CN108416240A - 一种物联网rfid标签识别设备 - Google Patents

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Abstract

一种物联网RFID标签识别设备，由一个有源RFID读卡器、一个有源RFID标签及一内置于有源RFID标签的电池组成，所述有源RFID读卡器中包含有分体式的低频发射装置和高频接收装置，所述有源RFID读卡器的第一微处理器把要发送的命令进行Bi‑phase编码变换后传输到低频发射装置，并由低频发射装置持续发射低频触发信号；有源RFID读卡器的高频接收装置能够接收确认应答，并经过曼彻斯特编码变换，读取有源标签的ID号码和EEPROM数据，并通过连接有线网络的通信芯片发送到网络；有源RFID标签主要包括接收低频发射装置持续发射低频触发信号的低频接收装置，解析低频触发信号的命令信息；有源RFID标签的第二微处理器对低频触发信号的编码信息进行采集、处理；传送确认应答信号到高频发射装置，并由高频发射装置发送曼彻斯特编码变换后的确认信号。

Description

一种物联网RFID标签识别设备
技术领域
本发明涉及的是一种低频RFID送信、高频(315MHz)受信的物联网RFID标签识别设备，属于物联网技术领域。
背景技术
物联网技术主要是基于RFID技术，RFID频段划分为低频(100-125KHz)、高频(13.56Mhz) 和超高频(800-900Mhz，2.45GHz，5.8GHz)等。RFID标签分为有源标签和无源标签。其中13.56MHz高频的RFID无源标签读取距离短，使用单边天线读取距离为10-40cm，使用对称双边天线读取距离可达到80-100cm，天线高度为150cm左右，占用空间大，适合于占有一定空间的出入口的标签感知，不适用便携式感知设备。(RFID标签参见实用专利《金属矿山用有源RFID标签》,专利号ZL201420216745.7,公告日2014年11月05日，以下关于标签内容参见该专利申请书)
超高频段(UHF)可实现远距离读卡，UHF频段受水、金属干扰很大。UHF频段的RFID标签使用在多水多金属的环境感知距离会受到影响。
低频RFID标签使用100KHz的低频频段接受信号，312MHz的高频频段发射信号，发射信号的能耗低，可有效延长标签电池的使用寿命。读卡器不间断地发射100KHz唤醒信号，接受到标签的应答以后，向标签发送选择信号，选择特定的标签通信读取标签的ID号码和EEPROM 数据，在通信范围内多个标签并存的情况下，通过让通信范围内读取完成的标签进入休眠标签进入可以轮流和标签通信。读卡器读取特定的标签信号之后，向通信范围内的该标签发送休眠信号，让标签进入休眠状态。读卡器继续和通信范围内的其他标签通信读取标签的数据信息。实现和通信范围内的多个标签的并发通信。
低频在距离上的衰减非常明显，且发射距离和有无遮挡、有无水分几乎无关，可以精确控制发射后的可被接收距离，只有当有源RFID标签进入所述有源RFID读卡器的低频发射装置发射的低频接收范围内，有源RFID标签才会工作并发送信号。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构组成合理，使用方便可靠，标签本身的通信采用功耗极低的高频发射装置来实现，标签只接收低频信号来做距离控制，由此解决低频信号发射需要较大功耗，无法用标签上的电池来驱动等问题，并以此来精确控制读卡距离的物联网RFID标签识别设备。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种物联网RFID标签识别设备，由一个有源RFID读卡器、一个有源RFID标签及一内置于有源RFID标签的电池组成，所述有源RFID读卡器中包含有分体式的低频发射装置和高频接收装置，所述有源RFID读卡器的第一微处理器把要发送的命令进行Bi-phase编码变换后传输到低频发射装置，并由低频发射装置持续发射低频触发信号；有源RFID读卡器的高频接收装置能够接收确认应答，并经过曼彻斯特编码变换，读取有源标签的ID号码和EEPROM数据，并通过连接有线网络的通信芯片发送到网络；
有源RFID标签主要包括由低频接收电路构成的低频接收装置、接收有源RFID读卡器的低频发射装置持续发射的低频触发信号，解析低频触发信号的命令信息；有源RFID标签的第二微处理器对低频触发信号的编码信息进行采集、处理；传送确认应答信号到主要由高频送信电路构成的高频发射装置，并由高频发射装置发送曼彻斯特编码变换后的确认信号。
