CN214504419U - 一种用于学生体质检测的多频段rfid读写终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于学生体质检测的多频段RFID读写终端设计，该终端包括主控模块、多频段射频天线模块、多频段RFID读写模块、人脸识别模块、显示模块、串口通信模块。各年段学生使用不同频段的RFID标签，多频段射频天线模块接收RFID标签信号，主控模块判断该信号的频段，控制多频段RFID读写模块内对应频段的RFID读写单元来处理信号，读取其中的体质检测数据，通过人脸识别模块实现对学生身份信息的确认，完成学生信息与体质检测数据的匹配，在显示模块上显示学生信息及其体质检测数据，并通过串口通信模块上传学生信息及其体质检测数据到上位机，可在电脑端或者手机端查看各年段、班级学生的体质检测数据。

Description

一种用于学生体质检测的多频段RFID读写终端

技术领域

本实用新型涉及RFID读写终端，具体涉及一种用于学生体质检测的多频段RFID读写终端。

背景技术

近年来，我国学生群体的体质健康水平持续下降，多项权威调查指出其背后隐藏的是当前体育课程流于形式、体质检测监督力度不足这一问题，引起了社会各界对学生群体的体质健康问题的密切关注。

学生体质检测已经成为了学生教育的关键一环。射频识别（Radio FrequencyIdentification，RFID）是一种非接触的自动识别技术，它利用无线射频技术对物体对象进行非接触式和即时自动识别的无线通信信息系统。射频识别系统最重要的优点是非接触识别，随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，许多行业都运用了射频识别技术。射频识别技术另一重要的领域就是身份识别，所以在很多RFID系统的应用场合里，往往需要在极短的时间片段（秒级）里对数十个甚至上百个标签进行读写数据操作。利用RFID技术的学生身份识别应用广泛，但是单一的射频技术对于身份的匹配识别会出现很多问题，如学生身份盗用、不明身份人员复制身份识别卡，这样就无法实现学生体质检测数据的管理。并且，学校学生数量较多，为了统一管理学生体质检测，给不同年段的学生分配不同频段的RFID标签，传统的RFID读写器只能够读取一种或两种频率段的RFID标签，不能满足对不同RFID标签进行读取的需求。

人脸识别是一种生物识别技术，主要根据人的脸部特征信息进行身份识别。通过用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术。如果将人脸识别技术应用到学校学生体质检测中，上述问题将会得以改善。

因此如何将二者有机的结合起来，应用在学生体质检测中，成为目前所要解决的技术问题。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供一种用于学生体质检测的多频段RFID读写终端。各年段学生使用不同频段的RFID标签，终端通过多频段接收天线接收信号，通过判断该信号的频段，控制对应频段的RFID读写单元来处理信号，读取其中的体质检测数据，通过人脸识别技术对学生身份信息的确认，完成学生信息与体质检测数据的匹配，在LCD显示屏上显示学生信息及其体质检测数据，并通过串口上传学生信息及其体质检测数据到上位机，可在电脑端或者手机端查看各年段、班级学生的体质检测数据。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为模块化设计：包括主控模块、多频段射频天线模块、多频段RFID读写模块、人脸识别模块、显示模块、串口通信模块。

主控模块主要用于判断多频段射频天线模块接收信号的频段，控制多频段RFID读写模块对应频段的读写单元读取信号中的学生体质检测数据，通过人脸识别模块实现对学生身份信息的确认，完成学生信息与体质检测数据的匹配，并在显示模块上显示学生信息及其体质检测数据，然后控制串口通信模块上传学生信息及其体质检测数据到上位机，可在电脑端或手机端查看各年段、班级学生的体质检测数据。主控模块采用ST公司的STM32F103VCT6芯片，其为意法半导体（ST）公司推出的32位ARM微控制器，使用高性能的ARM Corlex-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器（高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM），丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。通过SPI总线与各模块连接，完成指令的发送和数据传输。

所述的多频段射频天线模块主要用于收发各频段的信号，多频段射频天线模块包含低频接收天线、高频接收天线、超高频接收天线、微波接收天线。其中低频接收天线用于接收125kHz频段的信号，高频接收天线用于接收13.56MHz频段的信号，超高频接收天线用于接收915MHz频段的信号，微波接收天线用于接收2.4GHz频段的信号。

