CN1584910A - 一种电子标签阅读方法 - Google Patents

Abstract

一种电子标签阅读方法，属射频通信和电子标签识别的技术领域，两片所述的无线数据收发模块之一的发射机在频道CH0发射查询信号，历时T1；两片所述的无线数据收发模块的四部接收机分别在四个频道：CH1、CH2、CH3和CH4内接收电子标签的应答信号，历时T2；电子标签的接收机接收到查询信号后，启动定时器，经过延时，向阅读器发射频率在四个频道：CH1、CH2、CH3和CH4之一内的应答信号，历时T1；两片所述的无线数据收发模块的四部接收机之一接收到应答信号；应答信号中的标签数据存入单片机的存储器；单片机向上位机发出发送数据的中断请求；上位机响应中断请求，单片机把其存储器内的标签数据传送至并存入上位机的存储器。

Description

一种电子标签阅读方法

                      技术领域

本发明涉及一种电子标签阅读方法，属射频通信和电子标签识别的技术领域。

                      背景技术

专利号和发明名称分别为US6172609和‘Readdr for RFIDSystem(电子标签识别系统的阅读器)’的美国专利公开了一种电子标签阅读器。该阅读器专用来阅读无源电子标签，即内部不含电源的电子标签。该阅读器含线圈、驱动器、信号分析电路和存储器。驱动器定时驱动线圈。线圈受驱动期间，线圈周围形成射频磁场。当无源电子标签位于该射频磁场内时，该标签的线圈中产生射频感应电压，将该电压整流、滤波后向该标签供电。该标签因得到电能而工作。该阅读器阅读电子标签的方法：该标签因得到电能而工作，将存储在该标签内的相当于识别号码的标签数据转换为调制信号，经该标签的线圈发送至该阅读器的线圈，该阅读器的信号分析电路对该调制信号进行解调，得到相当于该标签识别号码的标签数据信号，并将该标签数据信号存储在该阅读器的存储器中。至此，该阅读器完成了对一片电子标签识别号码的阅读。

无源电子标签从阅读器得到供电工作，两者必需靠近，甚至贴近。因此背景技术有以下缺点：(1)按上述阅读方法工作的阅读器一次只能阅读一片无源电子标签，阅读效率低。(2)按上述阅读方法工作的阅读器的阅读距离有限，严重影响阅读器的应用。(3)按上述阅读方法工作的阅读器需为无源电子标签供电，输出的射频信号功率大，工作时会对附近的通信设备和电视机造成干扰。

                       发明内容

本发明要解决的技术问题是推出一种电子标签阅读方法。该阅读方法需在下述的四通道电子标签阅读器内实施，专用来阅读有源电子标签，即内部含电源的电子标签，有阅读效率高，防冲突性能好，阅读距离远和不会对附近的通信设备和电视机造成干扰的优点。