作为优选：所述的有源RFID读卡器包括主要由低频送信模块构成的低频发射装置，由高频受信模块构成的高频接收装置，电源预置电路IC16，读卡器系统ID模块SW7，模式开关 SW8，读卡器ID模块SW9和SW10，EEPROM读写模块IC17，LED显示模块LED1-LED8，晶振模块X1，第一微处理器的控制芯片模块IC2，内部ROM写入连接头CN10，外部仿真连接头CN11组成，所述低频送信模块和高频受信模块通过连接头连接；
所述的控制芯片模块IC2引脚1连接于连接头CN10引脚7；IC2引脚4(VCC)通过可变电容C6连接到电源，IC2访问EEPROM读写模块IC17的低位地址为偶地址；
所述的控制芯片模块IC2数据线引脚通过电阻集合MP1，MP2，MP3，MP4连接到电源；IC2 的引脚32连接到模式开关SW8的引脚7并且通过电阻集合连接到电源；IC2引脚33(TXD3) 分别连接到IC20引脚11和IC22、IC23的引脚4，实现串口通信功能；IC2引脚34连接Q21 引脚3，控制继电器RY2引脚5和6的输出。
作为优选：所述的IC2引脚42-47连接到模式开关SW8的引脚1-6，控制IC2的各种操作模式；IC2引脚48、49连接到三级管组合Q20的引脚5和引脚3，控制LED1和LED2；IC2 引脚51，52连接到三级管组合Q18的引脚5和引脚3，控制LED3和LED4；IC2引脚53，56 连接到三级管组合Q17的引脚5和引脚3，控制LED5和LED6；IC2引脚57，58连接到三级管组合Q16的引脚5和引脚3，控制LED7和LED8；
IC2引脚59(RXD3)分别连接到IC20引脚12和IC22、IC23的引脚1，实现串口受信功能；IC2引脚63-69、73-80连接到IC17(EEPROM)的地址线DQ0-DQ1(IC17的地址线引脚不连续)；IC2引脚85连接到IC17的引脚12，控制IC17的重置；IC2引脚83是中断输出，连接到IC21引脚4；IC2引脚86连接到IC17引脚15，接受IC17的ready/信号，该引脚通过电阻集合MP25连接到电源；IC2引脚88连接到IC17引脚17(写入激活)控制向IC17写入数据，该引脚通过电阻结合MP26连接到电源，该引脚连接到IC21引脚3；
IC2引脚89连接到IC17引脚28(输出激活)，控制从IC17读出数据，该引脚通过电阻集合MP26连接到电源，该引脚也连接到IC21引脚2；IC2引脚90连接到IC16(重置芯片)的引脚3给IC16发送时钟信号；IC2引脚91(PLL VCC)通过电阻R75连接到电源，给PLL供电，IC2引脚93(PLL VSS)接地，该两引脚之间连接并联电容C45和C48。IC2引脚92连接IC16的引脚8，接受从重置芯片发送的重置信号。
作为优选：所述的IC2引脚95、102接地，和连接电源引脚98、99、103、111、112之间用并联电容C1、C109连接，去掉噪音信号；IC2引脚96、97连接晶振芯片X1，获取时钟信号；IC2引脚107连接到IC17引脚26(芯片选择)，通过电阻集合MP26连接到电源；
IC2引脚111、112连接到电源；IC2引脚112-120连接到控制开关SW9的8-5引脚和SW10 的8-5引脚，通过电阻集合MP6，MP7连接到电源，从控制开关获取读卡器ID号码；IC2引脚121-128连接到控制开关SW7的8-1引脚，通过电阻集合MP8，MP18连接到电源，获取系统ID号码；
IC2引脚130连接到CN11的引脚1，IC2引脚131连接到CN11引脚9，IC2引脚132连接到CN11引脚11；IC2引脚133是SQL信号，连接到CN13的引脚7；IC2引脚134(RXD2) 连接到IC34引脚4；IC2引脚135(P52)连接到CN13引脚5；IC2引脚136连接到CN11引脚3；IC2引脚137(P35)连接到CN13的引脚4；IC2引脚130-137通过电阻集合MP19和MP30 连接到电源；
IC2引脚138(P34)连接到低频送信部件连接头CN15引脚1，IC2引脚139连接到CN10引脚17，IC2引脚140(P32)连接到低频送信部件连接头CN15引脚2，IC2引脚141连接到 CN10引脚15，IC2引脚142连接到IC26的引脚10，IC2引脚143连接到CN10引脚5，IC2 引脚144连接到CN10引脚7；以上引脚分别通过电阻集合MP31和MP32连接到电源。
