CN104318293B - 同时具有身份感知及交互功能的rfid标签 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种同时具有身份感知及交互功能的RFID标签，包括：射频2.4GHz复用天线，包括RF感知信道和RF交互信道，在身份感知工作模式中，RF感知信道至少用以向外部终端发送ID信息；在交互通讯工作模式中，RF交互信道至少用以实现与外部终端之间通讯数据的双向传输；高频13MHz复用天线，在感知工作模式中，所述高频13MHz复用天线用以与外部终端实现近距离感知；在所述充电工作模式中，所述高频13MHz复用天线用以为所述充电电池进行无线充电；本发明RFID标签可应用于同时需要身份识别、交互、支付的应用领域，如：校园卡用于校园卡作远距离考勤，应用于培训教学作课堂交互式问答，应用于电子支付等。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别领域，尤其涉及一种具有身份感知及交互功能的RFID标签。
背景技术
射频识别即RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频(125k～134.2K)、高频(13.56Mhz)、超高频，微波等技术。RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。
RFID标签一般分为有源RFID标签和无源RFID标签，无源RFID标签内部没有自己的供电电源，只是在读写器的响应范围内通过非接触的方式，从读写器的射频场中获取能量供应卡内的电路使用。有源RFID标签内部有自己的供电电源，平时处于“睡眠”状态，当耦合的能量超过某一特定值时，电路处于工作状态，有源RFID标签才真正开始工作。
随着技术的发展，现在RFID标签上配置越来越多的电路、器件，在供电方面，无源RFID标签无法满足供电需求，目前有源RFID标签使用电池供电，电池通常一次性封装在有源卡中，当1到2年左右电量耗完时，此卡就将报废。在需求方面，人们已经不再满足单一作用的RFID标签。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何使得RFID标签既具有身份感知功能，又具有交互功能。
为了解决这一技术问题，本发明提供了一种同时具有身份感知及交互功能的RFID标签，至少包括射频2.4GHz复用天线、高频13MHz复用天线、嵌入式处理器、键盘、显示器和充电电池，所述嵌入式处理器分别与所述射频2.4GHz复用天线、高频13MHz复用天线、键盘、显示器、充电电池连接，所述充电电池还与所述高频13MHz复用天线连接，其中：
所述射频2.4GHz复用天线，包括RF感知信道和RF交互信道，所述RF感知信道被配置成实现身份感知工作模式，所述RF交互信道被配置成实现交互通讯工作模式，在身份感知工作模式中，所述RF感知信道至少用以向外部终端发送ID信息；在交互通讯工作模式中，所述RF交互信道至少用以实现与外部终端之间通讯数据的双向传输；
所述高频13MHz复用天线，被配置成实现感知工作模式或充电工作模式，在所述感知工作模式中，所述高频13MHz复用天线用以与外部终端实现近距离感知；在所述充电工作模式中，所述高频13MHz复用天线用以为所述充电电池进行无线充电；
所述嵌入式处理器至少用以：
响应所述键盘的输入，选择所述射频2.4GHz复用天线的工作信道；
响应所述键盘的输入，选择所述高频13MHz复用天线的工作模式；
将所述射频2.4GHz复用天线与外部终端之间双向传输的信息传输至所述显示器。
所述的具有身份感知及交互功能的RFID标签还包括NFC电路，所述高频13MHz复用天线通过所述NFC电路与所述嵌入式处理器连接。
所述的具有身份感知及交互功能的RFID标签还包括无线充电电路，所述所述高频13MHz复用天线还通过所述无线充电电路与所述嵌入式处理器连接。
所述的具有身份感知及交互功能的RFID标签还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述嵌入式处理器连接。
所述显示器用以显示所述射频2.4GHz复用天线与外部终端之间双向传输的信息。
本发明一方面引入了射频2.4GHz复用天线，通过该复用天线的两个信道，分别可以实现身份感知功能和交互功能，进而通过嵌入式处理器实现两种功能之间的切换，另一方面还引入了高频13MHz复用天线，通过该天线既可以实现无线充电功能，也可以实现与外部终端实现近距离感知，进而通过嵌入式处理器实现两种功能的切换。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的具有身份感知及交互功能的RFID标签的结构示意图；
