CN103699923A - 有源rfid卡、校园一卡通系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有源RFID卡、校园一卡通系统及控制方法，该有源RFID卡包括卡体，设置于卡体内的处理器、第一RF收发电路和存储模块，设置于卡体上的支付按键和至少一个与答案选项对应的答题按键；其中，答题按键中的每一个按键均和处理器连接；支付按键和处理器连接；第一RF收发电路和处理器连接；存储模块和处理器连接。实施本发明的有益效果是能实现真正意义上的一卡通，用户只需持有一张有源RFID卡便可实现考勤、支付收费和/或教学答题功能，使用方便，成本较低，安全可靠；可实时反应解教学效果，有利于教学和学生成绩的提升，且有利于学校对电子课堂教学的管理，同时有利于家长实时了解孩子在课堂的学习情况。

Description

有源RFID卡、校园一卡通系统及控制方法

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，更具体地说，涉及一种有源RFID卡、校园一卡通系统及控制方法。

背景技术

随着电子信息技术的发展，无源IC（ID）卡、有源RFID卡得到了越来越广泛的应用。无源IC（ID）卡一般应用于门禁、考勤、支付等，但是无源IC（ID）卡大部分是接触式或近距离非接触式的，且具有较强的方向性，难以实现远距离读卡。对于考勤应用，当人流集中量大时，员工（或学生等）排除打卡很浪费时间，甚至下大雨时无法排队，此时需要远距离打卡。因此，无源IC（ID）卡在远距离的考勤打卡应用中受到了一定的限制。而有源RFID卡可以代替近距离无源IC（ID）卡来实现远距离的考勤打卡，其读卡器可以读取到十几米远的有源RFID卡，且每秒能读到几百乃至上千张卡，免除了员工的排队之苦，提高效率。但是，在食堂和小卖部等消费场合，如果使用有源RFID卡进行消费支付，会产生误读问题，读卡器可能将周围的卡都读进来，造成非消费的旁为误为他人买单的情况。因此，有源RFID卡在支付应用方面也受到了一定的限制。

在现实生活中，倘若人们携带不同的卡来进行考勤、支付等，使用起来会很方便，因而需要一种一卡通技术，使得人们使用一张卡便可以进行考勤、支付等。在现有的技术中，常用的解决方法是在有源RFID卡里面再另加一张无源IC（ID）卡，然后再用一个外壳封装起来。这样，表面看起来是“一卡通”，但实际上还是两张卡，只是将两张卡包装在一起而已，其仍需要传统的有源RFID读卡器和传统的无源读卡器来进行分别读卡。因此，现在技术仍无法实现真正意义上的一卡通应用。此外，现有技术中还没有出现应用于能够同时用于电子课堂中的教学答题的IC（ID）卡。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷之一，提供一种有源RFID卡、校园一卡通系统及控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种有源RFID卡，包括：卡体，设置于卡体内的处理器、第一RF收发电路和存储模块，设置于卡体上的支付按键和至少一个与答案选项对应的答题按键；