作为优选：所述有源RFID读卡器中的高频接收装置包括一RF高频信号放大电路，其中的CN13引脚7连接到第一微处理器的控制芯片模块IC2引脚133；CN13引脚6的高频信号连接到运放IC32的引脚3，IC32引脚1连接到运放IC33的引脚2，IC33引脚1连接到与非门IC34的引脚2，IC34引脚3输出连接到IC2的引脚134；
作为优选：所述的RF高频信号放大电路分别通过CN13连接CN47、CN12电源连接头连接CN46与RF高频信号处理电路相连，其中CN47的引脚6连接到IC35的引脚11，CN47引脚 7连接到Q36引脚3；IC35引脚1连接到3.3V电源，IC35引脚2通过电容C80和电源连接； IC35引脚3连接到时钟发生器X8；IC35引脚4分别连接到IC35引脚6和IC35引脚23，并且通过R173连接到电源，通过并联电容C179和C77接地；所述IC35引脚5连接到外部陶瓷过滤器CF2，经过电容C82接地，经过电容C71连接到陶瓷过滤器C71再连接到IC35引脚7； IC35引脚8接地；IC35引脚9连接到IC35引脚12，经过电阻R11和电容C97接地；经过电容C72和IC35引脚13连接，引脚13经过电阻R12和C97接地；IC35引脚11连接到CN27 引脚6，输出高频信号。
作为优选：所述的IC35引脚10连接到IC35引脚14，通过电容C22接地；IC35引脚15连接到三级管Q36控制SQL信号；IC35引脚16经过电容C157、R14的串联电路，通过C97 接地；IC35引脚17通过L8和R171的并联电路后，再串联R173后，连接到电源；IC35引脚 18接地；IC35引脚19连接电阻R165，通过电容C74接地，而IC35引脚20也接地；IC35引脚21通过电阻R167接地；IC35引脚22通过电容C87和电感L9接地；IC35引脚24连接到三级管Q19的集电极3，接受ANTENNA2发送过来的高频信号。
作为优选：所述有源RFID读卡器中的低频发射装置包括一RF低频信号扩散电路，其中IC25引脚2连接时钟发生器X6；IC24引脚5、6、7经过转换开发SW12连接IC26引脚3和11；IC24引脚11连接电源；IC26引脚1、13也连接电源；IC26引脚4和10连接IC3引脚 142；IC26引脚5连接到IC26引脚12，并连接IC27引脚1和IC27引脚5；IC26引脚6连接IC27引脚9和12，IC26引脚8连接IC27引脚10和13；IC26引脚9连接IC27引脚1和 4；IC27引脚3连接CN15引脚4，IC27引脚6连接CN15引脚5，IC27引脚8连接CN15引脚 6，IC27引脚11连接CN15引脚7；CN15引脚1连接IC2引脚138，CN15引脚2连接IC2引脚140；CN14引脚1-5分别连接24V电源。
作为优选：所述的RF低频信号扩散电路分别通过CN15与CN17、CN14与CN16的互联与 RF低频送信天线处理电路相连，CN17引脚4连接到Q25引脚1，CN17引脚5连接到Q24引脚1，CN17引脚6连接到Q23引脚1，CN18连接到Q22引脚1；Q24的引脚2分别连接到Q22 引脚2和CN28的引脚1，Q26的引脚2分别连接到Q23引脚2和CN28引脚3，所述CN28连接低频天线。
本发明具有结构组成合理，使用方便可靠，标签本身的通信采用功耗极低的高频发射装置来实现，标签只接收低频信号来做距离控制，由此解决低频信号发射需要较大功耗，无法用标签上的电池来驱动等问题，并以此来精确控制读卡距离等特点。
附图说明
图1是本发明所述读卡器和标签的通信过程框图。
图2是本发明所述读卡器控制器的电路原理图。
图3是本发明所述RF高频信号放大电路图。
图4是本发明所述RF低频信号扩散电路图。
图5是本发明所述RF低频送信天线处理电路图。
图6是本发明所述RF高频受信天线处理电路。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种物联网RFID标签识别设备，由一个有源RFID读卡器1、一个有源RFID标签2及一内置于有源RFID标签的电池组成，所述有源RFID读卡器1中包含有分体式的低频发射装置和高频接收装置，所述有源RFID读卡器 1的第一微处理器3把要发送的命令进行Bi-phase编码变换4后传输到低频发射装置5，并由低频发射装置5持续发射低频触发信号；有源RFID读卡器1的高频接收装置6能够接收确认应答，并经过曼彻斯特编码变换7，读取有源标签2的ID号码和EEPROM数据，并通过连接有线网络8 的通信芯片发送到网络9；