所述的多频段RFID读写模块主要用于处理各频段的信号，多频段RFID读写模块包含低频RFID读写单元、高频RFID读写单元、超高频RFID读写单元、微波RFID读写单元。其中低频RFID读写单元用于处理125kHz频段的信号，由JG4001芯片及其辅助电路组成；高频RFID读写单元用于处理13.56MHz频段的信号，由RC522芯片及其辅助电路组成；超高频RFID读写单元用于处理915MHz频段的信号，由AS3992芯片及其辅助电路组成；微波RFID读写单元用于处理2.4GHz频段的信号，由nRF2401芯片及其辅助电路组成。

所述的人脸识别模块主要用于对学生身份信息的识别，调用该学生的信息实现与信号接收的学生体质检测数据匹配。人脸识别模块采用OV2640图像处理器，OV2640是一款支持视频采集和图像压缩功能的图像传感器，图像传感器OV2640能够实现JPEG压缩，可以在不影响图像视觉效果的前提下减小图像数据量，直接输出JPEG格式图片，从而可以大大降低所需传送的图像文件大小，为无线图像的传输和处理提高了方便。

所述的显示模块主要用于将学生信息及其体质检测数据在LCD屏上显示，让学生再次确认自己的信息是否有误，减少匹配误差对后续体质检测数据分析的影响。显示模块采用LCD12864液晶屏，其带有中文字库图形点阵式液晶显示器，可配合其他单片机完成中文汉字、英文字符和图形显示，可构成中文人机交互图形界面，模块具有功耗低，显示内容丰富等特点而应用广泛。

所述的串口通信模块主要用于将学生信息及其体质检测数据上传到上位机，实现在电脑端或手机端查看学生体质检测数据，以及接收上位机数据及指令发送给主控模块。串口通信模块主要由MAX3232芯片以及去耦电路和LED指示电路组成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：采用模块化设计，方便对程序进行调试、修改和移植，也有利于日后进行终端性能维护以及功能扩展升级；为了统一管理学生体质检测，给不同年段的学生分配不同频段的RFID标签，采用多频段RFID标签识别技术，满足对不同RFID标签进行读取的需求；采用人脸识别技术对学生身份信息的确认，提高了学生与其自身的体质检测数据的匹配与管理的准确度。

附图说明

图1为本实用新型总体结构框图。

图2为本实用新型频段选择示意图。

图3为本实用新型主控模块与多频段RFID读写模块连接图。

图4为本实用新型主控模块与人脸识别模块、显示模块连接图。

图5为本实用新型串口通信模块电路原理图。

图6为本实用新型主控模块与串口通信模块连接图。

图7为本实用新型工作流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案、优点更加的清晰明了，下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型一种用于学生体质检测的多频段RFID读写终端，如图1所示，由主控模块、多频段射频天线模块、多频段RFID读写模块、人脸识别模块、显示模块、串口通信模块组成。通过多频段射频天线模块接收RFID标签信号，由主控模块判断信号的频段而控制多频段RFID读写模块中对应频段的读写单元完成学生体质检测数据的读取，同时通过人脸识别模块确认学生身份信息，实现学生身份信息与体质检测数据的匹配，学生可通过显示模块再次确认自身信息与体质检测数据是否有误差，主控模块控制串口通信模块将学生信息及其体质检测数据上传到上位机，可在电脑端或手机端查看各年段、班级学生的体质检测数据。

所述主控模块采用ST公司的 STM32F103VCT6芯片，主控模块由STM32F103VCT6以及晶振电路组成，晶振电路由C1、C2、Y1和C3、C15、C4、Y2、R1组成，为STM32F103VCT6提供时钟。如图2所示为本实用新型频段选择示意图，当多频段射频天线模块向外发送各频段的信号，接收到RFID标签的反馈信号时，主控模块判断信号的频段，控制多频段RFID读写模块内对应频段的RFID读写单元读取信号中的学生体质检测数据，若主控模块判断接收的信号为低频信号，则控制低频RFID读写单元对信号进行处理；若主控模块判断接收的信号为高频信号，则控制高频RFID读写单元对信号进行处理；若主控模块判断接收的信号为超高频信号，则控制超高频RFID读写单元对信号进行处理；若主控模块判断接收的信号为微波信号，则控制微波RFID读写单元对信号进行处理。

如图3为本实用新型主控模块与多频段RFID读写模块连接图，主控模块通过引脚PA0、PA1与多频段RFID读写模块内低频RFID读写单元对应的引脚TX1、RX1连接，实现控制低频RFID读写单元处理信号，并将信号中学生体质检测数据传输给主控模块；主控模块通过引脚PA2、PA3与多频段RFID读写模块内高频RFID读写单元对应的引脚TX2、RX2连接，实现控制高频RFID读写单元处理信号，并将信号中学生体质检测数据传输给主控模块；主控模块通过引脚PA4、PA5与多频段RFID读写模块内超高频RFID读写单元对应的引脚TX3、RX3连接，实现控制超高频RFID读写单元处理信号，并将信号中学生体质检测数据传输给主控模块；主控模块通过引脚PA6、PA7与多频段RFID读写模块内微波RFID读写单元对应的引脚TX4、RX4连接，实现控制微波RFID读写单元处理信号，并将信号中学生体质检测数据传输给主控模块。