其中，所述答题按键中的每一个按键均和所述处理器连接；所述支付按键和所述处理器连接；所述第一RF收发电路和所述处理器连接；所述存储模块和所述处理器连接；

所述存储模块存储有源RFID卡的ID信息；

所述处理器用于接收到所述支付按键的触发信息时，控制所述第一RF收发电路发送所述ID信息和支付信息；和/或

所述处理器用于接收到所述答题按键的触发信息时，控制所述第一RF收发电路发送所述ID信息和答题信息；和/或

所述处理器用于未接收到支付按键和/或答题按键的触发信息时，控制所述第一RF收发电路发送所述ID信息。

在一个实施例中，所述有源RFID卡还包括提示模块；

所述处理器用于控制所述提示模块根据第一RF收发电路接收到的信息发出提示信号。

在一个实施例中，所述答题按键与不同的评价等级或选举对象对应；

所述处理器还用于接收到所述答题按键的触发信息时，控制所述第一RF收发电路发送所述ID信息和评价等级信息，或发送所述ID信息和选举对象信息。

一种校园一卡通系统，包括：上述有源RFID卡、读卡器和计算机；

所述有源RFID卡与所述读卡器无线连接；所述读卡器与所述计算机双向连接；

所述读卡器用于在接收到所述第一RF收发电路发送的ID信息时，将其转发给所述计算机进行考勤处理；

所述读卡器用于在接收到所述第一RF收发电路发送的ID信息和支付信息时，将其转发给所述计算机进行支付处理；

所述读卡器用于在接收到所述第一RF收发电路发送的ID信息和答题信息时，将其转发给所述计算机进行答案统计分析。

在一个实施例中，所述处理器还用于控制所述第一RF收发电路发送注册信息；

所述读卡器还用于将所述注册信息转发给所述计算机以进行注册；

所述注册信息包括：单位数字信息和用户个人数字信息；

所述注册信息包括所述有源RFID卡的ID信息。

在一个实施例中，所述计算机存储有源RFID卡发送的注册信息，并向已注册的有源RFID卡发送答题信号。

在一个实施例中，所述有源RFID卡的处理器控制所述第一RF收发电路周期性地每隔一预设时间跳频一次来发射所述ID信息。

在一个实施例中，所述读卡器包括电源电路、RS232串行接口电路、RS485串行接口电路和若干个独立的接收处理电路；

所述接收处理电路分别用于接收所述第一RF收发电路以各个不同频率发射的信息；

所述接收处理电路的个数决定于第一RF收发电路的一个周期内的跳频次数；

所述电源电路与所述接收处理电路连接，所述RS232串行接口电路分别与所述接收处理电路和所述RS485串行接口电路连接；

所述读卡器通过所述RS232串行接口电路或所述RS485串行接口电路与所述计算机建立连接。

一种校园一卡通控制方法，包括以下步骤：

使用上述述的有源RFID卡；

读卡器在接收到所述有源RFID卡发送的ID信息时，将其转发给计算机进行考勤处理；

读卡器在接收到所述有源RFID卡发送的ID信息和支付信息时，将其转发给所述计算机进行支付处理；

读卡器在接收到所述有源RFID卡发送的ID信息和答题信息时，将其转发给所述计算机进行答案统计分析。

在一个实施例中，所述方法还包括：

所述计算机通过所述读卡器发送信息给所述有源RFID卡；

所述有源RFID卡根据接收到的信息进行提示。

实施本发明的有源RFID卡、校园一卡通系统及控制方法，具有以下有益效果：能实现真正意义上的一卡通，用户只需持有一张有源RFID卡便可实现考勤、支付收费和/或教学答题功能，使用方便，成本较低，安全可靠；可实时反应解教学效果，有利于教学和学生成绩的提升，且有利于学校对电子课堂教学的管理，同时有利于家长实时了解孩子在课堂的学习情况。

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是本发明实施例的有源RFID卡的结构示意图；

图2是本发明实施例的校园一卡通系统的结构示意图；

图3A是本发明实施例的有源RFID卡中的支付按键、处理器和第一RF收发电路较佳实施例的电路原理图；

图3B是本发明实施例的有源RFID卡的供电电路中的充电电路较佳实施例的电路原理图；

图3C是本发明实施例的有源RFID卡的供电电路中的电池电路较佳实施例的电路原理图；

图3D是本发明实施例的有源RFID卡的供电电路中的稳压输出电路较佳实施例的电路原理图；

图4是本发明实施例的读卡器较佳实施例的电路结构示意图；

图5A是本发明实施例的读卡器中的第一接收处理电路较佳实施例的电路原理图；

图5B是本发明实施例的读卡器中的第二接收处理电路较佳实施例的电路原理图；

图5C是本发明实施例的读卡器中的第三接收处理电路较佳实施例的电路原理图；

图5D是本发明实施例的读卡器中的第四接收处理电路较佳实施例的电路原理图；

图6是本发明实施例的读卡器中的RS232串行接口电路和RS485串行接口电路较佳实施例的电路原理图；

图7是本发明实施例的校园一卡通控制方法的流程图；

图8是本发明实施例的有源RFID卡的外观示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参见图1为本发明实施例的有源RFID卡的结构示意图。有源RFID卡100包括：卡体，设置于卡体内的处理器102、第一RF收发电路103和存储模块105。设置于卡体上的支付按键104和至少一个与答案选项对应的答题按键101。其中，支付按键104与答题按键101也可共用，例如，按键“A”即可作为答题按键101，也可作为支付按键104。

其中，答题按键101中的每一个按键均和处理器102连接；支付按键104和处理器102连接；第一RF收发电路103和处理器102连接。存储模块105和所述处理器102连接。存储模块105存储有源RFID卡的ID信息。

处理器102用于接收到支付按键104的触发信息时，控制所述第一RF收发电路103发送所述ID信息和支付信息；和/或处理器102用于接收到答题按键101的触发信息时，控制第一RF收发电路103发送所述ID信息和答题信息；和/或所述处理器102用于未接收到支付按键104和/或答题按键101的触发信息时，控制所述第一RF收发电路103发送所述ID信息。由此，本发明实施例的有源RFID卡可实现支付、考勤和答题功能。应理解，本发明实施例的有源RFID卡可分别实现支付+考勤、支付+答题、答题+考勤、支付+考勤+答题等功能。

参见图2为本发明第一实施例的校园一卡通系统的结构示意图。该系统包括：如图1所示的有源RFID卡100、读卡器200和计算机300。有源RFID卡100与读卡器200无线连接。读卡器200与计算机300双向连接。

读卡器200用于在接收到第一RF收发电路103发送的ID信息时，将其转发给计算机300进行考勤处理，在接收到第一RF收发电路103发送的ID信息和支付信息时，将其转发给计算机300进行支付处理，在接收到第一RF收发电路103发送的ID信息和答题信息时，将其转发给计算机300进行答案统计分析。

在本发明的实施例中读卡器200可为多个，分别用于转发ID信息、ID信息+支付信息、ID信息+答题信息。在某些应用中，也可由一个读卡器同时执行处理、转发这三类信息。在本发明的实施例中，当本发明实施例的校园一卡通系统运用于电子课堂时，有源RFID卡的每个答题按键101对应一个答案选项，按下一个答题按键101时，触发选择相应的答案选项。例如，可设置六个按键，按下第一按键表示选择的答案选项为“正确”，按下第二抢答按键表示选择的答案选项为“错误”，按下第三按键表示选择的答案选项为“A”，按下第四按键表示选择的答案选项为“B”，按下第五按键表示选择的答案选项为“C”，按下第六按键表示选择的答案选项为“D”等。