一种按上述电子标签阅读方法工作的四通道电子标签阅读器，含单片机及连接在单片机上的外围电路：晶振、复位电路，接口电路和稳压电源电路，单片机内含中央处理器和存储器，存储器内存有控制和指挥中央处理器执行以下操作：系统初始化、设置外围电路的工作状态、存储外围电路发来的串行数据、向上位机发出发送数据的中断请求和向上位机发出发送数据的程序，单片机通过接口电路与上位机连接，它还含有第一无线数据收发模块和第二无线数据收发模块，两片所述的无线数据收发模块完全相同，两片所述的无线数据收发模块每片含一部发射机和两部接收机，所述的发射机和所述的接收机有公用的天线，两片所述的无线数据收发模块的发射机和接收机的工作频率位于2.4GHz波段，两片所述的无线数据收发模块的两部发射机的工作频率相同，两片所述的无线数据收发模块的四部接收机的工作频率各不相同，四部所述的接收机构成四通道电子标签数据无线接收系统，两片所述的无线数据收发模块的电源输入端与稳压电源电路的+3v端连接，第一无线数据收发模块的引出线DR1、DR2、CS、CK1、CK2、D1、D2、CE分别与单片机的P23、P12、P24、P37、P11、P36、P10、P13端连接，第二无线数据收发模块的引出线DR1、DR2、CS、CK1、CK2、D1、D2、CE分别与单片机的P22、P20、P30、P32、P33、P31、P21、P25端连接。无线数据收发模块由电阻R1、R2，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8和C9，电感L1、L2，晶体X1，集成电路IC1和天线ANT组成，集成电路IC1的VSS脚、VSS-PA脚和TEST脚连接后接地，VCC脚和PWR-UP脚连接后接+3V端，C5和C6并联后跨接在VCC脚和地线之间，电阻R2跨接在IREF脚和地线之间，电容C9跨接在ANT2脚和地线之间，电容C8跨接在ANT1脚和天线ANT之间，电感L1跨接在ANT2脚和ANT1脚之间，电感L2跨接在ANT1脚和VDD-PA脚之间，电容C2跨接在XC1脚和地线之间，电容C1跨接在XC2脚和地线之间，电阻R1和晶体X1并联后跨接在XC1脚和XC2脚之间，电容C7跨接在DVDD脚和地线之间，无线数据收发模块的引出线DR1、DR2、CS、CK1、CK2、D1、D2、CE分别与集成电路IC1的DR1脚、DR2脚、CS脚、CLK1脚、CLK2脚、DATA脚和DATA2脚连接。其中第一无线数据收发模块101和第二无线数据收发模块102所采用的元器件的规格为，电阻R1、R2的阻值分别为1M、22K，电容C1、C2、C3的容量均为22P，电容C4的容量为2.2nF，电容C7的容量为33nF，电容C8、C9的容量均为1P，电感L1和电感L2的电感量分别为3.6nH、22nH，晶体X1的频率为4MHz，集成电路IC1的型号为RF2401。

本发明的阅读方法阅读的电子标签是有源电子标签。该电子标签有以下特点：(1)该电子标签内含自备电源，在自备电源的供电下工作。这点有助于增大按本发明的阅读方法工作的阅读器的阅读距离。(2)该电子标签内含高精度的延时启动定时器，该定时器启动后，经延时期，输出持续期为50μS的正脉冲，延时期为50NμS，N为1～2000的自然数，每个电子标签都有一个N值，电子标签生产时，由生产厂家给定。(3)该电子标签内含一部接收机和一部发射机，接收机和发射机共用天线，接收机设置在2.4GHz波段的CH0频道内工作，发射机设置在2.4GHz波段的四个频道：CH1、CH2、CH3和CH4之一内工作。(4)每个电子标签内都存有一个标签数据，电子标签生产时，由生产厂家给定。

本发明通过以下技术方案解决上述的技术问题：两片所述的无线数据收发模块之一的发射机在2.4GHz波段的一个频道CH0通过天线发射查询信号，历时T1；两片所述的无线数据收发模块的四部分别设置在2.4GHz波段的四个频道：CH1、CH2、CH3和CH4内工作的接收机处于接收电子标签的应答信号的状态，历时T2；电子标签的接收机接收到查询信号后，启动定时器，经过延时，向阅读器发射频率在2.4GHz波段的四个频道：CH1、CH2、CH3和CH4之一内的应答信号，历时T1；两片所述的无线数据收发模块的四部接收机之一接收到应答信号；应答信号中的标签数据存入单片机的存储器；单片机向上位机发出发送数据的中断请求；上位机响应中断请求，单片机把其存储器内的标签数据传送至并存入上位机的存储器，T1+T2是一个工作周期，所述的阅读器以工作周期为周期，周而复始地循环工作。