有源RFID标签2主要包括由低频接收电路构成的低频接收装置10、接收有源RFID读卡器1 的低频发射装置5持续发射的低频触发信号，解析低频触发信号的命令信息；有源RFID标签2 的第二微处理器11对低频触发信号的编码信息进行采集、处理；传送确认应答信号到主要由高频送信电路构成的高频发射装置12，并由高频发射装置发送曼彻斯特编码变换13后的确认信号。
结合图2所示，所述的有源RFID读卡器1包括主要由低频送信模块构成的低频发射装置 5，由高频受信模块构成的高频接收装置6，电源预置电路IC16，读卡器系统ID模块SW7，模式开关SW8，读卡器ID模块SW9和SW10，EEPROM读写模块IC17，LED显示模块LED1-LED8，晶振模块X1，第一微处理器的控制芯片模块IC2，内部ROM写入连接头CN10，外部仿真连接头CN11组成，所述低频送信模块和高频受信模块通过连接头连接；
读卡器控制芯片IC2引脚1连接CN10引脚7；IC2引脚2(VSS)，引脚10(VSS)，引脚 18(VSS)，引脚25(VSS)接地，IC2引脚3悬空，IC2引脚4(VCC)通过可变电容C6连接到电源，IC2引脚5(A0地址线)悬空，IC2访问IC17(EEPROM)的低位地址为偶地址。
IC2引脚6-9(地址A1-A4)，引脚11-17(地址A5-A11)，引脚19-24(地址A12-A17)，引脚26-28(地址A18-20)通过电阻集合MP20，MP21，MP24，MP23，MP22连接到电源，再和 IC17(EEPROM)的地址线引脚25-1(地址A0-A15)，引脚48(地址A16)，引脚17(地址A17)，引脚16(连接IC2引脚27)，引脚9(对应IC2引脚28)连接形成IC2访问EEPROM的地址线。地址线引脚通过电阻集合MP20，MP21，MP24，MP23，MP22连接到电源。IC2数据线引脚通过电阻集合MP1，MP2，MP3，MP4连接到电源。IC2引脚6连接到IC21引脚7。
IC2引脚29-31悬空。IC2的引脚32(EMLE，片内仿真激活)连接到模式开关SW8的引脚7并且通过电阻集合连接到电源。IC2引脚33(TXD3)连接到(TXD3)连接到IC20引脚 11，也连接到IC22和IC23的引脚4，实现串口通信功能。IC2引脚34连接Q21引脚3，控制继电器RY2引脚5和6的输出。IC2引脚35，36和37悬空。IC2引脚38连接IC22引脚3。IC2引脚39(看门狗超时溢出)连接到连接头CN11的引脚5。IC2引脚40(NMI)，41(VCC)， 72(VCC)连接到电源。
IC2引脚42-47连接到模式开关SW8的引脚1-6，控制IC2的各种操作模式。IC2引脚48， 49连接到三级管组合Q20的引脚5和引脚3，控制LED1和LED2。IC2引脚51，52连接到三级管组合Q18的引脚5和引脚3，控制LED3和LED4。IC2引脚53，56连接到三级管组合Q17 的引脚5和引脚3，控制LED5和LED6。IC2引脚57，58连接到三级管组合Q16的引脚5和引脚3，控制LED7和LED8。IC2引脚54连接到CN26引脚2，IC2引脚55连接到CN26引脚1。
IC2引脚50(VSS)，62(DCTL)，70(VSS)引脚接地。IC2引脚59(RXD3)连接到(RXD3)连接到IC20引脚12，也连接到IC22和IC23的引脚1，实现串口受信功能。IC2引脚61(SCK3)IC23引脚3。IC2引脚63-69，73-80连接到IC17(EEPROM)的地址线DQ0-DQ1(IC17的地址线引脚不连续)。IC2引脚73-80连接到IC21引脚8-15。IC2引脚81，82，84，87悬空。 IC2引脚85连接到IC17的引脚12，控制IC17的重置。IC2引脚83是中断输出，连接到IC21 引脚4。IC2引脚86连接到IC17引脚15，接受IC17的ready/信号，该引脚通过电阻集合MP25连接到电源。IC2引脚88连接到IC17引脚17(写入激活)控制向IC17写入数据，该引脚通过电阻结合MP26连接到电源，该引脚连接到IC21引脚3。IC2引脚89连接到IC17引脚28(输出激活)，控制从IC17读出数据，该引脚通过电阻集合MP26连接到电源，该引脚也连接到IC21引脚2。IC2引脚90连接到IC16(重置芯片)的引脚3给 IC16发送时钟信号。IC2引脚91(PLL VCC)通过电阻R75连接到电源，给PLL供电，IC2引脚93(PLL VSS)接地，该两引脚之间连接并联电容C45和C48。IC2引脚92连接IC16的引脚8，接受从重置芯片发送的重置信号。IC2引脚94悬空。IC2引脚95和102接地，和连接电源引脚98，99，103，111，112之间用并联电容C1，C109连接，去掉噪音信号。IC2引脚 96，97连接晶振芯片X1，获取时钟信号。IC2引脚100，101，104-106悬空。IC2引脚107，连接到IC17引脚26(芯片选择)，通过电阻集合MP26连接到电源。IC2引脚108连接到 IC21引脚1，IC2引脚109，110悬空。
