本书以贴近实际的具体项目为依托，将必须掌握的基本知识与项目设计和实施建立联系，将能力和技能培养贯穿其中。本书根据行业产业对人才的知识和技能要求，设计了7个项目：认识射频识别技术、125kHz物联网RFID应用系统设计——门禁系统、13.56MHz物联网RFID应用系统设计——公交收费系统、2.4GHz物联网RFID应用系统设计——ETC系统、物联网射频识别技术与应用系统硬件使用、物联网射频识别技术与应用系统软件使用、物联网RFID应用系统——学生拓展设计案例。根据项目的实施过程，将主要内容分成多个教学单元，将知识点和技能训练贯穿其中，使学生能在较短时间内达到掌握射频识别技术相关知识和技能的目的。各项目中的理论实践紧密结合，由浅到深，层层递进。

过去的几十年间，互联网技术和应用取得巨大突破，随着全球信息技术革命的深入和3G、4G网络的建设，物联网近来正受到业界的广泛关注。物联网被称为世界信息产业的第三次浪潮，代表了下一代信息发展的重要方向，被世界各国作为应对国际金融危机、振兴经济的重点技术领域。物联网是一个正在高速发展并面临爆发性成长的朝阳行业，其巨大的市场需求已催生出一个新兴的物联网产业链。随着物联网技术应用的不断深入和推广，需要大量的具有相关技术的应用型人才来从事各类物联网技术配套设备及其应用系统的设计、开发、制造、发行、维护及服务工作。为适应高职院校物联网专业发展需要，根据高职高专人才培养目标，结合技术发展和教学实践经验，吸取国内外相关教材和技术资料优点，我们编写了本书。
物联网射频识别（RFID）技术与应用是一门应用性很强的综合专业课程，注重理论知识与实践应用的紧密结合。本书的设计思路是采用项目式课程模式，项目课程的开发是当前 过去的几十年间，互联网技术和应用取得巨大突破，随着全球信息技术革命的深入和3G、4G网络的建设，物联网近来正受到业界的广泛关注。物联网被称为世界信息产业的第三次浪潮，代表了下一代信息发展的重要方向，被世界各国作为应对国际金融危机、振兴经济的重点技术领域。物联网是一个正在高速发展并面临爆发性成长的朝阳行业，其巨大的市场需求已催生出一个新兴的物联网产业链。随着物联网技术应用的不断深入和推广，需要大量的具有相关技术的应用型人才来从事各类物联网技术配套设备及其应用系统的设计、开发、制造、发行、维护及服务工作。为适应高职院校物联网专业发展需要，根据高职高专人才培养目标，结合技术发展和教学实践经验，吸取国内外相关教材和技术资料优点，我们编写了本书。
物联网射频识别（RFID）技术与应用是一门应用性很强的综合专业课程，注重理论知识与实践应用的紧密结合。本书的设计思路是采用项目式课程模式，项目课程的开发是当前课程改革热点之一，项目课程强调不仅要给学生知识，而且要通过训练，使学生能够在知识与工作任务之间建立联系。项目课程的实施将课程的知识点、能力培养和技能训练的要素贯穿在对工作任务的认识和体验、实施及在任务实施过程的考核中加以体现和完成。在项目课程的实施过程中，项目课程开发的整体思路，对推进项目的实施、保证项目的顺利完成、考核学生的项目成果、引导学生从项目实施中获取相应的知识和技能，起着举足轻重的作用。
本书以贴近实际的具体项目为依托，将必须掌握的基本知识与项目设计和实施建立联系，将能力和技能培养贯穿其中。本书根据行业产业对人才的知识和技能要求，设计了7个项目：认识射频识别技术、125kHz物联网RFID应用系统设计——门禁系统、13.56MHz物联网RFID应用系统设计——公交收费系统、2.4GHz物联网RFID应用系统设计——ETC系统、物联网射频识别技术与应用系统硬件使用、物联网射频识别技术与应用系统软件使用、物联网RFID应用系统——学系拓展设计案例。根据项目的实施过程，将主要内容分成多个教学单元，将知识点和技能训练贯穿其中，使学生能在较短时间内达到掌握射频识别技术相关知识和技能的目的。各项目中的理论实践紧密结合，由浅到深，层层递进。
本书由武汉职业技术学院徐雪慧主编，并对全书进行统稿，刘骋、黎爱琼参编，王川主审。其中2.6节由刘骋编写，4.6节由黎爱琼编写，其余章节由徐雪慧编写。在本书编写过程中，原武汉卡卡智能科技有限公司多名工程师为本书编写给予了很大的指导和帮助，武汉职业技术学院电信学院温贤沣、刘敏、温理伟、黄甜同学提供并整理了部分图片及文字资料，在此表示深切的感谢。
在本书的编写过程中，我们力图全面反映射频识别技术各方面的知识、理论、技术和实践经验，但由于射频识别技术发展和应用日新月异，又在一定程度上存在技术保密与知识产权保护等因素，因此一些技术尚未在书中涉及，有待今后进一步完善。
本书注重对学生综合应用能力的培养和训练，并注重理论联系实践，所有系统设计项目均可进行软件仿真和硬件系统实验，相关知识点尽可能做到深入浅出，在内容的组织和编写方法上力求新颖，在语言上力求通俗易懂，但由于编者水平有限，书中难免存在不妥和错误之处，恳请读者不吝赐教。
