專利名稱：雙頻射頻電子標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線射頻識(shí)別領(lǐng)域，尤其涉及一種雙頻射頻電子標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)是人們普遍關(guān)注的一項(xiàng)新技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。小區(qū)、礦區(qū)、公路等復(fù)雜環(huán)境的管理一直受到國(guó)家有關(guān)部門(mén)的高度重視，但是由于管理疏忽而導(dǎo)致的紛爭(zhēng)甚至事故還是屢有發(fā)生，造成很多個(gè)人和國(guó)家的利益的不必要損失。如何加強(qiáng)管理措施，如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速的掌握居民小區(qū)內(nèi)非本小區(qū)人員狀態(tài)、礦區(qū)人員分布及流動(dòng)情況、公路收費(fèi)效率以及突發(fā)事故救援的高效運(yùn)作是國(guó)家有關(guān)部門(mén)迫切需要解決的問(wèn)題。改變落后的管理模式，實(shí)現(xiàn)管理的現(xiàn)代化、信息化是從根本上解決這些問(wèn)題的重要途徑。目前，在實(shí)際中使用的電子標(biāo)簽都是單頻段的，電子標(biāo)簽發(fā)射距離通常在50米左右，信號(hào)范圍較大，容易被多個(gè)讀卡器同時(shí)讀到，并且多個(gè)讀卡器讀到時(shí)也不能準(zhǔn)確區(qū)分具體是在哪個(gè)讀卡器的位置，因此也就不能準(zhǔn)確定位，給管理帶來(lái)很多不便。同時(shí)，也正由于現(xiàn)有電子標(biāo)簽為單頻段模式，它們必須不停地向外發(fā)送自己的ID號(hào)，或者是不停地切換工作模式(發(fā)送模式和接收模式)來(lái)接收讀卡器發(fā)來(lái)的信息，這樣一來(lái)，電子標(biāo)簽的功耗就會(huì)很高，電池使用壽命就會(huì)很短，導(dǎo)致標(biāo)簽的壽命也十分有限。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種雙頻射頻電子標(biāo)簽，此雙頻射頻電子標(biāo)簽可測(cè)量雙頻射頻電子標(biāo)簽與讀卡器之間距離，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位、識(shí)別距離可調(diào)、解決多個(gè)讀卡器同時(shí)讀到同一個(gè)電子標(biāo)簽的困擾，并降低了功耗，延長(zhǎng)了電池的使用壽命，能長(zhǎng)期無(wú)故障運(yùn)作。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種雙頻射頻電子標(biāo)簽，包括:
低頻天線，用于接收來(lái)自激活源的低頻信號(hào)，并生成含有信號(hào)源編碼的感應(yīng)信號(hào)；
低頻電路，根據(jù)來(lái)自低頻天線的感應(yīng)信號(hào)生成低頻信息信號(hào)；
高頻電路，用于將來(lái)自微控制器的強(qiáng)度標(biāo)識(shí)信號(hào)、信號(hào)源編碼和電子標(biāo)簽ID號(hào)調(diào)制成編碼號(hào)；
高頻天線，用于將編碼信號(hào)通過(guò)高頻載波發(fā)射到空間中；
存儲(chǔ)有電子標(biāo)簽ID號(hào)的所述微控制器，根據(jù)所述低頻信息信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)休眠和啟動(dòng)狀態(tài)的切換，此微控制器被編程為:
步驟一、讀取所述低頻信息信號(hào)并根據(jù)其強(qiáng)度生成強(qiáng)度標(biāo)識(shí)信號(hào)，
步驟二、分析并提取所述低頻信息信號(hào)并根據(jù)其產(chǎn)生信號(hào)源編碼，
步驟三、在一時(shí)間間隔內(nèi)啟動(dòng)定時(shí)器中斷，在中斷狀態(tài)下，依次執(zhí)行:開(kāi)啟所述高頻電路、關(guān)閉所述聞?lì)l電路和開(kāi)啟低頻電路，
步驟四、當(dāng)持續(xù)時(shí)間達(dá)到所述時(shí)間間隔，則退出所述定時(shí)器中斷。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下: 1、上述方案中，還包括:鋰電池，用于提供電源；
