CN101261671B - 一种宠物识别与管理的读写装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种宠物识别与管理的读写装置，其工作的中心频率为134.2kHz，支持读写多种协议的标签。该装置由数字基带模块、RF电路模块、耦合天线组成。RF电路是射频收发电路，包括ASK信号调制，RF功率放大、LO本振信号、天线匹配电路、EMI滤波器、ASK信号调制、高低通滤波器、信号放大、信号比较器、以及比较器门限控制信号和增益控制。该装置通过采用RFID技术对注射到宠物体内的标签进行识别，将识别到的宠物码(标签的ID号)和防伪码(标签的UID号)，存储于系统的存储器中，并可以通过通讯接口将已识别的宠物码和防伪码传输到计算机，计算机以数据库的方式进行存储，以供登记、年检、查询使用，并可以通过Internet网络，可以专用的网站发布登记的宠物信息，供广大用户查询使用。

Description

一种宠物识别与管理的读写装置

技术领域

本专利涉及一种宠物识别与管理的读写装置，具体涉及射频微波技术、测试技术、电磁理论等领域。尤其属于无线射频识别技术领域。

背景技术

为了规范养犬行为，保障人体健康和人身安全，维护市容环境和社会秩序，需要建立养犬和宠物的管理电子信息平台，建立登记犬只的资料数据库，详细记录登记犬只的有关情况，包括犬只姓名、犬主联系电话及住址、犬只年龄、性别、犬种、是否注射狂犬疫苗、犬只违纪等信息。采用RFID技术建立宠物管理管理电子信息平台的关键设备是识别宠物的读写器。不过目前普遍使用的宠物识别读写器存在以下的缺陷：

1、一般是单一标准的读写器，不利于广泛的应用。

2、读标签的距离只有2～3cm，其标签的封装是2.12×12.0mm的透明生物玻璃管，不利于实际中应用，在实际操作过程中，往往读不到动物体内的标签。

3、目前宠物识别的读写器成本昂贵。

4、只扫描标签的宠物码(ID)号。

5、读写器的存储容量有限，不可以现场查询刚识别到的宠物的状态，不利于用户的使用。

发明内容

为解决现有技术中的上述技术问题，本发明提供本发明提供一种宠物识别与管理的读写装置，采用模块化设计，包括由数字基带电路模块、RF电路模块和耦合天线组成。

RF电路包括ASK信号调制模块、功率放大模块、LO本振模块、天线匹配电路模块、高低通滤波器、增益控制以比较器门限控制模块，其主要作用是控制RF信号的收发。

本发明的一种宠物识别与管理的读写装置，在RF电路的RF信号发送回路中，RF信号发送回路采用ASK调制方式，ASK调制方式采用RF放大器和滤波器构成，电路简洁，成本低廉。在RF电路的RF信号接收回路中，RF信号经过EMI滤波器、ASK信号解调器，再经过高、低通滤波和放大后，送入比较器后，变换得到数字基带信号，数字基带信号由MCU处理，得到结果。

本发明的一种宠物识别与管理的读写装置，耦合天线的匹配电路有两只电阻和一片电容组成，电阻的精度采用1％，电容采用聚丙烯电容。匹配后，提高接收灵敏度读写标签的距离。

本发明的一种宠物识别与管理的读写装置，RF电路的供电电源，不能直接由系统电源直接介入，必须采用强滤波，减小RF电路的电源纹波，这样可以提高接收的灵敏度和读写标签的距离，电源滤波采用RC隔离网络和LC的π型滤波网络。

本发明的一种宠物识别与管理的读写装置，接收灵敏度的高低和读写标签距离的远近，还与电路板布局有关系，在电路板布局中，RF电路要与系统电源靠的很近，RF电路尽量布局在电路的边缘处，而且RF电路的1cm附近尽量没有其他的电路。在电路布局时，电路板和耦合天线预留2cm的间隔，防止电路板和天线之间的相互干扰；电路板底层面需要铺大面积的地平面。