本书配有免费的电子教学课件和设计源代码，请有需要的教师登录华信教育资源网免费注册后进行下载。


编 者
2014年10月

武汉职业技术学院电信学院教师，中国电子教育学会科研课题 “基于校企合作的《物联网射频标签制作与应用》工学结合课程的研究与开发”主要负责人。主要教授与著作方向为物联网射频识别技术。

绪论 （1）
0.1 物联网概述 （1）
0.1.1 物联网的概念 （1）
0.1.2 物联网发展历史 （2）
0.1.3 物联网技术架构 （3）
0.1.4 物联网的应用 （4）
0.1.5 物联网对经济的影响 （6）
0.2 自动识别技术 （6）
0.2.1 自动识别技术概念 （7）
0.2.2 自动识别系统 （7）
0.2.3 自动识别技术种类 （8）
小结 （13）
思考与练习 （13）
项目一 认识射频识别技术 （15）
1.1 任务导入：什么是射频识别技术 （15） 绪论 （1）
0.1  物联网概述 （1）
0.1.1  物联网的概念 （1）
0.1.2  物联网发展历史 （2）
0.1.3  物联网技术架构 （3）
0.1.4  物联网的应用 （4）
0.1.5  物联网对经济的影响 （6）
0.2  自动识别技术 （6）
0.2.1  自动识别技术概念 （7）
0.2.2  自动识别系统 （7）
0.2.3  自动识别技术种类 （8）
小结 （13）
思考与练习 （13）
项目一  认识射频识别技术 （15）
1.1  任务导入：什么是射频识别技术 （15）
1.1.1  射频识别技术的发展进程 （15）
1.1.2  射频识别技术的特点 （16）
1.2  射频识别系统组成 （17）
1.2.1  射频识别系统的基本组成 （17）
1.2.2  电子标签 （18）
1.2.3  阅读器 （21）
1.3  射频识别系统分类 （23）
1.4  射频识别系统工作原理 （26）
1.4.1  RFID的基本交互原理 （26）
1.4.2  射频识别系统工作流程 （27）
1.4.3  射频识别系统中能量及数据传输原理 （27）
1.5  射频识别系统中的应用技术 （30）
1.5.1  RFID系统实施技术 （30）
1.5.2  RFID系统测试技术 （32）
1.5.3  RFID系统的安装技术 （32）
1.5.4  RFID系统的故障分析技术 （32）
1.6  射频识别技术的应用和发展前景 （33）
1.6.1  RFID技术的应用 （33）
1.6.2  RFID技术的典型应用实例 （33）
1.6.3  RFID技术的发展前景 （35）
1.7  知识拓展 （36）
1.7.1  RFID技术相关标准 （36）
1.7.2  射频卡简介 （38）
1.7.3  射频卡的生命周期 （39）
小结 （44）
思考与练习 （45）
项目二  125kHz物联网RFID应用系统设计——门禁系统 （46）
2.1  任务导入：什么是射频卡门禁系统 （46）
2.1.1  门禁系统组成 （47）
2.1.2  门禁系统设计目标 （49）
2.1.3  门禁系统功能需求 （49）
2.2  125kHz物联网射频卡 （50）
2.2.1  EM4100射频卡简介 （50）
2.2.2  EM4100射频卡内部电路框图 （51）
2.2.3  EM4100编码描述 （53）
2.2.4  EM4100中的IC存储单元 （54）
2.3  125kHz射频卡门禁系统原理 （54）
2.3.1  125kHz门禁系统阅读器结构原理 （55）
2.3.2  125kHz门禁阅读器电路原理 （56）
2.3.3  125kHz门禁阅读器天线设计原理 （57）
2.4  125kHz 射频卡门禁系统硬件设计 （57）
2.4.1  125kHz 门禁阅读器硬件结构 （57）
2.4.2  125kHz门禁射频卡阅读器核心模块 （57）
2.4.3  125kHz门禁射频卡阅读器外围电路 （58）
2.4.4  125kHz门禁射频卡阅读器板级模块接口 （59）
2.5  125kHz射频卡门禁系统软件设计 （60）
2.5.1  射频门禁卡ID的识别 （60）
2.5.2  射频卡门禁系统通信与管理功能的软件设计流程 （64）
2.6  知识拓展 （64）
2.6.1  LPC111x芯片简介 （64）
2.6.2  嵌入式系统简介 （70）
2.6.3  韦根接口 （74）
2.6.4  其他125kHz射频卡介绍 （76）
小结 （79）
思考与练习 （80）
项目三  13.56MHz物联网RFID应用系统设计——公交收费系统 （81）
3.1  任务导入：什么是公交收费系统 （81）
3.1.1  公交收费系统组成 （82）
3.1.2  公交收费系统设计目标 （83）