在本发明的实施例中，当校园一卡通系统运用于电子课堂时，每个普通用户持有一个有源RFID卡100，该有源RFID卡100中存储有ID信息。在本发明的实施例中，ID信息包括用户的身份信息。用户的身份信息包括单位数字信息和用户个人数字信息。当普通用户需要加入电子课堂时，即通过有源RFID卡发送注册信息。计算机300通过读卡器200接收并存储用户的注册信息，且根据注册信息获取用户的身份信息，由此以对每个用户进行注册和识别。注册信息中包括用户的身份信息。

优选的，当计算机300成功接收普通用户的注册信息后，可通过读卡器200向普通用户所持有的有源RFID卡100发送确认信息。有源RFID卡100可包括提示模块106，该提示模块106根据确认信息发出提示信息。提示模块106可为LED显示灯或扬声器等，由此，提示信息可为显示提示信息（光）或声音提示信息（声）等。

在本发明的实施例中，计算机300由一授权用户进行操作。在电子课堂中，计算机300成功接收并存储所有参与课堂的学生的身份信息后，授权用户可通过计算机300和读卡器200向所有已注册的有源RFID卡100发送答题信号，并可预设本次答题的时长。有源RFID卡100接收到答题信号后，启动计时。有源RFID卡100中的处理器102在接收到答题按键101的触发命令时，控制第一RF收发电路103发射ID信息和答题信息。由于答题按键101的触发命令是和相应的答案选项相对应的，因此，答题信息代表了用户的答案选择结果。计算机300接收到ID信息和答题信息后，通过ID信息查询与其匹配的人员，从而记录每一个参与答题的人员选择的答案。由此，计算机300可对答案进行统计分析，判断正确与否等操作。

若有源RFID卡100的计时时长等于预设的答题时长时，仍未接收到答题按键101的触发命令，则通过提示模块106发出提示信息以提示用户已超时。此外，当答题时长到时，计算机300不再接收任何有源RFID卡100发送的信息。

在另一实施例中，可设置有源RFID卡100的每一答题按键101对应一个评价等级，按下一个答题按键101时，即触发选择相应的评价等级。例如，可设置4个按键，分别代表“优”、“良”、“中”、“差”四个评价等级。由此，当触发答题按键101时，有源RFID卡100控制第一RF收发电路103发送的信息中包含了评价等级信息。计算机300可根据该信息得出对电子课堂的评价。

在又一实施例中，可设置有源RFID卡100的每一答题按键101对应一个选举对象，按下一个答题按键101时，即触发选择相应的选举对象。例如，可设置4个按键，分别代表“甲”、“乙”、“丙”、“丁”四个人（即选举对象）。由此，当触发答题按键101时，有源RFID卡100控制第一RF收发电路103发送的信息中包含了选举对象信息。计算机300可根据该信息统计得出各个选举对象的票数，由此实现选举的功能。

应理解，在本发明的后续实施例的描述中，答题信息也可替换为评价等级信息或选举对象信息。

在本发明的实施例中，当运用于考勤时，有源RFID卡的处理器102未接收任何按键的触发命令时，处理器102控制第一RF收发电路103周期性地每隔一预设时间跳频一次来发射ID信息，例如，较佳地，第一RF收发电路103在一个周期内总共发生四次跳频，当然，本发明并不限于四跳，也可以是两跳、三跳等，跳数越少，相应的读卡器电路越简单；也可以是八跳、十跳等，跳数越多，读卡器接收的可靠性就越高，同时电路也越复杂。例如，在答题按键101和/支付按键104没有按下的情况下，第一RF收发电路103每2秒跳频一次发射ID信息，即其发射时间间隔为2秒。而当接收到支付按键104的触发命令时，处理器102立即控制第一RF收发电路103发射ID信息和支付信息，同样可以使用上述四个频率来发射ID信息和支付信息。当接收到答题按键101的触发命令时，处理器102立即控制第一RF收发电路103发射ID信息和答题信息，同样可以使用上述四个频率来发射ID信息和答题信息。当支付按键104和答题按键101松开时，进行复位，继续控制第一RF收发电路103每2秒跳频一次发射ID信息。这样，在一个周期内以四个不同的频率发射RFID信息，很好地实现了抗干扰，进一步保证读卡器200能接收到有源RFID卡发射的RFID卡信息。

应理解，当有源RFID卡的处理器102接收到任一按键或预设按键的触发命令时，处理器102也可控制第一RF收发电路103周期性地每隔一预设时间跳频一次来发射ID信息，以实现考勤的目的。且此种情况下，计算机300还可发送一确认信息给有源RFID卡。

当处理器102接收到支付按键104的触发命令时，处理器103降低第一RF收发电路103的发射功率以发射ID信息和支付信息，这样，可以减小其通信距离，避免有源RFID卡被附近的其他读卡器读到。