IC2引脚111，112连接到电源。IC2引脚112-120连接到控制开关SW9的8-5引脚和SW10 的8-5引脚，通过电阻集合MP6，MP7连接到电源，从控制开关获取读卡器ID号码。IC2引脚121-128连接到控制开关SW7的8-1引脚，通过电阻集合MP8，MP18连接到电源，获取系统ID号码。IC2引脚129接地。
IC2引脚130连接到CN11的引脚1，IC2引脚131连接到CN11引脚9，IC2引脚132连接到CN11引脚11。IC2引脚133是SQL信号，连接到CN13的引脚7。IC2引脚134(RXD2) 连接到IC34引脚4。IC2引脚135(P52)连接到CN13引脚5。IC2引脚136连接到CN11引脚3。IC2引脚137(P35)连接到CN13的引脚4。IC2引脚130-137通过电阻集合MP19和MP30 连接到电源。
IC2引脚138(P34)连接到低频送信部件连接头CN15引脚1，IC2引脚139连接到CN10引脚17，IC2引脚140(P32)连接到低频送信部件连接头CN15引脚2，IC2引脚141连接到 CN10引脚15，IC2引脚142连接到IC26的引脚10，IC2引脚143连接到CN10引脚5，IC2 引脚144连接到CN10引脚7。以上引脚通过电阻集合MP31和MP32连接到电源。
图3的RF高频信号放大电路，CN13引脚7连接到IC2引脚133。CN13引脚6的高频信号连接到运放IC32的引脚3，IC32引脚1连接到运放IC33的引脚2，IC33引脚1连接到与非门IC34的引脚2，IC34引脚3输出连接到IC2的引脚134。
图4的RF低频信号扩散电路，IC25引脚2连接时钟发生器X6。IC24引脚1，3，4，8， 9悬空，IC24引脚2连接IC26引脚2。IC24引脚5，6，7经过转换开发SW12连接IC26引脚 3和11。IC24引脚11连接电源。IC26引脚1和13连接电源。IC26引脚4和10连接IC3引脚142。IC26引脚5连接到IC26引脚12，并连接IC27引脚1和IC27引脚5。IC26引脚6 连接IC27引脚9和12，IC26引脚8连接IC27引脚10和13。IC26引脚9连接IC27引脚1 和4。IC27引脚3连接CN15引脚4，IC27引脚6连接CN15引脚5，IC27引脚8连接CN15引脚6，IC27引脚11连接CN15引脚7。CN15引脚1连接IC2引脚138，CN15引脚2连接IC2 引脚140。CN14引脚1，2，3，4，5连接24V电源，CN14引脚6，7，8，9，10接地。
图5的RF低频送信天线处理电路中，CN17和CN15互连。CN16和CN14互连，获取24v电源。CN17引脚4连接到Q25引脚1，CN17引脚5连接到Q24引脚1，CN17引脚6连接到Q23 引脚1，CN18连接到Q22引脚1。Q24的引脚2连接到Q22引脚2和CN28的引脚1，Q26的引脚2连接到Q23引脚2和CN28引脚3。CN28连接低频天线。
图6的RF高频信号处理电路，CN47连接到CN13，CN46连接到CN12电源连接头。CN47的引脚6连接到IC35的引脚11，CN47引脚7连接到Q36引脚3。IC35引脚1连接到3.3V电源，IC35引脚2通过电容C80和电源连接。IC35引脚3连接到时钟发生器X8。IC35引脚4 连接到IC35引脚6，也连接到IC35引脚23，并且通过R173连接到电源，和通过并联电容 C179和C77接地。IC35引脚5连接到外部陶瓷过滤器CF2，经过电容C82接地，经过电容C71 连接到陶瓷过滤器C71再连接到IC35引脚7。IC35引脚8接地。IC35引脚9连接到IC35引脚12，经过电阻R11和电容C97接地；经过电容C72和IC35引脚13连接，引脚13经过电阻R12和C97接地。IC35引脚11连接到CN27引脚6，输出高频信号。IC35引脚10连接到 IC35引脚14，通过电容C22接地。IC35引脚15连接到三级管Q36控制SQL信号。IC35引脚 16经过电容C157，R14的串联电路，通过C97接地。IC35引脚17通过L8和R171的并联电路后串联R173后，连接到电源。IC35引脚18接地。IC35引脚19连接电阻R165，通过电容 C74接地。IC35引脚20接地。
