RFID与传感器应用技术项目式教程

加强学科联系，重构教学内容体系

简化理论、突出应用、实操为主，凸显职业教育特色

引入信息化教学方法和教学工具，配套资源丰富

前 言

物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此其被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。RFID和传感器是物联网获取信息最主要的两种方式，是充满活力、创意和投资价值的领域。

了解并能够应用RFID和传感器技术，是物联网工程技术人员必须具备的职业技能。因

此，作为未来物联网设备安装、维护、项目实施、售后服务、产品营销等多种工作岗位的中坚力量，高职高专院校相关专业的学生应该清晰规划知识目标和能力目标，切实掌握两种技术的基本概念、特点和实践应用方法。

本书遵循学生职业能力培养规律，按照“实践为主、理论够用”的高职课程编写思路，以典型RFID和传感器技术的工作过程为依据，重构并序化教学内容。在知识讲解上，本书依据由少到多、层层递进的原则，使读者能够循序渐进地掌握物联网感知层的两大技术，逐步贴近物联网相关工作岗位的技能需求。具体来说，本书有三个特点：

1．加强学科联系，重构教学内容体系

随着增加知识价值、加强学科交叉的教育导向日渐明确，RFID和传感器技术的集成和应用方案越来越多，而这迫切需要能够跟进市场、融合两者的教育教学。本书将原本的章节知识点体系打散重组，转变为基于“项目载体、任务驱动”的教学内容体系。

2．简化理论、突出应用、实操为主，凸显职业教育特色

本书摒弃枯燥抽象的理论讲解，把相关知识融入到实际的任务实训当中，并从工程实践中提炼出RFID和传感器技术的典型应用。教材内容贴近企业需求，注重培养学生职业能力，能让学生“零距离”体验实际的工作情境。

3．引入信息化教学方法和教学工具，配套资源丰富

按照现代化教学要求，本书引入当前流行的信息化手段和教学方法，如微课视频、翻转课堂等，让学生充分体验新型课堂的魅力。教材还提供了丰富的配套资源及售后服务，可以帮助提升教师运用信息技术整合教学的能力。

本书主要介绍RFID和传感器技术的基本原理、典型应用，以及系统实施。全书分为三个部分，共十二个项目，每个项目按照“学习目标→相关知识→项目实训→巩固延伸”的思路组织教学内容，契合高职学生职业核心能力培养的目标。本书第一部分介绍RFID技术和RFID系统搭建，第二部分介绍传感器原理和传感器网络组建，第三部分帮助读者探究RFID和传感器技术的创新应用和集成方案。

本书由惠州经济职业技术学院王芬组织编写，由薛晓萍教授担任主审，王芬、朱信担任主编，李观金、林龙健、董梅、沈顺玲担任副主编。本书在编写过程中借鉴了凌阳物联网多网技术综合教学开发平台提供的一部分应用案例，同时还参考了许多网络资源，在此一并表示真诚的感谢。

由于编者水平有限，加之编写时间仓促，内容较多，所以书中难免存在欠妥和不当之处，在此恳请广大读者批评指正，编者的E-mail地址是1368546339@qq.com。

感谢中国水利水电出版社为本教材编写给予的大力支持！

编 者

2019年10月

前言
第一部分 RFID技术及应用

项目1 RFID和RFID系统 2
学习目标 2
相关知识 2
1.1 认识RFID 3
1.1.1 RFID的定义和组成 3
1.1.2 电子标签的分类 3
1.1.3 RFID和条形码的区别 7
1.2 RFID系统详解 9
1.2.1 RFID系统的基本通信模型 9
1.2.2 RFID系统的软硬件组件 15
项目实训 20
1.3 实训——RFID模块自检实验 20
巩固延伸 26
项目2 低频RFID技术及应用 28
学习目标 28
相关知识 28
2.1 低频RFID技术 28
2.1.1 低频RFID技术概述 28
2.1.2 低频RFID标签 29
2.2 低频RFID技术的典型应用 30
项目实训 34
2.3 实训——PC机控制的ID卡读取实验 34
2.4 实训——基于Qt环境的ID卡读取实验 37
巩固延伸 59
项目3 高频RFID技术及应用 61
学习目标 61
相关知识 61
3.1 高频RFID技术 61
3.1.1 高频RFID技术概述 61
3.1.2 高频RFID标签 62
3.2 高频RFID技术的典型应用 63
项目实训 67
3.3 实训——PC机控制的IC卡读写实验 67
3.4 实训——基于Qt环境的IC卡读写实验 72
巩固延伸 79
项目4 超高频RFID技术及应用 81
学习目标 81
相关知识 81
4.1 超高频RFID技术 81
4.1.1 超高频RFID技术概述 81
4.1.2 超高频RFID标签 82
4.2 超高频RFID技术的典型应用 83
项目实训 88
4.3 实训——PC机控制的EPC单（多）标签识别及读写实验 88
4.4 实训——基于Qt环境的EPC单（多）标签识别及读写实验 95
巩固延伸 103
项目5 RFID系统搭建与开发 105
学习目标 105
相关知识 105
5.1 RFID系统的实践指南 105
5.1.1 RFID系统的规划 105
5.1.2 RFID系统的设计 107
5.1.3 RFID系统的实施 108
5.1.4 RFID系统的测试 109
5.1.5 RFID系统的分析 111
5.1.6 RFID系统的优化 113
项目实训 115
5.2 实训——125kHz门禁考勤系统实现 115
5.3 实训——900MHz药品购销管理
系统实现 119
巩固延伸 124