图2是本发明一实施例中按键、显示屏的示意图。
具体实施方式
以下将结合图1和图2对本发明提供的具有身份感知及交互功能的RFID标签进行详细的描述，其为本发明一可选的实施例，可以认为，本领域的技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。
请参考图1，本发明提供了一种同时具有身份感知及交互功能的RFID标签，可应用于同时需要身份识别、交互、支付的应用领域，如：校园卡用于校园卡作远距离考勤，应用于培训教学作课堂交互式问答，应用于电子支付等。
至少包括射频2.4GHz复用天线、高频13MHz复用天线、嵌入式处理器、键盘、显示器和充电电池，所述嵌入式处理器分别与所述射频2.4GHz复用天线、高频13MHz复用天线、键盘、显示器、充电电池连接，所述充电电池还与所述高频13MHz复用天线连接，其中：
所述射频2.4GHz复用天线，包括RF感知信道和RF交互信道，所述RF感知信道被配置成实现身份感知工作模式，所述RF交互信道被配置成实现交互通讯工作模式，在身份感知工作模式中，所述RF感知信道至少用以向外部终端发送ID信息；在交互通讯工作模式中，所述RF交互信道至少用以实现与外部终端之间通讯数据的双向传输；
所述高频13MHz复用天线，被配置成实现感知工作模式或充电工作模式，在所述感知工作模式中，所述高频13MHz复用天线用以与外部终端实现近距离感知；在所述充电工作模式中，所述高频13MHz复用天线用以为所述充电电池进行无线充电；
所述嵌入式处理器至少用以：
响应所述键盘的输入，选择所述射频2.4GHz复用天线的工作信道；
响应所述键盘的输入，选择所述高频13MHz复用天线的工作模式；
将所述射频2.4GHz复用天线与外部终端之间双向传输的信息传输至所述显示器。
有关所述嵌入式处理器，本实施例中，所述嵌入式处理器的型号可选为“ARM”7系列,该嵌入式处理器的SPI接口与所述射频2.4GHz复用天线以及高频13MHz复用天线连接，电源接口与所述充电电池连接，液晶驱动接口与所述显示屏连接，GPIO接口与所述键盘上的按键连接。对于两个复用天线的切换功能，可以在键盘上设置具体的按键，按下或者拨动该按键嵌入式处理器就会做相应的操作。
有关所述射频2.4GHz复用天线和高频13MHz复用天线，应认为，只要起到类似作用，即使是不同频段，也可视作本发明等同的手段之一，使用2.4GHz复用天线与高频13MHz复用天线，可以为双频的连接提供硬件基础，通过高频13MHz复用天线的感知工作模式可以用作实现刷卡消费、刷卡识别等功能，通过2.4GHz复用天线的两个信道可以用作实现答题、考勤等功能；本实用新型设计了一种全新的RFID标签结构，能够实现校门2.4G考勤、教室2.4G答题，13.56M一卡通消费、插卡通话等功能。比如，请参考图2，当2.4GHz复用天线处于交互通讯工作模式，可以用来实现答题功能，嵌入式处理器响应键盘的答题选择，并将答题选择通过2.4GHz复用天线传输至上位机，以完成答题过程。
进一步的，有关高频13MHz复用天线，
为了实现充电工作模式，所述的具有身份感知及交互功能的RFID标签还包括无线充电电路，所述高频13MHz复用天线还通过所述无线充电电路与所述嵌入式处理器连接。高频13MHz复用天线和无线充电电路根据电磁感应原理将产生的电能存放于充电电池中，并用于为各部件提供所需的电能。对于其中的无线充电电路，由于无线充电技术中如何利用电磁感应来实现供电是已知的技术手段，故而，本实施例不做列举。
为了实现感知工作模式，所述的具有身份感知及交互功能的RFID标签还包括NFC电路，所述高频13MHz复用天线通过所述NFC电路与所述嵌入式处理器连接，通过NFC电路的引入，使得本发明结合了近场通讯技术，能够让可携式设备进行非接触式点对点通讯。
除此以外，本实施例提供的具有身份感知及交互功能的RFID标签还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述嵌入式处理器连接。所述显示器用以显示所述射频2.4GHz复用天线与外部终端之间双向传输的信息。本实施例采用了LCD。当然，其他可用于显示的设备都是本实用新型保护的范围之内的可选方案之一
在本发明RFID标签的基础上，进而可以实现RFID标签的答题功能。当然，应明确，其功能性的应用并非仅限于答题而已，只要是利用了其交互功能所进行的任何具体应用，都是本发明力求保护的方案之一。
