CN103127731B - 一种带身份识别的无线互动式多功能led饰品玩具 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具，包括电路板和与电路板配合的外壳，电路板为圆形，电路板背面设置包括电源电路、按键电路、蜂鸣器电路、无线通信模块、LED显示电路和PIC16F690单片机的控制电路，LED显示电路中的LED采用如下方式设置，在电路板正面的圆形周边等间距间隔地安装分成三组的12个高亮贴片LED，在电路板正面的圆形中心也对称地安装分成三组的12个高亮贴片LED，每组高亮贴片LED设置成一种颜色。本发明提供了一种既能作为玩具，又能作为无线防丢器，同时也可作为一种吸引眼球的饰品，解决了现有技术中LED饰品的功能单一，实用性不强和智能化不足的问题。

Description

一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具

技术领域

本发明涉及LED饰品玩具，特别地涉及一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具。

背景技术

小功率LED具有低价格、低功耗以及高光效等优点，近年来被广泛应用于饰品和玩具等行业，出现了大量相关创意和产品。如授权号为200680038983.1的中国发明专利公开了一种带有可编程发光拼块的游戏器具，LED被集成在智力玩具中,实现了用户和玩具之间的高级交互，提升了玩具娱乐性。授权号为200810120698.5的中国发明专利公开了一种遥控电子蜡烛，将无线遥控技术应用于LED电子蜡烛，并通过相应的结构设计，提高了产品使用便捷性。授权号为200910026173.X的中国发明专利公开了了一种磁性开关的LED饰品灯，通过应用磁性开关，提高了LED饰品灯的使用寿命，安全性也得到了一定的提高。

但总体上来看，现有的大多数LED饰品和玩具，功能上较为单一，未能做到集多种功能于一身；互动性不强，未能实现双向互动操控，达到更丰富的娱乐性；智能化性能不足，未能对用户身份进行识别判断，使玩具的趣味性得到进一步提升，从而用户获得更好的体验度。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷，避免造成LED饰品的功能单一，实用性不强和智能化不足的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具，充分应用有源无线射频识别（RFID）通信技术、电子技术、单片机和LED等技术，提供了一种既能作为玩具，又能作为无线防丢器，同时也可作为一种吸引眼球的饰品的LED饰品玩具，解决了现有技术中LED饰品的功能单一，实用性不强和智能化不足的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具，包括电路板和与电路板配合的外壳，所述电路板为圆形，所述电路板背面设置包括电源电路、按键电路、蜂鸣器电路、无线通信模块、LED显示电路和PIC16F690单片机的控制电路，所述LED显示电路中的LED采用如下方式设置，在所述电路板正面的圆形周边等间距间隔地安装分成三组的12个高亮贴片LED，在所述电路板正面的圆形中心也对称地安装分成三组的12个高亮贴片LED，每组高亮贴片LED设置成一种颜色，

所述电源电路用于给LED显示电路、蜂鸣器电路、无线通信模块以及PIC16F690单片机供电；

所述按键电路包括2个按键，其中第一按键K1为开/关机键，连接至PIC16F690单片机的RA1引脚，支持电平变化中断，利用此键将单片机从休眠状态唤醒；第二按键K2为功能键，连接至PIC16F690单片机的RA3引脚，支持电平变化中断；

通过对所述按键电路的相关操作使电路板工作于玩具模式、防丢器模式或饰品模式，进入不同模式后，通过相关的按键操作实现配置、切换和控制的功能；

处于玩具模式时，圆形周边的一个高亮贴片LED表示用户的一种属相或星座属性，表示用户的属相或星座属性的高亮贴片LED亮，圆形中心的12个高亮贴片LED闪烁，通过无线通信模块不断地发送出代表用户属相或星座属性的数据编码，同时不断地接收无线信号有效作用距离范围内用户机发送过来的数据，通过PIC16F690单片机判断接收到的数据是否与代表用户属相或星座属性的数据编码相匹配，若匹配，则代表用户的属相或星座属性和接收到的用户属相或星座属性的圆形周边的高亮贴片LED闪烁，圆形中心的12个高亮贴片LED闪烁，与用户机匹配成功；

处于防丢器模式时，LED饰品玩具设置成主机或从机一对一配对使用，无线通信模块单向通信，从机不断发送32位编码数据，主机接收并验证收到的数据编码和原始数据编码是否一致同时读取RSSI寄存器值并作相应转换处理后得到接收强度值，若主机不能接收到和其原始数据编码一致的数据，或虽能接收到和其原始数据编码一致的数据，但接收强度值已低于预先设置的报警值，即认为从机已超出报警距离范围，此时主机的相关LED开始闪烁，同时蜂鸣器电路鸣叫；

