CN202854846U

CN202854846U - 一种智能终端控制系统

Info

Publication number: CN202854846U
Application number: CN 201220500188
Authority: CN
Inventors: 刘雪真; 刘伟杰; 邱书波; 侯萌; 张少蔚
Original assignee: Shandong Institute of Light Industry
Current assignee: Shandong Institute of Light Industry
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2022-09-28

Abstract

本实用新型的智能终端控制系统，其特殊之处在于：包括射频标签、射频读写终端控制单元、上位机三部分，射频标签和射频读写终端控制单元之间通过无线电波来通讯，射频读写终端控制单元与上位机之间也采用无线通讯，采用无线射频技术解决图信息的识别、存储和保密等问题。本实用新型的有益效果是，本实用新型采用STM32系列32位闪存微控制器Cortex-M3内核，对超高频标签进行读写，处理速度快，可以有效地解决无线射频标签的碰撞问题，携带方便，采用触摸屏作为人机界面，操作方便。该产品应用于工厂设备管理、各收费站、交通管理，还可以应用于图书馆、旅游景点和博物馆等地方。

Description

一种智能终端控制系统

技术领域

本发明涉及一种智能终端控制系统，可用于无线射频标签的快速读写。

背景技术

随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，无线射频标签技术进入商业化应用阶段。由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，无线射频标签技术显示出巨大的发展潜力与应用空间，被认为是 21 世纪的最有发展前途的信息技术之一。射频读写技术不仅在物流管理、公共交通管理、工业生产等多个领域得到了应用，而且逐渐走进了我们的生活，让人们实实在在的感受到射频读写技术为我们生活带来的好处。

基于无线射频技术的研究和应用，主要是条形码技术的落后，而无线射频标签无须人工操作，通过阅读感应可以自动向智能终端控制单元发送所包含资料的信息，从而实现信息处理的自动化。无线射频标签可以自动识读标签内容，高度集成数据，因而可以记载更多关于物品的信息。在当今物联网突飞猛进的时代，设计一种快速识别无线射频标签的智能终端控制单元成为必然。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种智能终端控制系统，克服现有智能终端控制单元处理速度慢、没有模块化设计以及不能有效、快速定位无线射频标签标签等方面不足。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的智能终端控制系统，其特殊之处在于：包括射频标签、射频读写终端控制单元、上位机三部分，射频标签和射频读写终端控制单元之间通过无线电波来通讯，射频读写终端控制单元与上位机之间也采用无线通讯，采用无线射频技术解决图信息的识别、存储和保密等问题。

射频读写终端控制单元包括分别连接控制器模块的射频读写模块、键盘输入模块、显示模块、报警提示模块、存储器扩展模块、无线通讯模块和触摸屏驱动模块；

射频读写模块：增加了功率放大电路，来增大射频读写终端控制单元与射频标签的识别距离和与上位机的通讯距离；

显示模块：将系统的相关信息显示出来，包括标签信息、系统菜单、系统时间、联网情况、系统运行状态、提示信息、帮助信息；

键盘输入模块：实现射频读写终端控制单元相关数据的输入，控制射频读写终端控制单元的工作；

报警提示模块：主要用于系统出现故障、出现错误状态报警提示；

存储器扩展模块：用于保存用户数据，存储大量的无线射频标签信息，当数据采集后通过无线通讯模块传输到主机做进一步数据处理；

无线通讯模块：用于射频读写终端控制单元和上位机的通信。

射频读写终端控制单元的控制器模块，使用ARM系列的Cortex-M3处理器，单周期Flash存储。

射频读写终端控制单元中，射频读写模块设置波于915MHz段，无线通讯模块设置波于433MHz段。

射频读写终端控制单元采集到射频标签的信息，将标签信息通过显示模块显示给用户，并将标签ID通过无线通讯模块发送到上位机，上位机检索到该 ID 对应的详细信息后，又通过无线通讯模块将详细信息回传给射频读写终端控制单元，最后由显示模块显示出来。