现详细说明本发明的技术方案。一种电子标签阅读方法，其特征在于，具体操作步骤：

第一步系统初始化；

第二步设置两个无线数据收发模块之一的发射机在2.4GHz波段的一个频道CH0内工作；

第三步所述的发射机通过频道CH0发送查询信号，历时T1；

第四步设置两个无线数据收发模块的四部接收机在2.4GHz波段的四个频道：CH1、CH2、CH3和CH4内工作；

第五步等待四个频道的电子标签的应答信号，历时T2；

第六步判断两个无线数据收发模块的DR1，DR2，是否有电子标签的应答信号，如有，进入第七步，如没有，进入第八步；

第七步读取相应频道收到的电子标签的标签数据，把电子标签的标签数据发送到接口电路；

第八步判断T2到时否？如已到时，进入第二步，如未到时，进入第六步。

本发明的技术方案的进一步特征在于，T1和T2分别为50μS和100mS。

与背景技术相比，本发明有以下优点：

1.用本发明的阅读方法，一次能阅读多片电子标签，确切说，在极短的时间(如100mS)内，能阅读多片电子标签，阅读效率高，防冲突性能好。

2.按本发明的阅读方法工作的阅读器阅读距离远达20m，有助于拓宽阅读器的应用领域。

3.按本发明的阅读方法工作的阅读器工作频率高，无线数据收发模块的发射机的发射功率小，工作时不会对附近的通信设备和电视机造成干扰。

                       附图说明

图1是按本发明的阅读方法工作的阅读器的结构框图，其中100是单片机，101是第一无线数据收发模块，1011是第一天线，102是第二无线数据收发模块，1021是第二天线。

图2是按本发明的阅读方法工作的阅读器的第一无线数据收发模块101的电路图。

图3是本发明的阅读方法的工作流程框图。

                      具体实施方式

现结合附图说明本发明的工作原理。

按本发明的阅读方法工作的阅读器在2.4GHz波段内工作。第一无线数据收发模块101的发射机设置在2.4GHz波段的一个频道，如CH0内工作。第一无线数据收发模块101的两部接收机分别设置在2.4GHz波段的两个频道，如CH1和CH2内工作。第二无线数据收发模块102的发射机设置为不工作。第二无线数据收发模块102的两部接收机分别设置在2.4GHz波段的两个频道，如CH3和CH4内工作。

工作时，按本发明的阅读方法工作的阅读器通过接口电路与上位机连接。

现以按本发明的阅读方法工作的阅读器阅读四个电子标签为例说明之。

设四个电子标签的发射频道和N值为：(1)号，CH1，N＝1800；(2)号，CH2，N＝500；(3)号，CH3，N＝200；(4)号，CH4，N＝1300。(1)～(4)号电子标签一起堆放在按本发明的阅读方法工作的阅读器的下方。

开启按本发明的阅读方法工作的阅读器的电源开关，按本发明的阅读方法工作的阅读器得到稳压电源电路的供电而工作。

中央处理器执行使按本发明的阅读方法工作的阅读器系统初始化的操作。

中央处理器通过单片机100把第一无线数据收发模块101的发射机设置在2.4GHz波段的一个频道CH0内工作，工作时间为50μS；把第二无线数据收发模块102的发射机设置为不工作。第一无线数据收发模块101的发射机产生的频率在频道CH0内的查询信号从第一无线数据收发模块101的ANT1和ANT2脚输出，通过电感L1、L2，电容C3、C4、C8、C9和第一天线1011向空中发射，历时T1＝50μS。

中央处理器通过单片机100把第一无线数据收发模块101的两部接收机和第二无线数据收发模块102的两部接收机分别设置在2.4GHz波段的四个频道：CH1、CH2、CH3和CH4内工作，工作时间设置为T2＝100mS。

电子标签的接收机接收到查询信号后，启动定时器，经过延时50NμS，定时器输出持续期为50μS的正脉冲，在正脉冲持续期内，电子标签的发射机向按本发明的阅读方法工作的阅读器发射频率在2.4GHz波段的四个频道：CH1、CH2、CH3和CH4之一内的应答信号。四个电子标签的接收机同时接收到查询信号，由于四个电子标签的延时各不相同，四个电子标签的发射机开始发射应答信号的时刻也不同。按延时递增排列，四个电子标签的延时和应答信号的频道为：(3)号10000μS，CH3；(2)号25000μS，CH2；(4)号65000μS，CH4；(1)号90000μS，CH1。