处于饰品模式时，高亮贴片LED按显示效果1至显示效果4循环执行，其中显示效果1为电路板圆形周边12个LED流水灯；显示效果2为电路板圆形周边12个LED闪烁；显示效果3为电路板圆形中心12个LED按颜色逐个分组点亮；显示效果4为电路板中心12个LED闪烁。

优选地，所述电源电路由2枚3V纽扣式锂锰电池串联供电，通过2根弹簧以及相应的电池弹片分别引出电池组的正极和负极，采用HT7333作为电源电路芯片， 2枚CR2016电池输出的6V电压经HT7333处理后，输出3.3V电压用于给LED显示电路、蜂鸣器电路、无线通信模块以及PIC16F690单片机供电。

优选地，所述第一按键和第二按键采用轻质金属弹片做成，每个按键通过2个GND过孔安装于电路板上。

优选地，所述电路板圆形周边的12个高亮贴片LED单独受控，中心的12个高亮贴片LED按颜色分组受控， LED通过PNP型三极管进行驱动，采用了动态扫描方式，每个高亮贴片LED的阳极和阴极都受控于PIC16F690单片机的IO引脚，所有高亮贴片LED的阳极交由单片机的RA0、RC4～RC6控制，阴极则交由RC0～RC3控制。

优选地，所述蜂鸣器电路采用贴片式无源蜂鸣器，其长、宽、高规格为8.5mm×8.5mm×3mm，工作频率为2700Hz，工作电压范围为2.5～4.5V，采用PNP型三极管进行驱动，当单片机的RC7引脚为低电平时，三极管饱和导通，蜂鸣器所在回路接通，电流从VCC开始，经Q5的发射极和集电极，流至蜂鸣器，再经限流电阻R5，最后到电源地；当单片机的RC7引脚为高电平时，则蜂鸣器无电流回路，利用PIC16F690单片机内部的定时器，在RC7引脚上产生周期为0.37ms的方波信号，使蜂鸣器按2700Hz鸣叫。

优选地，所述无线通信模块采用贴片式CC2500模块，其中作为核心的CC2500芯片为COB式绑定片，集发射和接收于一体工作于2.4G国际ISM频段，工作电压为1.8～3.6V，自带PCB天线，最大透明传输距离可达60m，最大数据传输速率可达500kbps，发射电流从11mA到21mA可调，接收电流典型值为15mA，睡眠电流小于20uA，带有无线唤醒功能和接收信号强度测距RSSI测距功能，模块以SPI接口方式和PIC16F690单片机连接，8pin接口分别为GND接地，VCC接电源，SI接PIC16F690单片机的RB4，SCLK接PIC16F690单片机的RB5，SO接PIC16F690单片机的RB6，GDO2空置，GDO0接单片机的RB7，CSn接单片机的RA2，在PIC16F690单片机的控制下，CC2500模块按要求实现发送数据或接收数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：该发明既能作为玩具，又能作为无线防丢器，同时也可作为一种吸引眼球的饰品，而且其成本低廉。作为玩具时，它能通过无线通信方式，根据特定用户身份编码进行搜索匹配，结合相应的LED显示和蜂鸣器发声功能，符合匹配条件的用户之间可以无线遥控方式进行双向互动操控，满足人们聚会时的娱乐需求；作为无线防丢器时，它适合用于监管小孩或宠物，一旦被监管对象离开监管人设定的安全距离范围，蜂鸣器便鸣叫以提醒监管人。作为饰品时，它的LED可显示出多样化的效果，满足人们的视觉需求。本发明功能多样、互动性强、智能化程度高，是一种新颖的消费性电子产品，其应用前景十分广阔。

附图说明

图1为生肖相合关系示意图；

图2为星座相合关系示意图；

图3为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的电路板正面关键元器件布局结构图；

图4为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的控制电路的原理框图；

图5为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的电源电路的电路原理图；

图6为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的按键电路图；

图7为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的LED显示电路图；

图8为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的蜂鸣器电路图；

图9为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的CC2500模块结构示意图；

图10为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的CC2500模块单片机接口示意图；

图11为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的单片机电路图；

图12为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的功能模式切换图；

图13为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的玩具模式原理过程示意图；

图14为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的 防丢模式切换图；

图15为本发明实施例的带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具的饰品显示模式切换图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

本发明实施例的一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具，包括电路板和与电路板配合的外壳，电路板为圆形，为了方便本发明实施例提供的饰品玩具在手腕上配戴或胸前缀挂，电路板及外壳设计成半径为2cm的圆形。电路板背面设置包括电源电路、按键电路、蜂鸣器电路、无线通信模块、LED显示电路和PIC16F690单片机的控制电路，LED显示电路中的LED采用如下方式设置，在电路板正面的圆形周边等间距间隔地安装分成三组的12个高亮贴片LED，在电路板正面的圆形中心也对称地安装分成三组的12个高亮贴片LED，每组高亮贴片LED设置成一种颜色。