本发明的有益效果是，本发明采用使用ARM系列的Cortex-M3处理器，处理速度明显加快，可以有效地解决无线射频标签的碰撞问题，方便的读写无线射频标签，它具有高性能、低功耗、实时应用、成本低，而且操作简单，可操作性加强，便于大规模推广。基于Cortex-M3微处理器，能对一定区域内频率为915MHz的超高频标签进行读写，携带方便，采用触摸屏作为人机界面，操作方便。智能终端控制系统不仅可以应用与工厂设备管理、各收费站、交通管理，帮助提高工作效率，还可以应用于图书馆、旅游景点和博物馆等地方，为人们生活提供便利。

附图说明

附图为本发明的结构示意图。

图1智能终端控制系统组成示意图。图2射频读写终端控制单元各模块方框图。图3 射频读写模块部分与主控芯片原理图。图4 LCD显示模块部分。图5键盘输入模块部分。图6报警提示模块部分。图7射频读写终端控制单元工作流图。图8数据编码与调制图。图9为射频读写终端控制单元与射频标签。

具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。

本发明的智能终端控制系统，包括无线射频标签（TAG）、射频读写终端控制单元、上位机三部分，射频标签和射频读写终端控制单元之间通过无线电波实现非接触式通讯，射频读写终端控制单元与上位机之间也采用无线通讯，采用无线射频技术解决图信息的识别、存储和保密等问题。该智能终端控制系统组成示意图如1所示。

射频读写终端控制单元包括分别连接控制器模块的射频读写模块、键盘输入模块、LCD显示模块、报警提示模块、存储器扩展模块、无线通讯模块和触摸屏驱动模块。组成部分如图2所示。

（a）控制模块部分

该智能无线射频读写终端控制单元采用模块化设计、主控芯片采用意法半导体(ST)公司的STM系列微处理器，来解决解决现有阅读器存在的处理速度慢、没有模块化设计的不足。STM32系列32位闪存微控制器使用来自ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核，单周期Flash存储，速度高达 50MHz，低功耗设计，输出功率可调，性能稳定、抗干扰能力强。该内核满足集高性能、低功耗、实时应用、价格低于一体的嵌入式领域的要求。采用先进的Cortex-M3微处理器，完成射频读写终端控制单元对显示、键盘输入、音频报警等功能模块的控制。其CPU原理图如图3所示。

Cortex-M3是一种基于ARMv7-M架构的最新ARM嵌入式内核，它采用哈佛结构，使用分离的指令和数据总线，哈佛结构在物理上更为复杂，但是处理速度明显加快，可以有效地解决无线射频标签的碰撞问题，方便的读写无线射频标签。