如图4为本实用新型主控模块与人脸识别模块、显示模块连接图。人脸识别模块采用OV2640图像处理器，OV2640是一款支持视频采集和图像压缩功能的图像传感器，分辨率高达1600*1200。图像传感器OV2640能够实现JPEG压缩，可以在不影响图像视觉效果的前提下减小图像数据量，直接输出JPEG格式图片，从而可以大大降低所需传送的图像文件大小，为无线图像的传输和处理提高了方便。主控模块通过引脚PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7分别与人脸识别模块的引脚D9、D8、D7、D6、D5、D4、D3、D2连接，与摄像头进行通信，实现对学生的身份信息识别，并将学生的身份信息传输给主控模块。主控模块通过引脚PE7、PE8、PE9、PE10、PE11、PE12、PE13、PE14分别与显示模块的引脚DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7连接，将人脸识别的学生身份信息及学生体质检测数据进行显示。

如图5为本实用新型串口通信模块电路原理图，所述的串口通信模块主要用于与上位机进行通信，将主控模块接收的学生身份信息及其体质检测数据发送到上位机，以及接收上位机数据发送给主控模块。主要由MAX3232以及去耦电路和LED指示电路组成。串口通信模块U2的引脚1、3连接C1，引脚4、5连接C2，引脚7、14连接着串口通讯接口CON10的引脚4、3，引脚8、13连接着串口通讯接口CON10的引脚6、5，通过CON口与上位机连接并进行通讯。去耦电路由C3、C4组成，用于去除电源噪声。LED指示电路由发光二极管LED0、LED1以及限流电阻R1、R2组成，用来指示串口的数据收发，即有数据发送时LED0亮，有数据接收时LED1亮，否则都不亮。

如图6为本实用新型主控模块与串口通信模块连接图，主控模块STM32F103VCT6芯片的PB0、PB1引脚分别与串口通信模块MAX3232的引脚T2IN、R2OUT连接，将主控模块接收的学生身份信息及其体质检测数据发送到上位机，以及接收上位机数据发送给主控模块。

如图7为本实用新型的工作流程图，当接收到信号，判断信号频段，若为低频信号，则通过低频读写单元处理信号；若为高频信号，则通过高频读写单元处理信号；若为超高频信号，则通过超高频读写单元处理信号；若为微波信号，则通过微波读写单元处理信号，并通过人脸识别确认学生身份信息，最后通过串口上传学生身份信息及其体质检测数据到上位机。

本实用新型一种用于学生体质检测的多频段RFID读写终端，在不同年段的学生分配不同频段的RFID标签进行体质检测数据存储情况下，多频段RFID读写可实现快速识别、读取不同频段的RFID标签内的学生体质数据，通过人脸识别可实现学生身份信息与体质检测数据的匹配，通过串口将学生身份信息及其体质检测数据上传到上位机，可在电脑端或手机端查看各年段、班级学生的体质检测数据。可见，本实用新型设计的一种用于学生体质检测的多频段RFID读写终端，可实现各频段RFID标签内的学生体质数据与其身份信息准确匹配，并可在在电脑端或手机端查看各年段、班级学生的体质检测数据，具有读卡速度快、识别准确、性能稳定的优点。

Claims (1)

1.一种用于学生体质检测的多频段RFID读写终端，其特征在于：采用模块化设计，包括主控模块、多频段射频天线模块、多频段RFID读写模块、人脸识别模块、显示模块、串口通信模块，各模块具体内容如下：

（1）主控模块采用ST公司的STM32F103VCT6芯片，其为意法半导体公司推出的32位ARM微控制器，使用高性能的 ARM Corlex-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器，具有128K字节的闪存和20K字节的SRAM，通过SPI总线与各模块连接，完成指令的发送和数据传输，主控模块主要用于判断多频段射频天线模块接收信号的频段，控制多频段RFID读写模块对应频段的读写单元读取信号中的学生体质检测数据，通过人脸识别模块实现对学生身份信息的确认，完成学生信息与体质检测数据的匹配，并在显示模块上显示学生信息及其体质检测数据，然后控制串口通信模块上传学生信息及其体质检测数据到上位机，可在电脑端或手机端查看各年段、班级学生的体质检测数据；