在一具体应用实例中，电路板正面关键元器件布局结构如图3所示，电路板圆周周边等间距间隔地安装分成三组的12个高亮贴片LED，即LED1至LED12，其中LED1，LED4，LED7和LED10为一组同颜色设置，LED2，LED5，LED8和LED11为一组同颜色设置，LED3，LED6，LED9和LED12为一组同颜色设置，例如本实施例中将LED1，LED4，LED7和LED10设置为红色（R），将LED2，LED5，LED8和LED11设置为绿色（G），将LED3，LED6，LED9和LED12设置为橙色（O）。电路板正面的圆形中心也对称地安装分成三组的12个高亮贴片LED，即LED13至LED24，其中LED13，LED16，LED19和LED22为一组设置成红色（R），LED14，LED17，LED20和LED23为一组设置成绿色（G），LED15，LED18，LED21和LED24为一组设置成橙色（O）。

电路板背面的控制电路的原理结构如图2所示，控制电路包括电源电路102、按键电路103、蜂鸣器电路105、无线通信模块106、LED显示电路104和PIC16F690单片机101，电源电路102用于给LED显示电路104、蜂鸣器电路105、无线通信模块106以及PIC16F690单片机101供电；参见图3并结合如图6所示的按键电路图，按键电路103包括2个按键，其中第一按键K1为开/关机键，连接至PIC16F690单片机101的RA1引脚，支持电平变化中断，利用此键将单片机从休眠状态唤醒；第二按键K2为功能键，连接至PIC16F690单片机101的RA3引脚，支持电平变化中断。2个按键采用轻质金属弹片做成。每个按键通过2个GND过孔安装于电路板上，一旦按键被按下，则弹片将接通过孔和弧形焊盘，过孔上的低电平将传至弧形焊盘上，单片机的相关IO引脚读取到弧形焊盘上的低电平信号，即可判断出按键被按下。通过对按键电路的相关操作使电路板工作于玩具模式、防丢器模式或饰品模式，进入不同模式后，通过相关的按键操作实现配置、切换和控制的功能：

处于玩具模式时，圆形周边的一个高亮贴片LED表示用户的一种属相或星座属性，表示用户的属相或星座属性的高亮贴片LED亮，圆形中心的12个高亮贴片LED闪烁，通过无线通信模块不断地发送出代表用户属相或星座属性的数据编码，同时不断地接收无线信号有效作用距离范围内用户机发送过来的数据，通过PIC16F690单片机判断接收到的数据是否与代表用户属相或星座属性的数据编码相匹配，若匹配，则代表用户的属相或星座属性和接收到的用户属相或星座属性的圆形周边的高亮贴片LED闪烁，圆形中心的12个高亮贴片LED闪烁，与用户机匹配成功；

处于防丢器模式时，LED饰品玩具设置成主机或从机一对一配对使用，无线通信模块单向通信，从机不断发送32位编码数据，主机接收并验证收到的数据编码和原始数据编码是否一致同时读取RSSI寄存器值并作相应转换处理后得到接收强度值，若主机不能接收到和其原始数据编码一致的数据，或虽能接收到和其原始数据编码一致的数据，但接收强度值已低于预先设置的报警值，即认为从机已超出报警距离范围，此时主机的相关LED开始闪烁，同时蜂鸣器电路鸣叫；

处于饰品模式时，高亮贴片LED按显示效果1至显示效果4循环执行，其中显示效果1为电路板圆形周边12个LED流水灯；显示效果2为电路板圆形周边12个LED闪烁；显示效果3为电路板圆形中心12个LED按颜色逐个分组点亮；显示效果4为电路板中心12个LED闪烁。

参见图5所示为电源电路的电路结构图，2枚CR2016电池（3V纽扣式锂锰电池）串联组成6V的直流电BT1供电，通过2根弹簧以及相应的电池弹片分别引出电池组的正极和负极。采用HT7333作为电源电路芯片，该芯片是一款低功耗三端稳压芯片，最大输入电压可达12V，最大输出电流可达250mA，静态电流低至3.5uA。2枚CR2016电池输出的6V电压经HT7333处理后，输出3.3V电压（VCC）用于给LED显示电路104、蜂鸣器电路105、无线通信模块106以及PIC16F690单片机101供电。