在本发明的实施例中，当运用于考勤时，读卡器200可设置为远距离接收；当运用于支付时，读卡器200可设置为近距离接收。可以这样定义，最大通信距离大于或等于某一值的为远距离接收；最大通信距离小于或等于某一值的为近距离接收。当然，也可以使用其他值来进行定义。例如，运用于考勤时，读卡器200的最大通信距离可设置为15米，其接收灵敏度高，能够接收15米以内的RFID卡信息，即能远距离接收。当运用于支付时，读器200的最大通信距离可设置为0.5米，其接收灵敏度低，仅能接收0.5米以内的RFID卡信息，即能近距离接收。同样的，当运用于答题时，读卡器200的可设置为远距离接收。当然，本领域的技术人员也可以根据实际需要设置其它值，本发明并不限于此。可以通过调整天线和RF接收处理电路来设置读卡器的接收灵敏度。实际上，本发明的用于考勤的读卡器、用于收费的读卡器和用于答题的读卡器的硬件电路组成是基本相同的，只是三者的最大通信距离不同。

较佳地，第一RF收发电路103的发射电流为15MA，发射时间为2MS，平时休眠，休眠电流仅为0.5UA，这样，100MAH电池可使用半年以上。

较佳地，在本发明的实施例中，有源RFID卡100还可包括供电电路和提示模块106（例如，LED指示电路）。供电电路连接处理器102，用于给有源RFID卡100供电。供电电路可包括充电电路、电池电路和稳压输出电路。其中，充电电路与电池电路连接，电池电路与稳压输出电路连接，稳压输出电路与处理器102连接。提示模块106连接处理器102，用于在有源RFID卡100接收到读卡器发射的信息时进行提示。例如，提示模块106可包括LED灯。有源RFID卡100的第一RF收发电路103接收到读卡器200所发射的确认信息时将确认结果告知处理器102，处理器102继而控制LED灯发光以表示读卡器200已将有源RFID卡100所发射的RFID卡信息转发到计算机300。

应理解，在实际应用中，若有多个读卡器200分别用于实现支付、考勤和答题，则不同的读卡器可分别对应不同的计算机，若需要，也可使得三种读卡器对应的为同一计算机，本发明的实施例对此不作限制。

参见图3A、图3B、图3C和图3D为本发明的有源RFID卡内部电路较佳实施例的电路原理图。

其中，图3A是本发明的有源RFID卡中的按键、处理器和第一RF收发电路较佳实施例的电路原理图；图3B是本发明的有源RFID卡的供电电路中的充电电路较佳实施例的电路原理图；图3C是本发明的有源RFID卡的供电电路中的电池电路较佳实施例的电路原理图；图3D是本发明的有源RFID卡的供电电路中的稳压输出电路较佳实施例的电路原理图。

如图3A所示，本发明的有源RFID卡中的处理器102可以是单片机、MCU等，较佳的，处理器102为RF单片机U11，其型号为CC2510F8。第一RF收发电路103包括天线ANT和由电容C_20、C_21、C_22、C_23、C_24、C_12和电感L_1、L_2、L_3构成的滤波和阻抗匹配电路。其中，电容C_20的一端连接单片机U11的第24引脚，即引脚RF_N，电容C_21的一端连接单片机U11的第23引脚，即引脚RF_P。较佳地，按键开关S_1设置为支付按键，连接单片机的第5引脚，即引脚P0_0；按键开关S_2-S_7分别设置为第一至第六答题按键，分别连接单片机的第6、7、8、9、11、12引脚，即引脚。当然，本发明并不限于此设置方式，可根据实际需要进行设置，例如，仅设置S_2-S_5为答题按键；或设置S_1-S_4为答题按键，并同时S_1也设置为支付按键等。此外，图4A还示出了LED指示电路，LED指示电路可以由串联的电阻R_1和发光二极管D_1组成，电阻R_1连接单片机的第4引脚，即引脚P1_0。当然，这是本发明的有源RFID卡内部的部分电路的较佳实施例而已，本发明并不限于此，在本发明的教导下，本领域技术人员容易想到，本发明的处理器102和第一RF收发电路103等也可以使用其它电路元件来实现。

本发明的有源RFID卡的供电电路包括充电电路、电池电路和稳压输出电路。如图3B所示，供电电路中的充电电路用于为电池电路中的电池进行充电。充电电路外接5V电源，其输出端连接至图3C中的电池电路的CH+端，为电池提供3.7V-4.2V的充电电压。如图3C所示，电池电路包括电池和充电保护电路。电池可以是锂电池、钮扣电池等。充电保护电路可包括芯片U12、芯片U13等。电池电路通过其B+端向稳压输出电路提供3.7V-4.2V的电压。如图3D所示，稳压输出电路接收电池电路输出的3.7V-4.2V的电压，并对其进行稳压调整后，向处理器102提供稳定电压VDD，如3.3V。其中，芯片U14为稳压芯片，型号为RT9167-3V3，它的第5引脚向处理器102提供稳定电压VDD。

此外，本发明的有源RFID卡的相关参数的设置可以在单片机程序中植入，直接写入卡中，也可以在有源RFID卡生产完成后，通过读卡器和计算机等进行无线写入。

在本发明中，当有源RFID卡100的第一RF收发电路103的一个周期内的跳频次数优选为四跳时，本发明的读卡器也相应地优选设置为四通道接收，即设置四个独立的接收处理电路，读卡器的接收处理电路的数目决定于有源RFID卡100的第一RF收发电路103的一个周期内的跳频次数。例如，若有源RFID卡100中的第一RF收发电路103的一个周期内的跳频次数为八跳时，则读卡器就设置为八通道接收，以此类推。