（2）多频段射频天线模块主要用于收发各频段的信号，包含低频接收天线、高频接收天线、超高频接收天线、微波接收天线，其中低频接收天线用于接收125kHz频段的信号，高频接收天线用于接收13.56MHz频段的信号，超高频接收天线用于接收915MHz频段的信号，微波接收天线用于接收2.4GHz频段的信号；

（3）多频段RFID读写模块主要用于处理各频段的信号，多频段RFID读写模块包含低频RFID读写单元、高频RFID读写单元、超高频RFID读写单元、微波RFID读写单元，其中低频RFID读写单元用于处理125kHz频段的信号，由JG4001芯片及其辅助电路组成；高频RFID读写单元用于处理13.56MHz频段的信号，由RC522芯片及其辅助电路组成；超高频RFID读写单元用于处理915MHz频段的信号，由AS3992芯片及其辅助电路组成；微波RFID读写单元用于处理2.4GHz频段的信号，由nRF2401芯片及其辅助电路组成，当多频段射频天线模块向外发送各频段的信号，接收到RFID标签的反馈信号时，主控模块判断信号的频段，控制多频段RFID读写模块内对应频段的RFID读写单元读取信号中的学生体质检测数据，若主控模块判断接收的信号为低频信号，则控制低频RFID读写单元对信号进行处理；若主控模块判断接收的信号为高频信号，则控制高频RFID读写单元对信号进行处理；若主控模块判断接收的信号为超高频信号，则控制超高频RFID读写单元对信号进行处理；若主控模块判断接收的信号为微波信号，则控制微波RFID读写单元对信号进行处理，主控模块通过引脚PA0、PA1与多频段RFID读写模块内低频RFID读写单元对应的引脚TX1、RX1连接，实现控制低频RFID读写单元处理信号，并将信号中学生体质检测数据传输给主控模块；主控模块通过引脚PA2、PA3与多频段RFID读写模块内高频RFID读写单元对应的引脚TX2、RX2连接，实现控制高频RFID读写单元处理信号，并将信号中学生体质检测数据传输给主控模块；主控模块通过引脚PA4、PA5与多频段RFID读写模块内超高频RFID读写单元对应的引脚TX3、RX3连接，实现控制超高频RFID读写单元处理信号，并将信号中学生体质检测数据传输给主控模块；主控模块通过引脚PA6、PA7与多频段RFID读写模块内微波RFID读写单元对应的引脚TX4、RX4连接，实现控制微波RFID读写单元处理信号，并将信号中学生体质检测数据传输给主控模块；

（4）人脸识别模块采用OV2640图像处理器，主要用于对学生身份信息的识别，调用该学生的信息实现与信号接收的学生体质检测数据匹配，并且能够实现JPEG压缩，主控模块通过引脚PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7分别与人脸识别模块的引脚D9、D8、D7、D6、D5、D4、D3、D2连接，与摄像头进行通信，实现对学生的身份信息识别，并将学生的身份信息传输给主控模块；

（5）显示模块采用LCD12864液晶屏，主要用于将学生信息及其体质检测数据在LCD屏上显示，让学生再次确认自己的信息是否有误，主控模块通过引脚PE7、PE8、PE9、PE10、PE11、PE12、PE13、PE14分别与显示模块的引脚DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7连接，将人脸识别的学生身份信息及学生体质检测数据进行显示；

（6）串口通信模块主要由MAX3232芯片以及去耦电路和LED指示电路组成，主要用于将学生信息及其体质检测数据上传到上位机，实现在电脑端或手机端查看学生体质检测数据，以及接收上位机数据及指令发送给主控模块，串口通信模块U2的引脚1、3连接C1，引脚4、5连接C2，引脚7、14连接着串口通讯接口CON10的引脚4、3，引脚8、13连接着串口通讯接口CON10的引脚6、5，通过CON口与上位机连接并进行通讯，去耦电路由C3、C4组成，用于去除电源噪声，LED指示电路由发光二极管LED0、LED1以及限流电阻R1、R2组成，用来指示串口的数据收发，即有数据发送时LED0亮，有数据接收时LED1亮，否则都不亮，主控模块STM32F103VCT6芯片的PB0、PB1引脚分别与串口通信模块MAX3232的引脚T2IN、R2OUT连接，将主控模块接收的学生身份信息及其体质检测数据发送到上位机，以及接收上位机数据发送给主控模块。

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