LED显示电路如图7所示，共有24个LED，分为红、绿和橙3种颜色，在电路板正面布局的结构如图1所示。其中电路板圆形周边的12个LED可单独受控，但其中心的12个LED，则按颜色分组受控，比如要点亮中心的红色LED，则LED13、LED16、LED19和LED22将一起点亮，其余颜色类似。LED通过PNP型三极管（图中Q1～Q4）进行驱动，采用了动态扫描设计思想，让每个LED的阳极和阴极都受控于单片机的IO引脚。所有LED的阳极交由单片机的RA0、RC4～RC6控制，阴极则交由RC0～RC3控制。例如，要点亮LED1，则单片机软件令RC4=0，Q1饱和导通，LED1阳极接通高电位，同时令RC0=0，LED1阴极接通低电位，于是LED1所在回路接通，电流从VCC开始，经Q1的发射极和集电极，流至LED1，再经限流电阻R4，最后到电源地，LED1被点亮。其余原理类似。

蜂鸣器电路如图8所示，采用一种贴片式无源蜂鸣器，其长、宽、高规格为8.5mm×8.5mm×3mm，工作频率为2700Hz，工作电压范围为2.5～4.5V。采用1只PNP型三极管（图中Q5）进行驱动，当单片机的RC7引脚为低电平时，三极管饱和导通，蜂鸣器所在回路接通，电流从VCC开始，经Q5的发射极和集电极，流至蜂鸣器，再经限流电阻R5，最后到电源地。当单片机的RC7引脚为高电平时，则蜂鸣器无电流回路。利用PIC16F690单片机内部的定时器，在RC7引脚上产生周期为0.37ms的方波信号，即可使蜂鸣器按2700Hz鸣叫。

本发明实施例采用一种贴片式CC2500模块，其中作为核心的CC2500芯片为COB式绑定片，这是一款集发射和接收于一体的高性能无线收发模块，非常适合用于近距离有源RFID系统。它工作于2.4G国际ISM频段，工作电压为1.8～3.6V，自带PCB天线，最大透明传输距离可达60m，最大数据传输速率可达500kbps。发射电流从11mA到21mA软件可调，即发射功率可编程。接收电流典型值为15mA，睡眠电流小于20uA，带有无线唤醒(WOR)功能和RSSI测距功能。该模块结构及其单片机接口分别如图9和图10所示，模块以SPI接口方式和PIC16F690单片机连接，8pin接口分别为GND、VCC、SI（接单片机的RB4）、SCLK（接单片机的RB5）、SO（接单片机的RB6）、GDO2、GDO0（接单片机的RB7）、CSn（接单片机的RA2），其中GDO2用于输出时钟信号，本发明中未用到。在单片机软件的控制下，CC2500模块可按要求实现发送数据或接收数据的功能，单片机软件对收到的数据进行分析，作出相应的后续处理。

本发明实施例采用PIC16F690单片机作为主控芯片，单片机作为整个系统的控制中枢，对按键和LED显示电路、蜂鸣器电路以及无线通信等相关部件进行统筹协调控制，实现多样化的功能。PIC16F690是一款RISC型的高性能、低功耗单片机，工作电压为2.0 ～5.5V,该单片机内部具有定时器、中断、WDT等多种丰富的功能模块资源，并支持多种时钟模式，其待机电流典型值为50nA2V, 非常适合用于小容量电池供电的系统。PIC16F690单片机电路图如图11所示，其中外接有32768Hz的手表晶振Y1。

下面通过3个具体应用实例，来完整介绍整个系统的工作原理和过程。

为便于理解，在3s内完成1次按下和释放的动作称为短按，按住并保持5s后才释放的动作称为长按。为便于描述，定义4种显示效果简称如下：

（1）显示效果1为电路板圆形周边12个LED流水灯：电路板圆形周边12个LED先顺时针从LED1开始逐个点亮，间隔时间为0.5s；然后，逆时针从LED1开始逐个点亮，间隔时间为0.5s。如此周而复始。

（2）显示效果2为电路板圆形周边12个LED闪烁：电路板圆形周边12个LED闪烁，12个LED先全部点亮，维持0.5s；然后全部熄灭，维持0.5s。如此周而复始。

（3）显示效果3为电路板圆形中心12个LED按颜色逐个分组点亮：电路板圆形中心首先4个红色LED点亮，然后4个绿色LED点亮，最后4个橙色LED点亮，间隔时间为0.5s；然后，电路板圆形中心首先4个红色LED点亮，然后4个橙色LED点亮，最后4个绿色LED点亮，间隔时间为0.5s。如此周而复始。

（4）显示效果4为电路板中心12个LED闪烁： 12个LED先全部点亮，维持0.5s；然后全部熄灭，维持0.5s。如此周而复始。

若系统原来处于关机状态（即睡眠状态），长按K1后，系统开机；若系统原来处于开机状态，长按K1后，系统关机。开机后，系统将首先执行一遍显示效果1，接着执行一遍显示效果3，然后蜂鸣器鸣叫3次，最后代表本机型号的LED（假设用户甲属相为猴，即本机型号为09，则为LED9）点亮并保持5s后熄灭，默认进入玩具模式。