参见图4为本发明实施例的读卡器的电路图。读卡器200包括电源电路201、RS232串行接口电路202、RS485串行接口电路203、第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b、第三接收处理电路204c和第四接收处理电路204d。其中，电源电路201分别与第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b、第三接收处理电路204c和第四接收处理电路204d连接。RS232串行接口电路202分别与第四接收处理电路204d和RS485串行接口电路203连接。RS232串行接口电路202用于读卡器和计算机300之间的短距离通信，而RS485串行接口电路203用于读卡器和计算机300之间的长距离通信。用户可根据实际需要，通过RS232总线将计算机300连接到读卡器的RS232串行接口电路202，或者通过RS485总线将计算机300连接到读卡器的RS485串行接口电路203。特别说明的是，选择RF485只是为了增加读卡器和计算机300之间的通信距离，无论在读卡器端还是计算机端，都需要还原成RS232信号。例如，当选择RF485来实现读卡器与计算机300之间的通信时，在读卡器中，RS485串行接口电路203对从计算机300中接收到的信号进行处理生成RS485信号后，还需经RS232串行接口电路202将该RS485信号转换成RS232信号；反过来，RS232串行接口电路202对从第四接收处理电路204d中接收到的信号进行处理生成RS232信号后，还需经RS485串行接口电路203将该RS232信号转换成RS485信号后再发送给计算机300。当然，若选择RF232来实现读卡器与计算机300之间的通信，则直接通过RS232串行接口电路202进行处理即可，而不需经由RS485串行接口电路203进行处理。

在本发明中，每个接收处理电路204a、204b、204c、204d均包括单片机和与该单片机连接的第二RF收发电路，第二RF收发电路用于接收第一RF收发电路103发射的ID信息、ID信息+支付信息或ID信息+答题信息。例如，第一接收处理电路204a用于接收第一RF收发电路103以第一频率发射的ID信息、ID信息+支付信息或ID信息+答题信息；第二接收处理电路204b用于接收第一RF收发电路103以第二频率发射的ID信息、ID信息+支付信息或ID信息+答题信息；第三接收处理电路204c用于接收第一RF收发电路103以第三频率发射的ID信息、ID信息+支付信息或ID信息+答题信息；第四接收处理电路204d用于接收第一RF收发电路103以第四频率发射的ID信息、ID信息+支付信息或ID信息+答题信息。特别地，第四接收处理电路204d作为综合接收处理电路，第四接收处理电路204d通过其单片机的串口分别与其余的接收处理电路串接以读取其余的接收处理电路所接收到的ID信息、ID信息+支付信息或ID信息+答题信息，同时，第四接收处理电路204d对其本身所接收的ID信息、ID信息+支付信息或ID信息+答题信息和从其余的接收处理电路中读取到的ID信息、ID信息+支付信息或ID信息+答题信息进行综合处理后再通过RS232串行接口电路202或RS485串行接口电路203转发给计算机300。

较佳地，当运用于考勤时，读卡器200的第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b、第三接收处理电路204c和第四接收处理电路204d均会对其第二收发电路所接收的信息进行识别判断，仅保留ID信息，其余信息丢弃。例如，第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b、第三接收处理电路204c或第四接收处理电路204d通过各自的第二收发电路接收到信息后，判断该信息是否为ID信息，若是，则保留该信息，若否，则丢弃该信息。同时，第四接收处理电路204d会读取第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b和第三接收处理电路所接收到的ID信息，并将这四个接收处理电路204a、204b、204c和204d中最先接收到的ID信息转发给计算机300。当然，本发明并不限于此，本发明的第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b和第三接收处理电路204c也可以不对其所接收的信息进行识别判断，而由作为综合接收处理电路的第四接收处理电路204d进行综合处理，第四接收处理电路204d读取第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b和第三接收处理电路204c所接收到的信息，并对读取到的信息和其本身所接收的信息进行综合识别判断后，得到有效的ID信息，并将其转发给计算机300。进一步地，对于同一张有源RFID卡，读卡器200一分钟只采集一次ID信息，多余丢弃，即在一分钟内，读卡器200的第四接收处理电路204d只转发一次ID信息给计算机300。

类似地，当运用于支付时，读卡器200的第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b、第三接收处理电路204c和第四接收处理电路204d均会对其第二收发电路所接收的信息进行识别判断，仅保留ID信息和支付信息，其余信息丢弃。例如，第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b、第三接收处理电路204c或第四接收处理电路204d通过各自的第二收发电路接收到信息后，判断该信息是否为ID信息和支付信息，若是，则保留该信息，若否，则丢弃该信息。同时，第四接收处理电路204d会读取第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b和第三接收处理电路所接收到的ID信息和支付信息，并将这四个接收处理电路204a、204b、204c和204d中最先接收到的ID信息和支付信息转发给计算机300。当然，本发明并不限于此，本发明的第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b和第三接收处理电路204c也可以不对其所接收的信息进行识别判断，而由作为综合接收处理电路的第四接收处理电路204d进行综合处理，第四接收处理电路204d读取第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b和第三接收处理电路204c所接收到的信息，并对读取到的信息和其本身所接收的信息进行综合识别判断后，得到有效的ID信息和支付信息，并将其转发给计算机300。