本发明的一种宠物识别与管理的读写装置，在接收回路中，高低通滤波后的放大器的增益可以程控可调节；在接收回路中，比较器的门限电压可程控调节。

本发明的有益效果是，电路简单，易于实现，维修方便简单；该装置的接收灵敏度高，读标签的距离远，对于2.12×12.0mm的透明生物玻璃管封装的标签，其读写距离可达7cm，对于85×55mm的方行封装的卡，其读写的距离可达20cm；提高了产品的竞争能力；由于系统的设计灵活，该装置不限于宠物识别领域的应用，也可以应用于防伪、门禁等领域。另外，本装置功能强、成本低廉。

本发明的特点：

1、系统采用模块化设计；电路简单，管理、检修方便；

2、接收灵敏度高，读写标签的距离远；

3、RF信号发送回路采用ASK调制方式，ASK调制方式采用RF放大器和滤波器构成，电路简洁，成本低廉；

4、RF电路的高低通滤波后放大器的增益可以程控可调节；

5、在接收回路中，比较器的门限电压可程控调节；

6、天线匹配电路简单，电路的板极匹配可以忽略；

7、RF电源采用RC隔离和LC的π型滤波；

8、电路板与耦合天线有预留2cm的泄漏空间，抗干扰能力强；

9、系统的功耗低。

10、支持多协议。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的系统总体方框图。其中：1—数字基带模块，2—RF电路模块，3—耦合天线。

图2是本发明的系统原理图。其中：4—系统MCU，5—存储器，6—液晶显示模块，7—系统电源模块，8—键盘模块，9—时钟模块，10—通讯接口模块，11—RF电路电源滤波模块，12—RF收发电路，13—天线匹配电路。

图3是本发明的RF收发电路模块的原理图。其中：14—ASK信号调制模块，15—RF放大器，16—134.2kHz LO本地振荡器，17—比较器，18—低通可变增益放大器，19—低通滤波器，20—高通可变增益放大器，21—高通滤波器，22—ASK信号解调模块，23—EMI滤波器，24—比较器门限控制模块，25—可变增益控制模块。

图4是本发明的天线匹配电路模块的原理图。其中：101—天线限流电阻，102—天线谐振电容，103—接收电阻，104—RF电路的发射引脚1，105—RF电路的发射引脚2，106—RF电路的接收引脚。

图5是本发明的RF电路电源滤波模块原理图。其中：111—系统电源，112—电阻，113—电解电容，114—电解电容，115—电感，116—电解电容，117—瓷片电容，118—瓷片电容，119—RF电路电源。

图6是本发明的应用原理图。其中：31—宠物，32—宠物用的标签，33—宠物识别的读写装置，34—PC机，35—Internet网络，36—电磁波。

图7是电路板布局图。其中：41—电源的适配器接口放置区域，42—系统电源模块放置区域，43—RF电源的滤波模块放置区域，44—RF收发模块放置区域，45—天线匹配电路模块放置区域，46—通讯接口放置区域，47—通讯接口的电平转换电路放置区域，48—系统MCU放置区域，49—时钟电路模块放置区域，50—存储器电路模块放置区域，51—显示电路模块放置区域，52—键盘电路模块放置区域，53—系统电源管理模块放置区域，54—天线放置区域，55—天线与电路的泄漏间隙，56—整个电路板。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例中，参照图1，本发明的由数字基带模块1、RF电路模块2和耦合天线3组成，数字基带模块主要是系统的管理，包括显示键盘，以及RF电路模块2的控制；RF电路模块2主要的作用是RF信号的收发。

参照图2，数字基带模块1由系统MCU4，存储器5，液晶显示模块6，系统电源模块7，键盘模块8，时钟模块9，通讯接口模块10组成；RF电路模块2由RF电路电源滤波模块11，RF收发电路12，天线匹配电路13组成。系统MCU4发出读写标签的命令给RF收发电路12，RF收发电路12将命令调制后发射出去，同时等待标签32返回的信息，并接收、解调后，传输给系统MCU4，系统MCU4进行解码，得到最后结果，在液晶上显示并存储到存储器5中。通讯接口模块10可与PC机34相连接，可将扫描到宠物31的数据上传到PC机34，PC机34也可以将已登记的宠物数据库下载宠物识别装置33。RF电路电源滤波模块11，天线匹配电路13主要作用提高了读写装置的接收灵敏度。