位于所述鋰電池和微控制器之間的電壓檢測(cè)單元，將來(lái)自電源的電壓與閾值電壓比較判讀所述鋰電池的電量大小。2、上述方案中，還包括:指示燈，連接到所述微控制器，用于指示雙頻標(biāo)簽的工作狀態(tài)。3、上述方案中，所述低頻信號(hào)的頻率為125KHZ。4、上述方案中，所述高頻載波的頻率為2.45GHz。本發(fā)明工作原理是:雙頻標(biāo)簽電路板經(jīng)安裝電池、封裝、測(cè)試出廠后，在正常情況下是處于深度睡眠狀態(tài)的，功耗極低，整體功耗約在3uA。僅在攜帶有雙頻電子標(biāo)簽(簡(jiǎn)稱雙頻標(biāo)簽)的人員或物體進(jìn)入低頻信號(hào)源的覆蓋范圍(0.5-7m)時(shí)，雙頻標(biāo)簽的低頻信號(hào)偵測(cè)芯片才會(huì)偵測(cè)到此信號(hào)，并立即將休眠狀態(tài)的MCU喚醒，使其進(jìn)入工作狀態(tài)。然后再把低頻信號(hào)源的編號(hào)、低頻信號(hào)強(qiáng)度、雙頻標(biāo)簽的電池電量信息、雙頻標(biāo)簽的ID號(hào)(和其他信息)按照規(guī)定的格式以高頻的形式發(fā)送到距離較遠(yuǎn)的讀卡器或雙頻讀卡器。依此可以看出該雙頻標(biāo)簽具有如下特點(diǎn):近距離喚醒，遠(yuǎn)距離通訊，且喚醒源可知，喚醒距離可知。避免了由于讀卡器的讀卡距離較遠(yuǎn)而相互影響的問(wèn)題。讀卡器接收到高頻無(wú)線信號(hào)后，會(huì)按照所定的格式解析獲取的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)分別暫存在讀寫(xiě)器中和按照固定的協(xié)議以有線(RS485/RS232/以太網(wǎng)/光線等)或無(wú)線(GPRS/CDMA/WIFI/3G等)的方式將這些信息上傳至管理調(diào)度中心。遠(yuǎn)程管理調(diào)度中心接收到數(shù)據(jù)后，就可以據(jù)此做出相應(yīng)的判斷，并做進(jìn)一步的管理調(diào)度等工作。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1、由于本發(fā)明在主控電路中采用了低頻段射頻電路，工作頻率為125KHZ，低頻喚醒信號(hào)源的實(shí)現(xiàn)比較容易，電路簡(jiǎn)單，成本低廉，便于推廣應(yīng)用。2、由于本發(fā)明在主控電路中采用了高頻段的射頻電路，工作頻率為2.45GHz，通訊距離遠(yuǎn)，正常情況下為0-50米，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。3、由于本發(fā)明的控制器采用16位超低功耗單片機(jī)MSP430F2132，其功耗低，功能強(qiáng)，處理速度快，資源豐富，可以簡(jiǎn)化標(biāo)簽系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，從而降低設(shè)計(jì)成本。4、由于本發(fā)明將低頻與高頻電路恰到好處的融合在一個(gè)標(biāo)簽系統(tǒng)中，使得功耗更低，喚醒距離可以準(zhǔn)確控制在0.5-7米范圍內(nèi)，而數(shù)據(jù)通訊距離不受影響。5、由于本發(fā)明采用軟包鋰電池，電量更多，體積更小，使用壽命更長(zhǎng)，攜帶更方便，用戶更易接受使用。6、由于本發(fā)明應(yīng)用軟件編程采用獨(dú)特的方式，使得使用極為簡(jiǎn)單，用戶只用攜帶即可，進(jìn)入喚醒區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)處理相關(guān)信息。
附圖1為本發(fā)明硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 附圖2為本發(fā)明主程序流程 附圖3為本發(fā)明外部喚醒中斷服務(wù)子程序流程 附圖4為本發(fā)明定時(shí)器I中斷(高頻數(shù)據(jù)發(fā)送)服務(wù)子程序流程 附圖5為本發(fā)明定時(shí)器2中斷(定時(shí)配置)服務(wù)子程序流程圖。
以上附圖中:1、低頻天線；2、低頻電路；3、微控制器；4、聞?lì)l電路；5、聞?lì)l天線；
6、鋰電池；7、電壓檢測(cè)單元；8、指示燈。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例:一種雙頻射頻電子標(biāo)簽，包括:
低頻天線1，用于接收來(lái)自激活源的低頻信號(hào)，并生成含有信號(hào)源編碼的感應(yīng)信號(hào)，所述低頻天線可以是一維天線，也可以是3D天線，一維天線可以實(shí)現(xiàn)定向效果，減少其他方向的信號(hào)干擾，3D天線不受方向限制，使用更方便；
低頻電路2，根據(jù)來(lái)自低頻天線I的感應(yīng)信號(hào)生成低頻信息信號(hào)；
高頻電路4，用于將來(lái)自微控制器3的強(qiáng)度標(biāo)識(shí)信號(hào)、信號(hào)源編碼和電子標(biāo)簽ID號(hào)調(diào)制成編碼信號(hào)；