所述键盘至少包括了若干数字键、若干字母键、确认键、两个方向键和若干功能键，分别与嵌入式处理器的“GPIO”接口连接。进一步具体来说，设有 A～F，0～9，CE/电源功能复合键，OK，Fn，<-/->翻屏键，其中0键可以做模式选择，选择逐个作答或者集中作答，而且设有抢答键，学生可作抢答。
各部分功能如下：
1、A～F：选择题答案，可做多选；
2、0～9：填空题作答答案；
3、“CE”：答题器开关；
4、“OK”：答题完毕后按OK键发送；
5、设有抢答键，学生可作抢答；
6、“Fn”：辅助功能按键；
7、向上：答题时，用来显示上一题；
8、向下：答题时，用来显示下一题；
9、显示屏：能够显示题号、答题的状态是否完成以及所选的答案；
10、0键可以做模式选择，选择逐个作答或者集中作答。
依据其功能，本实施例的上端机以及嵌入式处理器可做进一步的设置和编程，本实施例不做进一步展开。可见，通过引入了键盘与显示屏，为答题的输入操作和可视化反馈提供了硬件基础，学生可以通过按键输入结果，进而由嵌入式处理器接收，接收后一方面可以通过显示屏实现显示反馈，另一方面可以 利用2.4GHz复用天线将输入的信息反馈给上端机，上端机自会根据预编程的软件来进行处理，嵌入式处理器还能接受上端机的信息反馈给所述显示屏；
在RFID标签上还可设置电源开关，将其与充电电池连接其他部件的电路连接即可。
综上所述，本发明至少具备以下有益效果：
1、分别使用了射频2.4GHz复用天线与高频13MHz复用天线，可以为双频的连接提供硬件基础，通过高频13MHz复用天线可以用作实现刷卡消费、刷卡识别等功能，通过2.4GHz复用天线可以用作实现答题、考勤等功能；
2、引入了键盘与显示屏，为输入操作和可视化反馈提供了硬件基础，操作人员可以通过按键输入信息，进而由嵌入式处理器接收，接收后一方面可以通过显示屏实现显示反馈，另一方面可以利用射频2.4GHz复用天线将输入的信息反馈给上端机，上端机自会根据预编程的软件来进行处理，嵌入式处理器还能接受上端机的信息反馈给所述显示屏；
3、由于在卡中整合的部件、电路增多，现有的供电模式已经无法满足要求，本发明将高频13MHz复用天线作为无线充电的线圈，进而配合无线充电电路和充电电池，通过无线供电满足供电需求；
4、本发明通过射频2.4GHz复用天线的两个信道，分别可以实现身份感知功能和交互功能，进而通过嵌入式处理器实现两种功能之间的切换；
5、本发明通过为高频13MHz复用天线配置两种工作模式，既可以实现无 线充电功能，也可以实现与外部终端实现近距离感知，进而通过嵌入式处理器实现两种功能的切换。
Claims (5)
1.一种同时具有身份感知及交互功能的RFID标签，其特征在于，至少包括射频2.4GHz复用天线、高频13MHz复用天线、嵌入式处理器、键盘、显示器和充电电池，所述嵌入式处理器分别与所述射频2.4GHz复用天线、高频13MHz复用天线、键盘、显示器、充电电池连接，所述充电电池还与所述高频13MHz复用天线连接，其中：
所述射频2.4GHz复用天线，包括RF感知信道和RF交互信道，所述RF感知信道被配置成实现身份感知工作模式，所述RF交互信道被配置成实现交互通讯工作模式，在身份感知工作模式中，所述RF感知信道至少用以向外部终端发送ID信息；在交互通讯工作模式中，所述RF交互信道至少用以实现与外部终端之间通讯数据的双向传输；
所述高频13MHz复用天线，被配置成实现感知工作模式或充电工作模式，在所述感知工作模式中，所述高频13MHz复用天线用以与外部终端实现近距离感知；在所述充电工作模式中，所述高频13MHz复用天线用以为所述充电电池进行无线充电；
所述嵌入式处理器至少用以：
响应所述键盘的输入，选择所述射频2.4GHz复用天线的工作信道；
响应所述键盘的输入，选择所述高频13MHz复用天线的工作模式；
将所述射频2.4GHz复用天线与外部终端之间双向传输的信息传输至所述显示器。
2.如权利要求1所述的具有身份感知及交互功能的RFID标签，其特征在于：还包括NFC电路，所述高频13MHz复用天线通过所述NFC电路与所述嵌入式处理器连接。
3.如权利要求1所述的具有身份感知及交互功能的RFID标签，其特征在于：还包括无线充电电路，所述高频13MHz复用天线还通过所述无线充电电路与所述嵌入式处理器连接。
4.如权利要求1所述的具有身份感知及交互功能的RFID标签，其特征在于：还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述嵌入式处理器连接。
5.如权利要求1所述的具有身份感知及交互功能的RFID标签，其特征在于：所述显示器用以显示所述射频2.4GHz复用天线与外部终端之间双向传输的信息。
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