第二无线数据收发模块102的设置在2.4GHz波段的频道CH3内工作的接收机首先接收到(3)号电子标签的应答信号，第二无线数据收发模块102的DR1端输出持续期为50μS的正脉冲，该正脉冲使单片机100把第二无线数据收发模块102的D1端以串行方式输出的取自应答信号的标签数据存入其存储器和向上位机发出发送数据的中断请求。中断请求立即得到响应，单片机100把其存储器内的标签数据传送至并存入上位机的存储器。从第二无线数据收发模块102的接收机接收到电子标签的应答信号至标签数据存入上位机的存储器的全部操作能在50μS的时间内完成。其他三个电子标签的标签数据通过类似的过程存入上位机的存储器，这里就不多赘述。至此，按本发明的阅读方法工作的阅读器在100mS的时间内阅读出四个电子标签的标签数据。按本发明的阅读方法工作的阅读器以略大于100mS的时间为一个工作周期，周而复始地重复上述的阅读过程。

设四个电子标签的发射频道不同和N值相同：(1)号，CH1，N＝200；(2)号，CH2，N＝200；(3)号，CH3，N＝200；(4)号，CH4，N＝200。(1)～(4)号电子标签一起堆放在按本发明的阅读方法工作的阅读器的下方。第一无线数据收发模块101和第二无线数据收发模块102的四部接收机几乎同时接收到各自的应答信号，几乎同时将各自的标签数据存入各自的存储器，由于它们向上位机发出发送数据的中断请求的时刻不可能相同，因此，它们需按发出中断请求的先后，等候上位机的中断响应。最后，四个电子标签的标签数据仍会一一存入上位机的存储器。也就是说，按本发明的阅读方法工作的阅读器在100mS的时间内阅读出四个频道不同、N值相同的电子标签的标签数据。

综上，本发明的阅读方法工作的阅读器在极短的时间(如100mS)内，能阅读多片电子标签，阅读效率高，防冲突性能好。与本发明的阅读方法工作的阅读器联用的电子标签是有源电子标签，该电子标签内含自备电源，在自备电源的供电下工作，工作时，电子标签与本发明的阅读方法工作的阅读器不必贴合在一起，使本发明的阅读方法工作的阅读器的阅读距离增大至20m，从而使本发明的阅读方法工作的阅读器的应用领域拓宽至阅读运动物体所携带的电子标签。本发明的阅读方法工作的阅读器在2.4GHz波段工作，工作频率高，其无线数据收发模块的发射机的发射功率小，工作时不会对附近的通信设备和电视机造成干扰。

按本发明的阅读方法工作的阅读器特别适于阅读与其有相对运动的电子标签的标签数据。按本发明的阅读方法工作的阅读器的适用领域为车辆出入识别系统、集装箱管理系统、家校通校门出入管理系统和无线电子巡更系统。

Claims (2)

1.一种电子标签阅读方法，其特征在于，具体操作步骤：

第一步系统初始化；

第二步设置两个无线数据收发模块之一的发射机在2.4GHz波段的一个频道CH0内工作；

第三步所述的发射机通过频道CH0发送查询信号，历时T1；

第四步设置两个无线数据收发模块的四部接收机在2.4GHz波段的四个频道：CH1、CH2、CH3和CH4内工作；

第五步等待四个频道的电子标签的应答信号，历时T2；

第六步判断两个无线数据收发模块的DR1，DR2，是否有电子标签的应答信号，如有，进入第七步，如没有，进入第八步；

第七步读取相应频道收到的电子标签的标签数据，把电子标签的标签数据发送到接口电路；

第八步判断T2到时否？如已到时，进入第二步，如未到时，进入第六步。

2.权利要求1所述的电子标签阅读方法，其特征在于，T1和T2分别为50μS和100mS。