实际上，本发明的每个接收处理电路204a、204b、204c、204d的硬件电路结构是基本相同的。

参见图5A-图5D所示，分别为本发明的读卡器中的第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b、第三接收处理电路204c和第四接收处理电路204d较佳实施例的电路原理图。每个接收处理电路均包括单片机和第二RF收发电路等。其中，各个接收处理电路的单片机的型号优选为CC2510F32。第一接收处理电路204a的单片机的第7引脚连接至第四接收处理电路204d的单片机的第8引脚；第二接收处理电路204b的单片机的第7引脚连接至第四接收处理电路204d的单片机串口P0_3；第三接收处理电路204c的单片机的第7引脚连接至第四接收处理电路204d的单片机的第8引脚。第二RF收发电路包括天线以及由多个电容和多个电感构成的滤波和阻抗匹配电路。

此外，参见图6为本发明的读卡器中的RS232串行接口电路和RS485串行接口电路较佳实施例的电路原理图。如图6所示，本发明的RS232串行接口电路采用MAX232芯片，而RS485串行接口电路采用MAX488芯片。当然，这是本发明的读卡器内部电路的较佳实施例而已，本发明并不限于此，在本发明的教导下，本领域技术人员容易想到，本发明的接收处理电路、RS232串行接口电路和RS485串行接口电路等也可以使用其它电路元件来实现。

较佳地，当运用于支付时，读卡器200还可包括确认按键（例如图5D中的按键开关S4），与其中一个接收处理电路中的单片机连接，较佳地，与第四接收处理电路204d中的单片机连接，当计算机300接收到ID信息和支付信息后，收费端用户按下确认按键，第四接收处理电路204d中的单片机接收到确认按键的确认命令，控制其第二RF收发电路向相应的有源RFID卡发射确认信息。当然，本发明并不限于此，也可以设置其他按键开关为收费读卡器的支付确认按键。确认按键也可设置在计算机300上，计算机300在接收到ID信息和支付信息且确认按键被按下后，直接发送确认信息到读卡器200，读卡器200控制收发电路向相应的有源RFID卡发射确认信息。此外，第一接收处理电路204a、第二接收处理电路204b和第三接收处理电路204c中的单片机也可分别连接一些按键开关以作扩展使用。

在本发明的实施例中，运用于考勤时，读卡器的灵敏度高，将其最大通信距离设置为15米，运用于支付时，读卡器的灵敏度低，将其最大通信距离设置为0.5米；运用于教学时，读卡器可以根据教室面积大小等来将其最大通信距离设置为10米。当然，本领域的技术人员也可以根据实际需要设置其它值。可以通过调整天线和RF接收电路来设置读卡器的接收灵敏度。实际上，运用于三种场合下的读卡器的硬件电路组成是基本相同的，只是三者的最大通信距离不同。特别地，考勤时，对于同一张有源RFID卡，读卡器一分钟只采集一次ID信息，多余丢弃，即每一分钟内第一次采集到的RFID卡信息为有效信息，其余为无效信息。支付时，读卡器只采集“支付按键”按下时所发射的ID信息和支付信息，其余丢弃。答题时，读卡器只采集“答题按键”按下时所发射的ID信息和答题信息，其余丢弃。特别说明的是，在某些情况下，例如在教学课堂应用中，读卡器还可以应用于考勤，如可以在支付按键或答题按键松开的任意时刻接收ID信息，以确定哪些学生正在课堂上上课。此外，在某一时间段内，教学读卡器可以采集来自多个有源RFID卡的抢答信息，且可以确定最先接收到的是哪个有源RFID卡发射的抢答信息。

应理解，本发明实施例的校园一卡通系统可根据实际需要选择支付、考勤和答题中的一个或多个功能。即本发明实施例的校园一卡通系统可仅包含支付和答题功能，也可仅包含考勤和答题的功能等。

参见图7为本发明实施例的校园一卡通控制方法的流程图。使用本发明实施例的有源RFID卡，如图7所示，该方法包括以下步骤：

S1、读卡器在接收到有源RFID卡发送的ID信息时，将其转发给计算机进行考勤处理。

S2、读卡器在接收到有源RFID卡发送的ID信息和支付信息时，将其转发给所述计算机进行支付处理。

S3、读卡器在接收到有源RFID卡发送的ID信息和答题信息时，将其转发给所述计算机进行答案统计分析。

其中，运用于考勤时，ID信息即代表考勤数据信息。该考勤数据信息包括：单位数字信息、用户个人数字信息。具体的，计算机中存储有多个需进行考勤的用户的信息。计算机通过第一RFID信息中的单位数字信息和用户个人数字信息找到与其匹配的人员，从而进行登记以完成考勤记录。

运用于支付时，计算机根据ID信息和支付信息进行支付身份确认，并进行支付扣款等，以完成支付处理过程。此外，计算机进行支付扣款后可通过读卡器将确认信息发送到有源RFID卡，有源RFID卡进行相应的显示以提示用户支付成功。