如图12所示为功能模式切换图。当先按住K1，在3s内再按下K2，系统进入饰品模式。当先按住K2，在3s内再按下K1，系统进入防丢器模式。不管当前处于防丢器模式还是饰品模式，长按K2后，都将回到玩具模式。

玩具模式

十二生肖流行于我国民间，根据人们不同的生肖属性，有相合、相克之说。西方社会则流行星座，也有类似的相合、相克之说。图1和图2分别给出了一种被人们广泛接受的生肖和星座相合关系，图中涂为阴影的格子表示双方相合。从辩证唯物主义的角度来看，这些民间学说经不起科学的论证和推敲，人们不应该盲从，但若将生肖（或星座）的关联作为人们日常生活中的一种娱乐载体，并以此为基础开发出一些娱乐性产品，相信广大民众还是乐于接受的。     

作为玩具模式使用时，本发明以十二生肖（或星座）相合相克学说为基础，1个系列可分成12种型号（即鼠、牛、虎、兔、龙、蛇、马、羊、猴、鸡、狗、猪或白羊、金牛、双子、巨蟹、狮子、处女、天秤、天蝎、射手、摩羯、水平、双鱼），数据编码分别为01～12，用户可根据自己的生肖（或星座）选择相应的型号。它可通过挂绳挂在用户脖子上（类似于胸牌），或通过表带戴在用户手腕上（类似于手表），每个用户佩戴1个本玩具，适合用于一些人员较为集中的社交场合，如Party、酒会等。为便于理解，以下描述中，本用户佩戴的玩具称为本机，其他用户佩戴的玩具称为用户机，匹配成功的玩具称为匹配机。

该发明的电路板设计成半径为2cm的圆形，其电路板正面关键元器件布局结构如图2所示。圆形周边等间距地安装12个高亮贴片LED，分别为红色（R）、绿色(G)和橙色(O)，该12个LED编号为LED1～LED12，点亮后可分别代表本机型号（如LED1点亮代表本机型号为01，生肖为鼠，或星座为白羊）。圆形中心也对称地安装12个高亮贴片LED，分别为红色（R）、绿色(G)和橙色(O)。在电路板反面，安装有贴片式蜂鸣器。

在一些人员集中的社交场合，每人都佩戴1个本玩具。本玩具能借助于有源无线射频识别（RFID）通信技术，在无线信号有效作用距离范围内，本机通过发送数据和接收数据这样的双向无线通信手段，对收到的数据编码进行分析，进而搜索到与本机相合的用户机，本机和匹配机建立1对1的匹配通信后，双方即可通过相关按键进行双向互动操控，本机可无线控制匹配机的LED显示效果，同时本机也可被匹配机以同样的方式无线控制，大大地提升了聚会的娱乐性。

在某Party上，每位来宾根据自己的生肖属相，佩戴有1个相应型号的该玩具。

假设用户甲属相为猴（其本机型号为09），由于聚会时人数较多，按图1给出的相合关系，可知能与本机相匹配的用户机有鼠（型号为01）、龙（型号为05）和猴（型号为09）等3种型号，其余均不相合。由于聚会上人员移动的复杂性和随机性，借助于有源RFID双向无线通信方式，本机需不断地发送出09这个数据编码，同时不断地接收无线信号有效作用距离（通过单片机设定本玩具的无线通信半径为约5m）范围内用户机发送出来的数据。结合如图13所示的匹配流程图，整个过程分析如下：

（1）若本机一直未能收到任何数据，表示本范围内没有用户机，单片机软件重新进入状态①，若本机重复循环100次后还未能收到任何数据，则本机系统关机；若本机在重复循环100次的过程中首次收到数据，表示本范围内有相关用户机，则本机立即退出此循环，本机电路板圆形中心的12个LED开始闪烁（12个LED先全部点亮，维持0.5s；然后全部熄灭，维持0.5s。如此周而复始，显示效果2）。

（2）对照图1给出的相合关系，本机对接收到的数据是否和本机的数据编码相合进行分析。若两者不相合，表示本范围内没有与本机相合的用户机，单片机软件重新进入状态①，若本机重复循环100次后还未能收到与本机相合的数据，则本机系统关机；若本机在重复循环100次的过程中首次收到与本机相合的数据，表示本范围内存在与本机相合的用户机（假设为鼠、型号为01），则本机立即退出此循环，本机电路板圆形中心的12个LED停止闪烁，取而代之的是本机的LED9（代表本机型号）和LED1（代表匹配成功的匹配机型号）均开始闪烁（点亮0.5s，然后熄灭0.5s，如此周而复始）。至此，本机和用户机匹配成功（图中状态②）。

