125kHz門禁射頻卡閱讀器板級模塊接口 （59）
2.5 125kHz射頻卡門禁系統軟件設計 （60）
2.5.1 射頻門禁卡ID的識別 （60）
2.5.2 射頻卡門禁系統通信與管理功能的軟件設計流程 （64）
2.6 知識拓展 （64）
2.6.1 LPC111x芯片簡介 （64）
2.6.2 嵌入式系統簡介 （70）
2.6.3 韋根接口 （74）
2.6.4 其他125kHz射頻卡介紹 （76）
小結 （79）
思考與練習 （80）
項目三 13.56MHz物聯網RFID應用系統設計——公交收費系統 （81）
3.1 任務導入：什么是公交收費系統 （81）
3.1.1 公交收費系統組成 （82）
3.1.2 公交收費系統設計目標 （83）
3.1.3 公交收費系統功能需求 （84）
3.2 13.56MHz物聯網射頻卡 （84）
3.2.1 Mifare 1射頻卡簡介 （84）
3.2.2 Mifare 1射頻卡的功能組成 （85）
3.2.3 Mifare 1射頻卡的存儲結構 （87）
3.2.4 Mifare 1射頻卡與閱讀器的通信 （89）
3.3 13.56MHz射頻卡公交收費系統原理 （90）
3.3.1 13.56MHz射頻卡公交收費系統簡介 （90）
3.3.2 13.56MHz公交射頻卡閱讀器工作基本原理 （91）
3.3.3 13.56MHz射頻系統天線設計 （92）
3.4 13.56MHz射頻卡公交收費系統硬件設計 （93）
3.4.1 13.56MHz公交射頻卡閱讀器模塊硬件結構簡介 （93）
3.4.2 MFRC522簡介 （94）
3.4.3 13.56MHz公交射頻卡閱讀器模塊接口引腳 （96）
3.4.4 13.56MHz公交射頻卡閱讀器模塊天線設計實現 （98）
3.5 13.56MHz射頻卡公交收費系統軟件設計 （98）
3.5.1 I2C通信協議 （98）
3.5.2 讀寫13.56MHz射頻卡 （101）
3.5.3 13.56MHz公交收費系統功能流程 （102）
3.6 知識拓展 （104）
3.6.1 I2C總線協議 （104）
3.6.2 ISO/IEC 14443標準 （107）
3.6.3 ISO/IEC 15693標準簡介 （128）
3.6.4 其他13.56MHz射頻卡簡介 （129）
小結 （130）
思考與練習 （131）
項目四 2.4GHz物聯網RFID應用系統設計——ETC系統 （132）
4.1 任務導入：什么是ETC系統 （132）
4.1.1 ETC系統組成及工作原理 （133）
4.1.2 ETC技術發展 （134）
4.1.3 ETC系統工作流程 （135）
4.1.4 ETC系統特點 （135）
4.1.5 ETC系統設計目標 （135）
4.2 2.4GHz物聯網射頻標簽 （136）
4.2.1 nRF24L01射頻芯片 （136）
4.2.2 2.4GHz射頻標簽模塊 （139）
4.3 2.4GHz射頻ETC系統原理 （142）
4.4 2.4GHz射頻ETC系統硬件設計 （142）
4.5 2.4GHz射頻ETC系統軟件設計 （143）
4.6 知識拓展 （145）
4.6.1 ETC相關介紹 （145）
4.6.2 SPI總線協議 （146）
小結 （154）
思考與練習 （155）
項目五 實訓項目：物聯網射頻識別技術與應用系統硬件使用 （156）
5.1 系統簡介 （156）
5.2 搭建演示平臺 （158）
5.3 主板使用手冊 （160）
5.3.1 主板硬件結構簡介 （160）
5.3.2 主板接口 （160）
5.3.3 主板功能配置 （165）
5.4 MCU模塊使用手冊 （167）
5.5 各組件模塊簡介 （169）
5.5.1 STN顯示模塊 （169）
5.5.2 BUTTON_LED模塊 （170）
5.5.3 蜂鳴器、繼電器模塊 （172）
5.5.4 USB-UART串口模塊 （173）
5.5.5 電源模塊 （175）
5.5.6 硬件功能擴展 （176）
5.6 外圍器件及接口簡介 （177）
5.6.1 液晶顯示屏 （177）
5.6.2 LED （181）
5.6.3 按鍵開關 （183）
5.6.4 蜂鳴器 （184）
5.6.5 繼電器 （186）
5.6.6 USB接口 （188）
5.6.7 UART接口 （192）
項目六 實訓項目：物聯網射頻識別技術與應用系統軟件使用 （196）
6.1 工具準備階段 （196）
6.1.1 安裝串口驅動說明 （196）
6.1.2 Keil uVision安裝 （197）
6.1.3 Flash Magic安裝使用 （200）
6.2 MCU系統應用基礎技能 （204）
6.2.1 創建MCU程序 （204）
6.2.2 在線下載及調試 （209）
6.3 Proteus 8.0安裝和使用 （212）
6.3.1 Proteus 8.0基本性能概述 （212）
6.3.2 Proteus 8.0的安裝 （214）
6.3.3 Proteus 8.0使用介紹 （217）
項目七 物聯網RFID應用系統——學生拓展設計案例 （226）
7.1 公司等級權限智能門禁系統設計 （226）
7.2 射頻卡水控制器系統設計 （227）
7.3 購物消費系統設計 （230）
7.4 停車場收費系統設計 （232）
7.5 優秀職工考勤系統設計 （233）
參考文獻 （236）
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