3.1.3  公交收费系统功能需求 （84）
3.2  13.56MHz物联网射频卡 （84）
3.2.1  Mifare 1射频卡简介 （84）
3.2.2  Mifare 1射频卡的功能组成 （85）
3.2.3  Mifare 1射频卡的存储结构 （87）
3.2.4  Mifare 1射频卡与阅读器的通信 （89）
3.3  13.56MHz射频卡公交收费系统原理 （90）
3.3.1  13.56MHz射频卡公交收费系统简介 （90）
3.3.2  13.56MHz公交射频卡阅读器工作基本原理 （91）
3.3.3  13.56MHz射频系统天线设计 （92）
3.4  13.56MHz射频卡公交收费系统硬件设计 （93）
3.4.1  13.56MHz公交射频卡阅读器模块硬件结构简介 （93）
3.4.2  MFRC522简介 （94）
3.4.3  13.56MHz公交射频卡阅读器模块接口引脚 （96）
3.4.4  13.56MHz公交射频卡阅读器模块天线设计实现 （98）
3.5  13.56MHz射频卡公交收费系统软件设计 （98）
3.5.1  I2C通信协议 （98）
3.5.2  读写13.56MHz射频卡 （101）
3.5.3  13.56MHz公交收费系统功能流程 （102）
3.6  知识拓展 （104）
3.6.1  I2C总线协议 （104）
3.6.2  ISO/IEC 14443标准 （107）
3.6.3  ISO/IEC 15693标准简介 （128）
3.6.4  其他13.56MHz射频卡简介 （129）
小结 （130）
思考与练习 （131）
项目四  2.4GHz物联网RFID应用系统设计——ETC系统 （132）
4.1  任务导入：什么是ETC系统 （132）
4.1.1  ETC系统组成及工作原理 （133）
4.1.2  ETC技术发展 （134）
4.1.3  ETC系统工作流程 （135）
4.1.4  ETC系统特点 （135）
4.1.5  ETC系统设计目标 （135）
4.2  2.4GHz物联网射频标签 （136）
4.2.1  nRF24L01射频芯片 （136）
4.2.2  2.4GHz射频标签模块 （139）
4.3  2.4GHz射频ETC系统原理 （142）
4.4  2.4GHz射频ETC系统硬件设计 （142）
4.5  2.4GHz射频ETC系统软件设计 （143）
4.6  知识拓展 （145）
4.6.1  ETC相关介绍 （145）
4.6.2  SPI总线协议 （146）
小结 （154）
思考与练习 （155）
项目五  实训项目：物联网射频识别技术与应用系统硬件使用 （156）
5.1  系统简介 （156）
5.2  搭建演示平台 （158）
5.3  主板使用手册 （160）
5.3.1  主板硬件结构简介 （160）
5.3.2  主板接口 （160）
5.3.3  主板功能配置 （165）
5.4  MCU模块使用手册 （167）
5.5  各组件模块简介 （169）
5.5.1  STN显示模块 （169）
5.5.2  BUTTON_LED模块 （170）
5.5.3  蜂鸣器、继电器模块 （172）
5.5.4  USB-UART串口模块 （173）
5.5.5  电源模块 （175）
5.5.6  硬件功能扩展 （176）
5.6  外围器件及接口简介 （177）
5.6.1  液晶显示屏 （177）
5.6.2  LED （181）
5.6.3  按键开关 （183）
5.6.4  蜂鸣器 （184）
5.6.5  继电器 （186）
5.6.6  USB接口 （188）
5.6.7  UART接口 （192）
项目六  实训项目：物联网射频识别技术与应用系统软件使用 （196）
6.1  工具准备阶段 （196）
6.1.1  安装串口驱动说明 （196）
6.1.2  Keil uVision安装 （197）
6.1.3  Flash Magic安装使用 （200）
6.2  MCU系统应用基础技能 （204）
6.2.1  创建MCU程序 （204）
6.2.2  在线下载及调试 （209）
6.3  Proteus 8.0安装和使用 （212）
6.3.1  Proteus 8.0基本性能概述 （212）
6.3.2  Proteus 8.0的安装 （214）
6.3.3  Proteus 8.0使用介绍 （217）
项目七  物联网RFID应用系统——学生拓展设计案例 （226）
7.1  公司等级权限智能门禁系统设计 （226）
7.2  射频卡水控制器系统设计 （227）
7.3  购物消费系统设计 （230）
7.4  停车场收费系统设计 （232）
7.5  优秀职工考勤系统设计 （233）
参考文献 （236）