（3）匹配成功的前提下，本机不断地扫描K2键是否被用户甲按下，若未检测到按下动作，则单片机软件重新进入状态①，若本机重复循环100次后还未能检测到用户甲的按键动作，则本机系统关机；若本机在重复循环100次的过程中首次检测到用户甲的按键动作，表示本机已在无线操控匹配机，则本机立即退出此循环，用户甲只要按住K2，即可看到匹配机上的LED1和LED9保持点亮状态，直至用户甲放开K2。同时，用户甲本机也可被匹配机以同样的方式无线操控，匹配机用户也将看到用户甲本机上同样的显示效果。至此，一次完整的无线互动完成。

若假设最先和本机匹配成功的为龙（型号为05），则本机和匹配机的LED9和LED5均开始闪烁，其余过程类似；假设最先和本机匹配成功的为猴（型号为09），则本机和匹配机的LED9开始闪烁，其余过程类似。

在上述整个过程中，本机和用户机都一直在进行发送数据和接收数据。所谓本机，是针对本用户而言的，而对其他用户而言，本机就成了用户机。同理，所谓用户机，是针对本用户而言的，而对某其他用户而言，用户机就成了本机。因此，当处于一定信号范围内时，本机和用户机的概念，其实是相对的。

防丢器模式   

作为防丢器模式使用时，本发明需1对1配对使用。为便于理解，以下描述中，监管人佩戴的防丢器，称为主机，被监管对象（如孩子、宠物等）佩戴的防丢器，称为从机。

作为防丢器模式时，无线通信是单向的，即从机发送，主机接收，一旦从机和主机之间的距离超出报警距离后，主机即开始报警，以提醒监管人。从机发送的数据编码为一个特定的32位二进制数，该编码和主机所存的原始数据编码一致，可实现有源RFID匹配。结合本发明实施例所用无线通信模块的接收无线信号强度指示（RSSI）功能，监管人还可根据实际情况，灵活设置防丢器的报警距离，本防丢器可设置2档，分别为远距离防丢档和近距离防丢档。通过相关的按键操作，单个防丢器可配置成4种防丢模式，分别是（1）防丢模式1，为主机、远距离防丢；（2）防丢模式2，为主机、近距离防丢；（3）防丢模式3，为从机、远距离防丢；（4）防丢模式4，为从机、近距离防丢。其中，防丢模式1和防丢模式3的防丢器可配对使用，防丢模式2和防丢模式4的防丢器可配对使用。

在实际使用过程中，从机不断地发送无线信号至主机，主机则不断地接收，并验证收到的数据编码和原始数据编码是否一致，同时读取RSSI寄存器值并作相应转换处理后，得到接收强度值。主机和从机相隔距离越远，则主机收到的无线信号越弱，即接收强度值越低。一旦主机不能接收到和其原始数据编码一致的数据，或虽然能接收到和其原始数据编码一致的数据，但接收强度值已低于预先设置的报警值，即认为从机已超出报警距离范围，此时主机的相关LED开始闪烁，同时蜂鸣器鸣叫，以这样的报警方式提醒监管人，被监管对象已离开过远，应立即寻找，否则将可能带来一些不好的后果。

在某公园里，用户乙正带其孩子游玩，用户乙和孩子各佩戴1个本发明。开机后，用户乙先按上述操作办法，将2个本发明均设置为防丢器模式。现用户乙希望使用近距离（报警距离半径约10m）防丢，则按以下流程操作：

2.1 孩子防丢器的配置方法

进入防丢器模式后，孩子的防丢器默认工作于防丢模式1（即为主机、远距离防丢），此时防丢器电路板圆形周边的红色LED1和中心4个红色LED（即LED13、LED16、LED19、LED22）点亮并保持5s后熄灭，提示用户防丢器的当前模式为防丢模式1。参照图12给出的防丢模式切换图，用户乙短按3次K2后，即可将孩子防丢器配置为防丢模式4（即为从机、近距离防丢），此时防丢器电路板圆形周边的绿色LED2、LED5和中心4个绿色LED（即LED14、LED17、LED20、LED23）点亮并保持5s后熄灭，提示用户防丢器已进入防丢模式4。至此，孩子防丢器配置完成。

2.2 用户乙防丢器的配置方法

进入防丢器模式后，用户乙的防丢器默认工作于防丢模式1（即为主机、远距离防丢），此时防丢器电路板圆形周边的红色LED1和中心4个红色LED（即LED13、LED16、LED19、LED22）点亮并保持5s后熄灭，提示用户防丢器的当前模式为防丢模式1。参照图14给出的防丢模式切换图，用户乙短按1次K2后，即可将用户乙防丢器配置为防丢模式2（即为主机、近距离防丢），防丢器电路板圆形周边的红色LED1、LED4和中心4个红色LED（即LED13、LED16、LED19、LED22）点亮并保持5s后熄灭，提示用户防丢器已进入防丢模式2。至此，用户乙防丢器配置完成。