（b）射频读写模块部分

射频读写模块与射频标签之间设置波于915MHz段。射频读写模块可直接与主芯片连接。其原理图如图4所示。

在射频读写模块的硬件部分的小功率的射频读写电路中，通过增加功率放大电路，来增大射频读写终端控制单元与射频标签的识别距离和与上位机的通讯距离。

（c）LCD显示模块部分

LCD显示模块将系统的相关信息显示出来，包括标签信息、系统菜单、系统时间、联网情况、系统运行状态、提示信息、帮助信息等。其原理图如图5所示。

（d）键盘输入模块部分

键盘输入模块实现射频读写终端控制单元相关数据的输入，控制射频读写终端控制单元的工作，是人机交互的主要方式。其原理图如图6所示。

（e）报警提示模块部分

报警提示模块主要用于系统出现故障、出现错误状态报警提示等。其原理图如图7所示。

（f）存储器扩展模块部分

存储器扩展模块部分，是射频读写终端控制单元保存用户数据的重要模块，用以存储大量的无线射频标签信息，当数据采集后通过无线通讯模块传输到主机做进一步数据处理。

（g）无线通讯模块部分

无线通讯模块将用于射频读写终端控制单元和上位机的通信，主要使用蓝牙通讯，使系统更加自由、灵活，无线通信模块设置波于433MHz段。

（3）射频读写终端控制单元软件模块设计

（a）射频读写终端控制单元工作流程图

当射频读写终端控制单元成功采集到射频标签的信息后，应用程序将标签信息（包括标签 ID、标签状态等），通过 LCD 显示给用户，并将标签 ID通过无线数据传输模块发送到数据库服务器，数据库服务器检索到该 ID 对应的详细信息后，又通过无线数据传输模块将详细信息回传给射频读写终端控制单元，最后在 LCD 上显示出来。其流程图如图8所示

（b）无线数据传输模块流程图

为了保证数据传输速度与数据的正确性,可以将数据分块传输。在数据传输时,根据数据流的特点, 在分块的数据中添加块校验,这样可以及时的发现错误, 并反馈错误信息。读写器接收到分块的数据并计算校验后,将数据存放在射频读写终端控制单元中，并判断数据是否接收完毕。为了提高射频读写终端控制单元工作效率，可以将校验过的数据即时显示，而不必等到数据全部接收完毕。

（c）触摸屏驱动模块流程图

根据触摸屏控制芯片 ADS7843 结构搭好芯片的外部电路，ADS7843 有差分和单端两种工作模式。相比较于单端模式，差分模式有着很多优势：

第一，能够在不扩展转换器获取时间的条件下用很长的设置时间处理触摸屏，即触摸屏电压可以有足够的时间稳定下来。

第二，ADS7843 通过快速时钟可以进入低功耗模式，从而可以节约电池能量。因而选用差分工作模式。。

（d）数据编码与调制模块设计

在无线射频标签多电子标签识别环境中，标签间冲突是影响无线射频标签系统标签阅读速度的一个重要因素。Gen-2标准采用了基于概率，分槽防冲突算法，具有强大的标签检测功能，解决了射频读写终端控制单元碰撞问题。在时间上分配频率到射频读写终端控制单元，使它们之间的干扰最小化。其流程图如图9所示。

该智能终端控制单元的主要功能在于对射频标签的信息采集和上位机通信。它采用无线射频技术解决图信息的识别、存储和保密等问题。无线射频技术是非接触式技术，读取方便快捷、识别速度快、穿透性强、读取距离大、存储数据容量大、使用寿命长、标签数据可动态改变和加密、安全性好、动态实时通信、形状多样化、可以自由更改存储信息。

Claims

1.一种智能终端控制系统，其特征在于：包括射频标签、射频读写终端控制单元、上位机三部分，射频标签和射频读写终端控制单元之间通过无线电波来通讯，射频读写终端控制单元与上位机之间也采用无线通讯，采用无线射频技术解决图信息的识别、存储和保密等问题。

2.根据权利要求1所述的智能终端控制系统，其特征在于：射频读写终端控制单元包括分别连接控制器模块的射频读写模块、键盘输入模块、显示模块、报警提示模块、存储器扩展模块、无线通讯模块和触摸屏驱动模块；

3.根据权利要求2所述的智能终端控制系统，其特征在于：射频读写终端控制单元的控制器模块，使用ARM系列的Cortex-M3处理器，单周期Flash存储。

4.根据权利要求2或3所述的智能终端控制系统，其特征在于：射频读写终端控制单元中，射频读写模块设置波于915MHz段，无线通讯模块设置波于433MHz段。

5.根据权利要求1或2所述的智能终端控制系统，其特征在于：射频读写终端控制单元采集到射频标签的信息，将标签信息通过显示模块显示给用户，并将标签ID通过无线通讯模块发送到上位机，上位机检索到该 ID 对应的详细信息后，又通过无线通讯模块将详细信息回传给射频读写终端控制单元，最后由显示模块显示出来。