高頻天線5，用于將編碼信號(hào)通過(guò)高頻載波發(fā)射到空間中，高頻天線可以做在電路板上，與外置天線相比，縮小了該標(biāo)簽的體積，使標(biāo)簽更小巧，更容易攜帶；
存儲(chǔ)有電子標(biāo)簽ID號(hào)的所述微控制器3，根據(jù)所述低頻信息信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)休眠和啟動(dòng)狀態(tài)的切換，此微控制器3被編程為:
步驟一、讀取所述低頻信息信號(hào)并根據(jù)其強(qiáng)度生成強(qiáng)度標(biāo)識(shí)信號(hào)，
步驟二、分析并提取所述低頻信息信號(hào)并根據(jù)其產(chǎn)生信號(hào)源編碼，
步驟三、在一時(shí)間間隔內(nèi)啟動(dòng)定時(shí)器中斷，在中斷狀態(tài)下，依次執(zhí)行:開(kāi)啟所述高頻電路4、關(guān)閉所述聞?lì)l電路4和開(kāi)啟低頻電路2，
步驟四、當(dāng)持續(xù)時(shí)間達(dá)到所述時(shí)間間隔，則退出所述定時(shí)器中斷；
鋰電池6，用于提供電源，此鋰電池6為軟包鋰電池，鋰電池的能量密度高，軟包形式的鋰電池體積小，適合在電子標(biāo)簽中使用；
位于所述鋰電池6和微控制器3之間的電壓檢測(cè)單元7，將來(lái)自電源的電壓與閾值電壓比較判讀所述鋰電池6的電量大小，此電池電量檢測(cè)方法為電阻分壓檢測(cè)，利用單片機(jī)內(nèi)部自帶的AD轉(zhuǎn)換器，可以準(zhǔn)確的確定電池的電壓，與外置AD轉(zhuǎn)換器相比，降低了標(biāo)簽的功耗，同時(shí)又降低了標(biāo)簽的成本，有利于推廣使用；
指示燈8，連接到所述微控制器3，用于指示電子標(biāo)簽的工作狀態(tài)，指示燈8為發(fā)光二極管，指示雙頻標(biāo)簽休眠(指示燈滅)和工作(指示燈閃爍)兩種狀態(tài)。上述低頻信號(hào)的頻率為125KHZ。上述高頻載波的頻率為2.45GHz ο所述高頻天線是放置在電路板上，通訊時(shí)的數(shù)據(jù)包括低頻信號(hào)源的編號(hào)、低頻信號(hào)強(qiáng)度、自身的ID號(hào)、電池電量信息。所述低頻天線可以一維天線，也可以是3D天線，一維天線具有定向效果，3D天線不受方向限制。所述信號(hào)指示燈為發(fā)光二極管。所述系統(tǒng)供電電池形式為軟包鋰電池。所述電池電量檢測(cè)方法為電阻分壓檢測(cè)。所述微控制器3嵌入了一個(gè)用于分析低頻信號(hào)源的編號(hào)及其信號(hào)強(qiáng)度的軟件算法和一組用于降低功耗的軟件算法。圖2、3、4、5是該軟件算法的流程圖。低頻信號(hào)分析算法解釋:低頻信號(hào)源發(fā)射的信號(hào)以幀為單位，每一幀數(shù)據(jù)包括幀頭、數(shù)據(jù)起始標(biāo)志、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志、數(shù)據(jù)校驗(yàn)。雙頻標(biāo)簽在接收到低頻信號(hào)源發(fā)射的幀頭信息時(shí)，便開(kāi)始啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，計(jì)算得出幀頭部分轉(zhuǎn)換結(jié)果的平均值，并將其作為信號(hào)強(qiáng)度值，然后繼續(xù)接收低頻信號(hào)，繼續(xù)轉(zhuǎn)換，并以所得的信號(hào)強(qiáng)度值來(lái)確定之后所得數(shù)據(jù)。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)接收完畢后，再對(duì)該幀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，合法則用，非法則丟棄。之后低頻部分繼續(xù)進(jìn)入功耗極低的信號(hào)偵聽(tīng)模式。根據(jù)低頻信號(hào)強(qiáng)度值就可以準(zhǔn)確的判斷該雙頻標(biāo)簽與低頻信號(hào)源之間的距離，從而可以準(zhǔn)確的控制低頻部分的通訊距離在0.5-7米之間，間接的也相當(dāng)于控制了高頻部分的通訊距離。采用上述雙頻射頻電子標(biāo)簽時(shí)，利用無(wú)線電射頻信號(hào)的特性，125KHZ低頻信號(hào)在空氣中的傳播速率可以達(dá)到4Kbps，2.45GHz高頻信號(hào)在空氣中的傳播速度可以達(dá)到2Mbps。系統(tǒng)工作時(shí)所需的電流約為13mA，而待機(jī)時(shí)所需要的電流僅為3uA，因此我們將兩個(gè)頻段的無(wú)線電的通訊速率均設(shè)置為最高4Kbps和2Mbps。