运用于答题时，计算机根据ID信息和答题信息（也可为评价等级信息或选举对象信息）进行答案统计分析等操作，例如，统计每个有源RFID卡的答案的正确率、统计评价等级或票数等。

应理解，在本发明的实施例的校园一卡通控制方法中，读卡器还对接收到的ID信息、支付信息和/或答题信息进行处理，例如，解调、解码等。

本发明实施例的校园一卡通控制方法方法还包括：计算机通过读卡器发送信息给所述有源RFID卡；有源RFID卡根据接收到的信息进行提示。

参见图8为本发明的有源RFID卡的外观示意图，有源RFID卡的卡体上可以印制有学校名称、学号、班级和姓名等信息，此外，有源RFID卡的卡体还设置有一个或多个按键。可设置该一个或多个按键中的按键为答题按键或支付按键。按键可为触摸按键、键盘按键等。

本发明实施例的一卡通系统可以广泛应用于单位考勤、学校考勤、食堂打饭、小卖部购物、图书馆借书、电子课堂等。下面将结合图8和实际使用情况，对本发明的一卡通系统的考勤功能和支付功能进行更详细的解释。

对于考勤功能，例如，在单位或学校门口安装一读卡器（用于考勤），用户随身携带如图8所示的有源RFID卡，用户无需任何操作，无需排队便可远距离打卡。用户走进该考勤读卡器的通信范围内时，考勤读卡器便可以自动读取到有源RFID卡发送的ID信息，每秒可读取几百乃至上千张卡，有效地防止了漏打卡、忘打卡的现象。较佳地，对于同一张卡，考勤读卡器只采集ID信息，其余信息丢弃，且一分钟只采集一次ID信息，多余丢弃，此外，考勤读卡器也可以将非本单位或学校的RFID卡信息丢弃，最终将本单位或学校的用户的有效ID信息转发给计算机进行相应的考勤处理，当然，考勤读卡器也可不执行该操作，而由计算机来执行。

对于支付功能，例如，在食堂，读卡器（用于收费）连接到触摸屏电脑，学生确认电脑上的饭菜和应付金额后，按下如图8所示的有源RFID卡上的支付按键，有源RFID卡的处理器接收支付按键的触发命令，向收费读卡器发射ID信息和支付信息以进行支付，收费读卡器接收ID信息和支付信息，并将其转发给计算机进行收费处理。较佳地，收费读卡器只采集ID信息和支付信息，其余丢弃。此外，收费读卡器上还可设置有确认按键以对交易进行最终确认，例如，当读卡器接收到有源RFID卡发来的支付信号并将其转发给电脑后，收银端再将对卡号、持卡者等资料核对无误后，再按下确认按键以完成支付功能，同时发射确认信息给相应的有源RFID卡，以告知用户支付成功，安全可靠。

对于电子课堂的答题选择功能，例如，在教室里放置一个读卡器（用于教学），教学读卡器连接到计算机，计算机连接电子白板。老师通过计算机将电子课件显示在电子白板上，如显示选择题给学生看。老师可通过计算机发起答题。在此之前，参见电子课堂的学生向计算机发送注册信息。答题开始后，学生选择按下自己的有源RFID卡上的一个按键，有源RFID卡的处理器接收到某个按键的触发命令，并生成ID信息和答题信息，继而向教学读卡器发射ID信息和答题信息，教学读卡器接收各个有源RFID卡发射过来的ID信息和答题信息，并将其转发给计算机进行分析处理。计算机可根据所接收的ID信息和答题信息可分析出每个学生所选择的答案选选或哪一个学生最先答题成功等。例如学生甲选择了答案选项“A”、学生乙选择了答案选项“B”等等，同时还可以统计出答对和答错的人数比例以及答A、B、C、D的分布比例，继而电脑还可以将每个学生各自的选择信息和结果统计信息等信息显示在电子白板上，这样，老师可以一目了然地看到教学效果。较佳地，在实施抢答功能时，教学读卡器只采集“抢答按键”按下时所发射的ID信息和答题信息，其余丢弃。此外，教室中的教学读卡器还可以实现考勤的功能，例如在进行教学环节以外的时间像考勤读卡器那样接收现场的有源RFID卡发送的ID信息，以确定哪些学生正在教室里上课。较佳地，教学读卡器还可以对其所接收的RFID卡信息进行过滤，例如丢弃非本班级的其他学生的有源RFID卡所发射的信息，并将过滤后的信息转发给计算机。此外，本发明的一卡通系统还可以通过系统平台，将学生的出勤、学习效果和老师的教学效果等信息反映给学校领导和家长等。将本发明实施例的有源RFID卡、校园一卡通系统运用于电子课堂时，能让老师马上了解该节课的教学效果。如果大多数学生答题错误，老师马上补讲，从而提升学生成绩。且电子答题的结果可同步到服务器，相关负责人（例如，校领导）也可以通过计算机（或智能手机等）来掌握老师的教学效果，因而它又是一个“老师教学评价器”；同样，家长也可以通过计算机（或智能手机）实时了解孩子在课堂的学习情况。