IC35引脚21通过电阻R167接地。IC35引脚22通过电容C87和电感L9接地。IC35引脚24 连接到三级管Q19的集电极3，接受ANTENNA2发送过来的高频信号。
实施例：
本发明所述的有源RFID识别系统由一个有源RFID读卡器、一个有源RFID标签及一内置于有源RFID标签的电池组成。
有源RFID读卡器中的低频发射装置和高频接收装置为分体式。微处理器把要发送的命令进行Bi-phase编码变换后传输到低频发射装置，有源RFID读卡器的低频发射装置是用来持续发射低频触发信号(低频触发信号包含发射器编码信息)，发射低频触发信号，经过实际测试，可以控制在5米的接收距离，在各种复杂条件下，精度仍然可以达到±20cm。由于低频在距离上的衰减非常明显，且发射距离和有无遮挡，有无水分几乎无关，所以本发明可以精确控制发射电波通信范围；有源RFID读卡器的高频接收装置接收确认应答后，经过曼彻斯特编码变换，读取有源标签的ID号码和EEPROM数据等信息，通过连接有线网络的通信芯片发送到网络。
低频接收装置接收有源RFID读卡器的低频发射装置持续发射的低频触发信号，解析低频触发信号的命令信息；标签的微处理器用来对低频触发信号的编码信息进行采集、处理；传送确认应答信号到高频发射装置；高频发射装置发送曼彻斯特编码变换后的确认信号。
本发明中，只有当有源RFID标签进入到有源RFID读卡器的低频发射装置通信范围内，有源RFID标签才会工作并发送高频应答信号。本发明通过调节低频信号的发射范围可以精确控制标签读取距离。
读卡器和标签通过空气介质通信。标签在没有进入读卡器的感知范围之前处于休眠状态；进入读卡器感知范围，接受读卡器通过低频发送的WKUP命令，通信范围内的所有标签唤醒并利用高频向读卡器发送TACK应答。读卡器通过高频无线受信部接受标签发送的信息，读卡器最先收到应答的标签被选中，读卡器向标签发送选择命令询问标签的序列号，完成读取标签的EEPROM数据等动作。通信完成以后，向通信区域内被选择的标签发送SLEEP命令，使该标签进入休眠状态。读卡器继续发送WKUP命令激活下一个标签，向该标签发送选择命令，读取该标签的数据完成通信过程，实现读卡器和感知范围内的多个标签通信。通信流程图见图1。
读卡器的微处理器使用SCI0通信接口发送低频信号，SCI0接口使用TXD0引脚和低频模块通信，低频送信模块发送WKUP命令激活进入通信范围的电子标签，SELECT命令选择某一个电子标签通信，RDDA命令读取标签中EEPROM数据，WRDA命令写入数据给标签，WRSR命令向标签写入序列号，RST命令启动标签，SLEEP命令让标签进入省电状态。读卡器微处理器使用SCI2通信接口接收标签发送过来的高频信号，SCI2通信接口使用RXD2引脚和高频模块通信，通信内容包括标签发送的WKUP命令的应答，TACK应答(WRSR，SLP，SEL&SLP，WRDA等命令的应答)，RDDA命令的应答。
使用实例：A)人员监控。工作人员携带标签通过固定安装的读卡器，读卡器读取标签的ID等信息，然后把标签ID和读卡器编号，地理位置等信息发送到连接网络的主机，主机通过标签 ID和读卡器编号等关键字查询数据库，找到标签ID对应的工作人员名字，携带装备等信息，通过读卡器编号找到该读卡器所在的地理位置等信息，把这些信息显示在监控画面上。
B)重要物品监控。在重要物品放置场所安装读卡器，重要物品上贴上标签(标签放置在安全场所，不能单独脱离重要物品)，读卡器间断向在通信范围内的重要物品上的标签发送RST命令恢复标签的通信功能，读取标签上的信息，附加上读卡器号码等信息发送到连接网络的主机，主机根据标签ID和读卡器的对应关系确认重要物品在放置场所的监控范围内。当读卡器不能读取重要物品的标签信息时，向连接网络的主机报告重要物品被移动的信息并报警。

Claims (9)

