物聯網感知技術綜合項目一、實驗目的 1、掌握基于傳感器、RFID應用系統的軟硬件綜合設計。 2、掌握51單片機對RFID讀寫、傳感器數據采集、執行器控制及串口通信編程。 二、實驗內容自擬題目,基于單片機系統,應用高頻RFID技術,并結合一種以上的傳感器或執行器,設計軟硬件,開發一款小型綜合應用。 三、實驗預備知識1、MFRC522芯片介紹MFRC522芯片是應用于13.56MHz非接觸式通信中高集成度的讀寫卡芯片,是一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡芯片,是智能儀表和便攜式手持設備研發的較好選擇。MF RC522利用了先進的調制和解調概念,完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協議。 MFRC522模塊適用于需要進行射頻卡終端設計和生產的用戶。本模塊可直接裝入各種讀卡器模具。模塊采用電壓為3.3V,與主機間通信采用SPI模式。 支持的卡類型:mifare1 S50、mifare1 S70、mifare UltraLight、mifare Pro、mifare Desfire。 電壓最大不能超過3.6V,單片機供電為5V,切記不要直接供電,否則會出現不識卡的情況,可以使用“穩壓LM1117-3.3”這個原件。 單片機與MFRC522模塊之間通過SPI進行通信,硬件引腳與程序中引腳的對應情況如下。 SDA——MF522_NSS //片選 SCK——MF522_SCK MOSI——MF522_SI MISO——MF522_SO RST——MF522_RST 2、S50非接觸式IC卡(1)主要指標 容量為8K EEPROM 分為16個扇區,每個扇區為4塊,每塊16個字節,以塊為存取單位 每個扇區有獨立的一組密碼及訪問控制 每張卡有唯一序列號,為32位 具有防沖突機制,支持多卡操作 無電源,自帶天線,內含加密控制邏輯和通信控制邏輯電路 數據保存期為10年,可改寫10萬次,讀無限次 工作頻率:13.56MHz 讀寫距離:10cm以內(與讀寫器有關) (2)S50存儲區 M1卡分為16個扇區,每個扇區由4塊(塊0、塊1、塊2、塊3)組成。如下圖所示。 
第0扇區的塊0,用于存放廠商代碼,已經固化,不可更改。 每個扇區的塊0、塊1、塊2為數據塊,可用于存儲數據。數據塊可用作兩種應用: 用作一般的數據保存,可以進行讀、寫操作。 用作數據值,可以進行初始化值、加值、減值、讀值操作。 每個扇區的塊3為控制塊,包括了密碼A、存取控制、密碼B。結構如下圖所示。密碼A通常不可見,顯示為全0。存取控制默認為FF 07 80 69。密碼B默認為6個FF。  3、學習MFRC522 Demo程序掌握MFRC522 Demo程序工作原理、硬件接線、資源分配(定時器、串口)及工作模式,了解MFRC522基本指令和輸入輸出。并進行單步測試。 讀懂代碼,各API的功能及參數,掌握讀寫卡API調用流程。 (1)重要API及操作流程  (2)控制指令測試實例1 功能:讀卡號,讀扇區0塊0~塊3的數據。 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 11 00 2B 2F 41 08 4D 08 04 00 62 63 64 65 66 67 68 69 | | | 11 00 00 00 00 00 FF FF FF FF 00 00 00 00 01 FE 01 FE | | | 11 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 | | | 11 00 00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF |
(2)控制指令測試實例2 功能:讀卡號,設置卡為充值卡,初始化余額為0,然后充值、扣款、查詢余額。 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 12 09 01 00 00 00 00 FF FF FF FF 00 00 00 00 01 FE 01 FE | | | | 11 00 00 00 00 00 FF FF FF FF 00 00 00 00 01 FE 01 FE | | | | | | 11 00 64 00 00 00 9B FF FF FF 64 00 00 00 01 FE 01 FE | | | | | | 11 00 62 00 00 00 9D FF FF FF 62 00 0000 01 FE 01 FE |
4、實驗室可選配套模塊 | | | 溫濕度、光敏、煙霧、酒精、火焰、聲音、液位、土壤濕度、液位、震動、超聲波測距、人體紅外、紅外反射、紅外對射、3軸加速度、陀螺儀等 | | 蜂鳴器、LED燈、繼電器、步進電機、智能小車電機馬達、小風扇、電控鎖等 | | 語音識別、語音合成、Wifi、藍牙、2.4G通信、游戲手柄、紅外遙控器、條碼掃描槍、GPS定位、薄膜按鍵、觸摸按鍵、時鐘、升壓、降壓等 | 四、實驗設備及工具硬件: MFRC522 RFID讀卡器及配套RFID卡片,筆記本電腦,USB轉TTL串口調試模塊,各型號傳感器和執行器若干。 軟件: Windows系統(筆記本電腦),Keil C開發環境。 五、實驗步驟1、項目立項 可參考下面給出的課題方向,也可以自擬。 參考研究方向:(1) 物流智能分揀;(2)出入庫管理;(3)餐廳刷卡機;(4)超市導購;(5)電子門禁;(6)停車場收費系統;(7)考勤機;(8)商品防偽;(9)大型會場電子門票;(10)環境監控系統;(11)地鐵閘機。 項目名稱: 項目核心功能: 主要創新創意: 2、硬件系統設計 (1)系統硬件拓撲結構圖 設計系統硬件架構,繪制系統硬件拓撲結構圖。 (2)選型 選型單片機、RFID讀寫器、RFID標簽、傳感器、執行器等模塊,并考慮供電電路、外設驅動電路,單價系統硬件原型。 單片機系統: RFID讀寫器類型: RFID標簽類型: 傳感器模塊: 執行器模塊: 其他硬件模塊: (3)單片機系統資源分配 分配單片機系統資源,包括輸入輸出IO、定時器、中斷、串口等,請在下面列舉并說明。 3、軟件系統設計 (1)系統功能詳細設計 注意:RFID、傳感器、執行器各模塊之間的聯動。 (2)系統核心功能流程圖 注意:具有處理異常情況的能力,例如:非授權卡號,溫濕度過高。 4、軟件測試 說明測試過程和測試結果,是否實現了預設的功能。 |