一般建议先将1个本发明配置成从机，而后再将另1个本发明配置成相应的主机。因为若先将1个本发明配置成主机，则由于主机收不到相应从机发来的无线信号，导致主机认为被监管对象已超出报警距离范围，主机即报警，电路板圆形中心12个LED闪烁，同时蜂鸣器鸣叫，这样可能会误导用户。

上述配置完成后，用户甲佩戴主机，孩子佩戴从机。若主机一直能收到和其原始数据编码一致的数据，同时接收强度值未低于预先设置的报警值，即认为从机处于报警距离范围内，主机不作出任何反应。若主机一直能收到和其原始数据编码不一致的数据，即认为无线信号有效距离范围内有其他本发明的防丢器在工作，主机不予响应。一旦主机不能接收到和其原始数据编码一致的数据，或虽然能接收到和其原始数据编码一致的数据，但接收强度值已低于预先设置的报警值，即认为从机已超出报警距离范围，此时主机电路板圆形中心12个LED开始闪烁（即12个LED先全部点亮，维持0.5s；然后全部熄灭，维持0.5s。如此周而复始），同时蜂鸣器开始不断地鸣叫，以这样的报警方式提醒用户乙，孩子与本人之间的距离已超出10m左右，应立即寻找，否则将可能带来一些不好的后果。由于从机发送的数据编码为1个唯一的32位二进制数，因此即使在同一场地有多人在使用上述防丢器，发生匹配紊乱的概率（1/2³²）也微乎其微。

若用户乙希望使用远距离（报警距离半径约50m）防丢，其配置过程及使用方法和上述类似，这里不赘述。

防丢器使用完毕后，若用户乙长按K2，系统将首先执行一遍显示效果1，接着执行一遍显示效果3，然后蜂鸣器鸣叫3次，最后代表本机型号的LED（假设用户乙属相为龙，即本机型号为05，则为LED5）点亮并保持5s后熄灭，提示用户系统已回到默认的玩具模式。

饰品模式

作为饰品模式使用时，本发明可单个使用，它可别在用户胸前、挂在用户脖子上或戴在用户手腕上，利用电路板上的24个LED，通过单片机软件的控制，可产生多样化的显示效果，如流动、闪烁等，适合作为饰品供用户佩戴，以吸引人们的眼球。饰品模式共设计了4种显示效果: （1）显示效果1：电路板圆形周边12个LED流水灯；（2）显示效果2：电路板圆形周边12个LED闪烁；（3）显示效果3：电路板圆形中心12个LED按颜色逐个分组点亮；（4）显示效果4：电路板中心12个LED闪烁。

用户丙将本发明作为饰品佩戴，此时本发明单个使用。开机后，用户丙先按上述操作办法，将1个本发明设置为饰品模式。

进入饰品模式后，默认显示效果为从显示效果1至显示效果4循环执行，即先执行显示效果1，接着执行显示效果2，然后执行显示效果3，最后执行显示效果4，如此周而复始。参照图15给出的饰品显示模式切换图，用户丙可任意设置一种自己需要的显示效果。例如，用户丙希望饰品循环执行显示效果2，则只需短按K2键2次后，饰品将一直工作于显示效果2。

饰品使用完毕后，若用户丙长按K2，系统将首先执行一遍显示效果1，接着执行一遍显示效果3，然后蜂鸣器鸣叫3次，最后代表本机型号的LED（假设用户丙属相为猪，即本机型号为12，则为LED12）点亮并保持5s后熄灭，提示用户系统已回到默认的玩具模式。

以上通过3个应用实例，完整描述了该发明的工作流程。其他的应用实例，以此类推，这里不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具，包括电路板和与电路板配合的外壳，其特征在于，所述电路板为圆形，所述电路板背面设置包括电源电路、按键电路、蜂鸣器电路、无线通信模块、LED显示电路和PIC16F690单片机的控制电路，所述LED显示电路中的LED采用如下方式设置，在所述电路板正面的圆形周边等间距间隔地安装分成三组的12个高亮贴片LED，在所述电路板正面的圆形中心也对称地安装分成三组的12个高亮贴片LED，每组高亮贴片LED设置成一种颜色，

所述电源电路用于给LED显示电路、蜂鸣器电路、无线通信模块以及PIC16F690单片机供电；

所述按键电路包括2个按键，其中第一按键K1为开/关机键，连接至PIC16F690单片机的RA1引脚，支持电平变化中断，利用此键将单片机从休眠状态唤醒；第二按键K2为功能键，连接至PIC16F690单片机的RA3引脚，支持电平变化中断；