第二部分 传感器技术及应用

项目6 传感器和传感器网络 127
学习目标 127
相关知识 127
6.1 认识传感器 128
6.1.1 传感器的定义和命名规则 128
6.1.2 传感器的组成和分类 132
6.1.3 传感器的基本特性 133
6.2 传感器网络简介 134
6.2.1 传感器网络的原理和结构 134
6.2.2 传感器网络的特点和应用 138
项目实训 143
6.3 实训——传感器模块认知实验 143
巩固延伸 145
项目7 力学传感器技术及应用 146
学习目标 146
相关知识 146
7.1 电阻应变式传感器 146
7.1.1 电阻应变式传感器的基本知识 146
7.1.2 电阻应变式传感器的典型应用 149
7.2 压电式传感器 151
7.2.1 压电式传感器的基本知识 151
7.2.2 压电式传感器的典型应用 153
7.3 超声波传感器 156
7.3.1 超声波传感器的基本知识 156
7.3.2 超声波传感器的典型应用 157
项目实训 160
7.4 实训——金属箔式应变片的测量电路性能验证实验 160
7.5 实训——基于51单片机的电子秤设计与制作实验 163
巩固延伸 166
项目8 光学传感器技术及应用 168
学习目标 168
相关知识 168
8.1 光电式传感器 168
8.1.1 光电式传感器的基本知识 168
8.1.2 光电式传感器的典型应用 173
8.2 红外线传感器 175
8.2.1 红外线传感器的基本知识 175
8.2.2 红外线传感器的典型应用 177
8.3 图像传感器 179
8.3.1 图像传感器的基本知识 179
8.3.2 图像传感器的典型应用 181
项目实训 183
8.4 实训——基于光电式传感器的自动循迹小车制作实验 183
8.5 实训——基于IAR开发环境下的热释电传感器使用实验 188
巩固延伸 194
项目9 环境量传感器技术及应用 196
学习目标 196
相关知识 196
9.1 温度传感器 196
9.1.1 温度传感器的基本知识 196
9.1.2 温度传感器的典型应用 199
9.2 湿度传感器 202
9.2.1 湿度传感器的基本知识 202
9.2.2 湿度传感器的典型应用 203
9.3 气体传感器 206
9.3.1 气体传感器的基本知识 206
9.3.2 气体传感器的典型应用 208
项目实训 210
9.4 实训——基于IAR开发环境下的雨滴传感器使用实验 210
9.5 实训——基于IAR开发环境下的气体传感器使用实验 216
巩固延伸 222
项目10 传感器网络构建与实现 224
学习目标 224
相关知识 224
10.1 传感器网络的部署策略 224
10.1.1 传感器网络的构思与规划 224
10.1.2 传感器网络的分析与设计 226
10.1.3 传感器网络的构建与实施 229
10.1.4 传感器网络的运行与维护 232
项目实训 235
10.2 实训——自习室节能控制系统实现 235
10.3 实训——智能无线报警系统实现 246
巩固延伸 248

第三部分 RFID与传感器技术的发展及融合

项目11 RFID与传感器技术的研究和探索 251
学习目标 251
相关知识 251
11.1 RFID创新模式与下一代技术 251
11.1.1 深度挖掘RFID创新应用模式 251
11.1.2 积极发展下一代RFID技术 257
11.2 新型传感器应用与发展趋势 261
11.2.1 新型传感器在多领域大放异彩 261
11.2.2 传感器技术的未来发展趋势 265
项目实训 270
11.3 实训——关于RFID与传感器技术的创新创业项目策划 270
巩固延伸 273
项目12 RFID与传感器技术的集成和应用方案 275
学习目标 275
相关知识 275
12.1 RFID与传感器一体化架构 275
12.1.1 仅与读写器通信的集成传感器标签 276
12.1.2 能够相互通信的集成传感器标签 278
12.1.3 集成无线传感器节点的读写器 278
12.1.4 混合集成架构 279
12.2 集成RFID与传感器技术的应用方案 281
项目实训 285
12.3 实训——物联网系统工程投标书编制 285
巩固延伸 290
参考文献 292

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