较佳地，在本发明的实施例中ID信息可以包括单位数字信息、用户个人数字信息。例如，单位数字信息可占2字节，用户个人数字信息可占2字节；支付信息和答题信息均可占1字节，例如，支付信息表示支付按键按下，答题信息表示相应的答题按键按下。此外，RFID卡信息还可包括1字节循环时间计数数字信息。其中，单位数字信息、用户个人数字信息可以预先存储在有源RFID卡100的存储单元中，按键数字信息根据按键的状态生成。此外，ID信息还可包括其他的数据信息，例如余额信息、剩余迟到分钟数等数据信息。

本发明实施例的有源RFID卡、校园一卡通系统及控制方法能实现真正意义上的一卡通，用户只需持有一张有源RFID卡便可实现考勤、支付收费和/或教学答题功能，使用方便，成本较低，安全可靠；可实时反应解教学效果，有利于教学和学生成绩的提升，且有利于学校对电子课堂教学的管理，同时有利于家长实时了解孩子在课堂的学习情况。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种有源RFID卡，其特征在于，包括：卡体，设置于卡体内的处理器（102）、第一RF收发电路（103）和存储模块（105），设置于卡体上的支付按键（104）和至少一个与答案选项对应的答题按键（101）；

其中，所述答题按键（101）中的每一个按键均和所述处理器（102）连接；所述支付按键（104）和所述处理器（102）连接；所述第一RF收发电路（103）和所述处理器（102）连接；所述存储模块（105）和所述处理器（102）连接；

所述存储模块（105）存储有源RFID卡的ID信息；

所述处理器（102）用于接收到所述支付按键（104）的触发信息时，控制所述第一RF收发电路（103）发送所述ID信息和支付信息；和/或

所述处理器（102）用于接收到所述答题按键（101）的触发信息时，控制所述第一RF收发电路（103）发送所述ID信息和答题信息；和/或

所述处理器（102）用于未接收到支付按键（104）和/或答题按键（101）的触发信息时，控制所述第一RF收发电路（103）发送所述ID信息。

2.根据权利要求1所述的有源RFID卡，其特征在于，所述有源RFID卡还包括提示模块（106）；

所述处理器（102）用于控制所述提示模块（106）根据第一RF收发电路（103）接收到的信息发出提示信号。

3.根据权利要求1所述的有源RFID卡，其特征在于，所述答题按键（101）与不同的评价等级或选举对象对应；

所述处理器（102）还用于接收到所述答题按键（101）的触发信息时，控制所述第一RF收发电路（103）发送所述ID信息和评价等级信息，或发送所述ID信息和选举对象信息。

4.一种校园一卡通系统，其特征在于，包括：如权利要求1-3任一项所述有源RFID卡（100）、读卡器（200）和计算机（300）；

所述有源RFID卡（100）与所述读卡器（200）无线连接；所述读卡器（200）与所述计算机（300）双向连接；

所述读卡器（200）用于在接收到所述第一RF收发电路（103）发送的ID信息时，将其转发给所述计算机（300）进行考勤处理；

所述读卡器（200）用于在接收到所述第一RF收发电路（103）发送的ID信息和支付信息时，将其转发给所述计算机（300）进行支付处理；

所述读卡器（200）用于在接收到所述第一RF收发电路（103）发送的ID信息和答题信息时，将其转发给所述计算机（300）进行答案统计分析。

5.根据权利要求4所述的校园一卡通系统，其特征在于，所述处理器还用于控制所述第一RF收发电路（103）发送注册信息；

所述读卡器（200）还用于将所述注册信息转发给所述计算机（300）以进行注册；

所述注册信息包括：单位数字信息和用户个人数字信息；

所述注册信息包括所述有源RFID卡（100）的ID信息。

6.根据权利要求5所述的校园一卡通系统，其特征在于，所述计算机（300）存储有源RFID卡（100）发送的注册信息，并向已注册的有源RFID卡（100）发送答题信号。

7.根据权利要求4所述的校园一卡通系统，其特征在于，所述有源RFID卡（100）的处理器控制所述第一RF收发电路（103）周期性地每隔一预设时间跳频一次来发射所述ID信息。

8.根据权利要求7所述的校园一卡通系统，其特征在于，所述读卡器（200）包括电源电路（201）、RS232串行接口电路（202）、RS485串行接口电路（203）和若干个独立的接收处理电路；

所述接收处理电路分别用于接收所述第一RF收发电路（103）以各个不同频率发射的信息；

所述接收处理电路的个数决定于第一RF收发电路（103）的一个周期内的跳频次数；

所述电源电路（201）与所述接收处理电路连接，所述RS232串行接口电路（202）分别与所述接收处理电路和所述RS485串行接口电路（203）连接；

所述读卡器（200）通过所述RS232串行接口电路（202）或所述RS485串行接口电路（203）与所述计算机（300）建立连接。

9.一种校园一卡通控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用如权利要求1-3任一项所述的有源RFID卡；

读卡器在接收到所述有源RFID卡发送的ID信息时，将其转发给计算机进行考勤处理；

读卡器在接收到所述有源RFID卡发送的ID信息和支付信息时，将其转发给所述计算机进行支付处理；

读卡器在接收到所述有源RFID卡发送的ID信息和答题信息时，将其转发给所述计算机进行答案统计分析。

10.根据权利要求9所述的校园一卡通控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述计算机通过所述读卡器发送信息给所述有源RFID卡；

所述有源RFID卡根据接收到的信息进行提示。

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