1.一种物联网RFID标签识别设备，由一个有源RFID读卡器、一个有源RFID标签及一内置于有源RFID标签的电池组成，其特征在于所述有源RFID读卡器中包含有分体式的低频发射装置和高频接收装置，所述有源RFID读卡器的第一微处理器把要发送的命令进行Bi-phase编码变换后传输到低频发射装置，并由低频发射装置持续发射低频触发信号；有源RFID读卡器的高频接收装置能够接收确认应答，并经过曼彻斯特编码变换，读取有源标签的ID号码和EEPROM数据，并通过连接有线网络的通信芯片发送到网络；
有源RFID标签主要包括由低频接收电路构成的低频接收装置、接收有源RFID读卡器的低频发射装置持续发射的低频触发信号，解析低频触发信号的命令信息；有源RFID标签的第二微处理器对低频触发信号的编码信息进行采集、处理；传送确认应答信号到主要由高频送信电路构成的高频发射装置，并由高频发射装置发送曼彻斯特编码变换后的确认信号。
2.根据权利要求1所述的物联网RFID标签识别设备，其特征在于所述的有源RFID读卡器包括主要由低频送信模块构成的低频发射装置，由高频受信模块构成的高频接收装置，电源预置电路IC16，读卡器系统ID模块SW7，模式开关SW8，读卡器ID模块SW9和SW10，EEPROM读写模块IC17，LED显示模块LED1-LED8，晶振模块X1，第一微处理器的控制芯片模块IC2，内部ROM写入连接头CN10，外部仿真连接头CN11组成，所述低频送信模块和高频受信模块通过连接头连接；
所述的控制芯片模块IC2引脚1连接于连接头CN10引脚7；IC2引脚4(VCC)通过可变电容C6连接到电源，IC2访问EEPROM读写模块IC17的低位地址为偶地址；
所述的控制芯片模块IC2数据线引脚通过电阻集合MP1，MP2，MP3，MP4连接到电源；IC2的引脚32连接到模式开关SW8的引脚7并且通过电阻集合连接到电源；IC2引脚33(TXD3)分别连接到IC20引脚11和IC22、IC23的引脚4，实现串口通信功能；IC2引脚34连接Q21引脚3，控制继电器RY2引脚5和6的输出。
3.根据权利要求2所述的物联网RFID标签识别设备，其特征在于所述的IC2引脚42-47连接到模式开关SW8的引脚1-6，控制IC2的各种操作模式；IC2引脚48、49连接到三级管组合Q20的引脚5和引脚3，控制LED1和LED2；IC2引脚51，52连接到三级管组合Q18的引脚5和引脚3，控制LED3和LED4；IC2引脚53，56连接到三级管组合Q17的引脚5和引脚3，控制LED5和LED6；IC2引脚57，58连接到三级管组合Q16的引脚5和引脚3，控制LED7和LED8；
IC2引脚59(RXD3)分别连接到IC20引脚12和IC22、IC23的引脚1，实现串口受信功能；IC2引脚63-69、73-80连接到IC17(EEPROM)的地址线DQ0-DQ1(IC17的地址线引脚不连续)；IC2引脚85连接到IC17的引脚12，控制IC17的重置；IC2引脚83是中断输出，连接到IC21引脚4；IC2引脚86连接到IC17引脚15，接受IC17的信号，该引脚通过电阻集合MP25连接到电源；IC2引脚88连接到IC17引脚17(写入激活)控制向IC17写入数据，该引脚通过电阻结合MP26连接到电源，该引脚连接到IC21引脚3；
IC2引脚89连接到IC17引脚28(输出激活)，控制从IC17读出数据，该引脚通过电阻集合MP26连接到电源，该引脚也连接到IC21引脚2；IC2引脚90连接到IC16(重置芯片)的引脚3给IC16发送时钟信号；IC2引脚91(PLL VCC)通过电阻R75连接到电源，给PLL供电，IC2引脚93(PLL VSS)接地，该两引脚之间连接并联电容C45和C48。IC2引脚92连接IC16的引脚8，接受从重置芯片发送的重置信号。
4.根据权利要求2或3所述的物联网RFID标签识别设备，其特征在于所述的IC2引脚95、102接地，和连接电源引脚98、99、103、111、112之间用并联电容C1、C109连接，去掉噪音信号；IC2引脚96、97连接晶振芯片X1，获取时钟信号；IC2引脚107连接到IC17引脚26(芯片选择)，通过电阻集合MP26连接到电源；
IC2引脚111、112连接到电源；IC2引脚112-120连接到控制开关SW9的8-5引脚和SW10的8-5引脚，通过电阻集合MP6，MP7连接到电源，从控制开关获取读卡器ID号码；IC2引脚121-128连接到控制开关SW7的8-1引脚，通过电阻集合MP8，MP18连接到电源，获取系统ID号码；