通过对所述按键电路的相关操作使电路板工作于玩具模式、防丢器模式或饰品模式，进入不同模式后，通过相关的按键操作实现配置、切换和控制的功能；

处于玩具模式时，圆形周边的一个高亮贴片LED表示用户的一种属相或星座属性，表示用户的属相或星座属性的高亮贴片LED亮，圆形中心的12个高亮贴片LED闪烁，通过无线通信模块不断地发送出代表用户属相或星座属性的数据编码，同时不断地接收无线信号有效作用距离范围内用户机发送过来的数据，通过PIC16F690单片机判断接收到的数据是否与代表用户属相或星座属性的数据编码相匹配，若匹配，则代表用户的属相或星座属性和接收到的用户属相或星座属性的圆形周边的高亮贴片LED闪烁，圆形中心的12个高亮贴片LED闪烁，与用户机匹配成功；

处于防丢器模式时，LED饰品玩具设置成主机或从机一对一配对使用，无线通信模块单向通信，从机不断发送32位编码数据，主机接收并验证收到的数据编码和原始数据编码是否一致同时读取RSSI寄存器值并作相应转换处理后得到接收强度值，若主机不能接收到和其原始数据编码一致的数据，或虽能接收到和其原始数据编码一致的数据，但接收强度值已低于预先设置的报警值，即认为从机已超出报警距离范围，此时主机的相关LED开始闪烁，同时蜂鸣器电路鸣叫；

处于饰品模式时，高亮贴片LED按显示效果1至显示效果4循环执行，其中显示效果1为电路板圆形周边12个LED流水灯；显示效果2为电路板圆形周边12个LED闪烁；显示效果3为电路板圆形中心12个LED按颜色逐个分组点亮；显示效果4为电路板中心12个LED闪烁。

2.根据权利要求1所述的一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具，其特征在于，所述电源电路由2枚3V纽扣式锂锰电池串联供电，通过2根弹簧以及相应的电池弹片分别引出电池组的正极和负极，采用HT7333作为电源电路芯片， 2枚CR2016电池输出的6V电压经HT7333处理后，输出3.3V电压用于给LED显示电路、蜂鸣器电路、无线通信模块以及PIC16F690单片机供电。

3.根据权利要求1所述的一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具，其特征在于，所述第一按键和第二按键采用轻质金属弹片做成，每个按键通过2个GND过孔安装于电路板上。

4.根据权利要求1所述的一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具，其特征在于，所述电路板圆形周边的12个高亮贴片LED单独受控，中心的12个高亮贴片LED按颜色分组受控， LED通过PNP型三极管进行驱动，采用了动态扫描方式，每个高亮贴片LED的阳极和阴极都受控于PIC16F690单片机的IO引脚，所有高亮贴片LED的阳极交由单片机的RA0、RC4～RC6控制，阴极则交由RC0～RC3控制。

5.根据权利要求1所述的一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具，其特征在于，所述蜂鸣器电路采用贴片式无源蜂鸣器，其长、宽、高规格为8.5mm×8.5mm×3mm，工作频率为2700Hz，工作电压范围为2.5～4.5V，采用PNP型三极管进行驱动，当单片机的RC7引脚为低电平时，三极管饱和导通，蜂鸣器所在回路接通，电流从VCC开始，经Q5的发射极和集电极，流至蜂鸣器，再经限流电阻R5，最后到电源地；当单片机的RC7引脚为高电平时，则蜂鸣器无电流回路，利用PIC16F690单片机内部的定时器，在RC7引脚上产生周期为0.37ms的方波信号，使蜂鸣器按2700Hz鸣叫。

6.根据权利要求1所述的一种带身份识别的无线互动式多功能LED饰品玩具，其特征在于，所述无线通信模块采用贴片式CC2500模块，其中作为核心的CC2500芯片为COB式绑定片，集发射和接收于一体工作于2.4G国际ISM频段，工作电压为1.8～3.6V，自带PCB天线，最大透明传输距离可达60m，最大数据传输速率可达500kbps，发射电流从11mA到21mA可调，接收电流典型值为15mA，睡眠电流小于20uA，带有无线唤醒功能和接收信号强度测距RSSI测距功能，模块以SPI接口方式和PIC16F690单片机连接，8pin接口分别为GND接地，VCC接电源，SI接PIC16F690单片机的RB4，SCLK接PIC16F690单片机的RB5，SO接PIC16F690单片机的RB6，GDO2空置，GDO0接单片机的RB7，CSn接单片机的RA2，在PIC16F690单片机的控制下，CC2500模块按要求实现发送数据或接收数据。