那么相同的通訊數(shù)據(jù)量所使用的時(shí)間就最短，系統(tǒng)待機(jī)的時(shí)間就最長(zhǎng)，所消耗的能量就最少，電池的使用壽命就更長(zhǎng)；其次，可以實(shí)現(xiàn)近距離觸發(fā)喚醒，遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通訊的功能，一方面達(dá)到了精確定位的目的，另一方面由于該電子標(biāo)簽絕大多數(shù)時(shí)間處于深度休眠狀態(tài)，功耗極低，可以使單節(jié)鋰電池的電量可以供其使用更長(zhǎng)時(shí)間，延長(zhǎng)標(biāo)簽的使用壽命。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙頻射頻電子標(biāo)簽，其特征在于:包括: 低頻天線(I)，用于接收來(lái)自激活源的低頻信號(hào)，并生成含有信號(hào)源編碼的感應(yīng)信號(hào)； 低頻電路(2)，根據(jù)來(lái)自低頻天線(I)的感應(yīng)信號(hào)生成低頻信息信號(hào)； 高頻電路(4)，用于將來(lái)自微控制器(3)的強(qiáng)度標(biāo)識(shí)信號(hào)、信號(hào)源編碼和電子標(biāo)簽ID號(hào)調(diào)制成編碼信號(hào)； 高頻天線(5)，用于將編碼信號(hào)通過(guò)高頻載波發(fā)射到空間中； 存儲(chǔ)有電子標(biāo)簽ID號(hào)的所述微控制器(3)，根據(jù)所述低頻信息信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)休眠和啟動(dòng)狀態(tài)的切換，此微控制器(3)被編程為: 步驟一、讀取所述低頻信息信號(hào)并根據(jù)其強(qiáng)度生成強(qiáng)度標(biāo)識(shí)信號(hào)， 步驟二、分析并提取所述低頻信息信號(hào)并根據(jù)其產(chǎn)生信號(hào)源編碼， 步驟三、在一時(shí)間間隔內(nèi)啟動(dòng)定時(shí)器中斷，在中斷狀態(tài)下，依次執(zhí)行:開(kāi)啟所述高頻電路(4 )、關(guān)閉所述聞?lì)l電路(4 )和開(kāi)啟低頻電路(2 ), 步驟四、當(dāng)持續(xù)時(shí)間達(dá)到所述時(shí)間間隔，則退出所述定時(shí)器中斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子標(biāo)簽，其特征在于:還包括: 鋰電池(6)，用于提供電源； 位于所述鋰電池(6)和微控制器(3)之間的電壓檢測(cè)單元(7)，將來(lái)自電源的電壓與閾值電壓比較判讀所述鋰電池(6)的電量大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子標(biāo)簽，其特征在于:還包括: 指示燈(8 )，連接到所述微控制器(3 )，用于指示電子標(biāo)簽的工作狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子標(biāo)簽，其特征在于:所述低頻信號(hào)的頻率為125KHZ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子標(biāo)簽，其特征在于:所述高頻載波的頻率為2.45GHz。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種雙頻射頻電子標(biāo)簽，包括低頻天線，用于接收來(lái)自激活源的低頻信號(hào)；低頻電路；高頻電路；高頻天線，用于將編碼信號(hào)通過(guò)高頻載波發(fā)射到空間中；存儲(chǔ)有電子標(biāo)簽ID號(hào)的所述微控制器，此微控制器被編程為步驟一、讀取所述低頻信息信號(hào)并根據(jù)其強(qiáng)度生成強(qiáng)度標(biāo)識(shí)信號(hào)，步驟二、分析并提取所述低頻信息信號(hào)并根據(jù)其產(chǎn)生信號(hào)源編碼，步驟三、在一時(shí)間間隔內(nèi)啟動(dòng)定時(shí)器中斷，在中斷狀態(tài)下，依次執(zhí)行開(kāi)啟所述高頻電路、關(guān)閉所述高頻電路和開(kāi)啟低頻電路，步驟四、當(dāng)持續(xù)時(shí)間達(dá)到所述時(shí)間間隔，則退出所述定時(shí)器中斷。本發(fā)明可測(cè)量雙頻射頻電子標(biāo)簽與讀卡器之間距離，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位、識(shí)別距離可調(diào)、解決多個(gè)讀卡器同時(shí)讀到同一個(gè)電子標(biāo)簽的困擾。
文檔編號(hào)G06K19/077GK103164730SQ20111040834
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者白春雨, 回剛 申請(qǐng)人:蘇州木蘭電子科技有限公司