IC2引脚130连接到CN11的引脚1，IC2引脚131连接到CN11引脚9，IC2引脚132连接到CN11引脚11；IC2引脚133是SQL信号，连接到CN13的引脚7；IC2引脚134(RXD2)连接到IC34引脚4；IC2引脚135(P52)连接到CN13引脚5；IC2引脚136连接到CN11引脚3；IC2引脚137(P35)连接到CN13的引脚4；IC2引脚130-137通过电阻集合MP19和MP30连接到电源；
IC2引脚138(P34)连接到低频送信部件连接头CN15引脚1，IC2引脚139连接到CN10引脚17，IC2引脚140(P32)连接到低频送信部件连接头CN15引脚2，IC2引脚141连接到CN10引脚15，IC2引脚142连接到IC26的引脚10，IC2引脚143连接到CN10引脚5，IC2引脚144连接到CN10引脚7；以上引脚分别通过电阻集合MP31和MP32连接到电源。
5.根据权利要求1或2所述的物联网RFID标签识别设备，其特征在于所述有源RFID读卡器中的高频接收装置包括一RF高频信号放大电路，其中的CN13引脚7连接到第一微处理器的控制芯片模块IC2引脚133；CN13引脚6的高频信号连接到运放IC32的引脚3，IC32引脚1连接到运放IC33的引脚2，IC33引脚1连接到与非门IC34的引脚2，IC34引脚3输出连接到IC2的引脚134。
6.根据权利要求5所述的物联网RFID标签识别设备，其特征在于所述的RF高频信号放大电路分别通过CN13连接CN47、CN12电源连接头连接CN46与RF高频信号处理电路相连，其中CN47的引脚6连接到IC35的引脚11，CN47引脚7连接到Q36引脚3；IC35引脚1连接到3.3V电源，IC35引脚2通过电容C80和电源连接；IC35引脚3连接到时钟发生器X8；IC35引脚4分别连接到IC35引脚6和IC35引脚23，并且通过R173连接到电源，通过并联电容C179和C77接地；所述IC35引脚5连接到外部陶瓷过滤器CF2，经过电容C82接地，经过电容C71连接到陶瓷过滤器C71再连接到IC35引脚7；IC35引脚8接地；IC35引脚9连接到IC35引脚12，经过电阻R11和电容C97接地；经过电容C72和IC35引脚13连接，引脚13经过电阻R12和C97接地；IC35引脚11连接到CN27引脚6，输出高频信号。
7.根据权利要求6所述的物联网RFID标签识别设备，其特征在于所述的IC35引脚10连接到IC35引脚14，通过电容C22接地；IC35引脚15连接到三级管Q36控制SQL信号；IC35引脚16经过电容C157、R14的串联电路，通过C97接地；IC35引脚17通过L8和R171的并联电路后，再串联R173后，连接到电源；IC35引脚18接地；IC35引脚19连接电阻R165，通过电容C74接地，而IC35引脚20也接地；IC35引脚21通过电阻R167接地；IC35引脚22通过电容C87和电感L9接地；IC35引脚24连接到三级管Q19的集电极3，接受ANTENNA2发送过来的高频信号。
8.根据权利要求1或2所述的物联网RFID标签识别设备，其特征在于所述有源RFID读卡器中的低频发射装置包括一RF低频信号扩散电路，其中IC25引脚2连接时钟发生器X6；IC24引脚5、6、7经过转换开发SW12连接IC26引脚3和11；IC24引脚11连接电源；IC26引脚1、13也连接电源；IC26引脚4和10连接IC3引脚142；IC26引脚5连接到IC26引脚12，并连接IC27引脚1和IC27引脚5；IC26引脚6连接IC27引脚9和12，IC26引脚8连接IC27引脚10和13；IC26引脚9连接IC27引脚1和4；IC27引脚3连接CN15引脚4，IC27引脚6连接CN15引脚5，IC27引脚8连接CN15引脚6，IC27引脚11连接CN15引脚7；CN15引脚1连接IC2引脚138，CN15引脚2连接IC2引脚140；CN14引脚1-5分别连接24V电源。
9.根据权利要求8所述的物联网RFID标签识别设备，其特征在于所述的RF低频信号扩散电路分别通过CN15与CN17、CN14与CN16的互联与RF低频送信天线处理电路相连，CN17引脚4连接到Q25引脚1，CN17引脚5连接到Q24引脚1，CN17引脚6连接到Q23引脚1，CN18连接到Q22引脚1；Q24的引脚2分别连接到Q22引脚2和CN28的引脚1，Q26的引脚2分别连接到Q23引脚2和CN28引脚3，所述CN28连接低频天线。
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