参照图3，RF收发电路12由ASK信号调制模块14，RF放大器15，134.2kHz LO本地振荡器16，比较器17，低通可变增益放大器18，低通滤波器19，高通可变增益放大器20，高通滤波器21，ASK信号解调模块22，EMI滤波器23组成，其中低通可变增益放大器18，高通可变增益放大器20的增益由系统MCU4控制，比较器17的门限由系统MCU4控制。

参照图4，天线匹配电路13由天线限流电阻101，天线谐振电容102，接收电阻103构成。RC匹配后的接收灵敏度高，读写标签的距离远。

参照图5：RF电路电源滤波模块11由电阻112，电解电容113，电解电容114，电感115，电解电容116，瓷片电容117，瓷片电容118构成。其中电阻112，电解电容113组成系统电源111与RF电路电源119的隔离网络；电解电容114，电感115，电解电容116构成LCπ型滤波网络。

参考图6，该装置的典型应用，宠物识别的读写装置33识别到的宠物标签32的数据有三种操作，a.宠物标签32的数据在宠物识别的读写装置33的液晶屏幕6上显示，b.宠物标签32的数据存储在存储器5中，c.通过通讯接口10将宠物标签32的数据传输到PC机34，PC机34也可以将数据传输到Internet网络35。用户可以通过PC机34进行本地查询，也可以通过Internet网络35进行异地查询。

参照图7，系统的PCB板布局影响系统的性能，合理的规定各个模块的放置区域，有利于系统的优化，提高抗干扰能力，提高接收的灵敏度，增加标签读写的距离。RF电源的滤波模块放置区域43要尽量与系统电源模块放置区域42靠近，RF收发模块放置区域44要尽量与RF电源的滤波模块放置区域43靠近，RF收发模块放置区域44与天线匹配电路模块放置区域45要靠近，RF电源的滤波模块放置区域43，RF收发模块放置区域44以及天线匹配电路模块放置区域45与其他的模块要有一定的泄漏间隙，具体的间隙在1cm左右。天线放置区域54要与整个电路板56有一定的泄漏间隙，天线与电路的泄漏间隙55可取2cm。天线与电路板靠的太近或放置与电路板上、下方，将对接收灵敏度和读写距离有很大影响。

Claims (3)

1.一种宠物识别与管理的读写装置，包括：数字基带模块、RF电路模块、耦合天线组成，其特征在于：

RF电路模块包括RF电源滤波模块，RF收发电路以及天线匹配电路模块；所述RF收发电路包括：RF信号发送回路、RF信号接收回路以及本地振荡器，

所述RF信号发送回路包括：ASK信号调制模块和RF放大器；

所述RF信号接收回路包括：EMI滤波器，ASK信号解调模块，高通滤波器，对高通滤波器输出的信号进行放大的可变增益放大器，低通滤波器，对低通滤波器输出的信号进行放大的可变增益放大器，比较器；RF信号经过EMI滤波器滤波，再经过ASK信号解调模块调制，然后通过高通滤波器、低通滤波器滤波和可变增益放大器放大后，送入比较器，变换得到数字基带信号；

所述RF电源滤波模块采用RC隔离网络和LC的π型滤波网络；

天线匹配电路由天线限流电阻，天线谐振电容，接收电阻构成；

RF电路模块受数字基带模块控制，RF电路模块完成射频信号的放大和发送以及接收反射信号的解调放大滤波工作，数字基带模块完成标签编码信号的编解码以及接口信号处理、逻辑控制以及系统管理工作。

2.根据权利要求1所述的一种宠物识别与管理的读写装置，其特征在于：所述天线限流电阻和接收电阻采用1％精度，天线谐振电容采用聚丙烯电容。

3.根据权利要求1所述的一种宠物识别与管理的读写装置，其特征在于：所述对低通滤波器输出的信号进行放大的可变增益放大器和对高通滤波器输出的信号进行放大的可变增益放大器的增益由数字基带模块程控，比较器的门限由数字基带模块程控。

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