CN204087219U - 一种超高频阅读器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种超高频阅读器，其结构简单，一个RFID阅读器能同时对货物进行进出识别，有效降低了设备成本，同时有效防止了货物进出的混乱，降低了仓库的管理成本，其包括电源模块，其特征在于：两个超高频RFID模块分别连接所述电源模块，两个所述超高频RFID模块分别连接单片机核心模块，所述单片机核心模块连接所述电源模块，两个所述超高频RFID模块分别设置有天线。

Description

一种超高频阅读器

技术领域

本实用新型属于物联网自动识别处理的技术领域，具体涉及一种超高频阅读器。

背景技术

超高频RFID自动识别技术是物联网的核心技术，和普通的条码识别技术、高频RFID技术相比具有远距离、非接触式、多标签防冲突识别的优点，别外识别的速度快、精度高，为各类仓库和物流等的货物管理提供了更大的便捷性。RFID阅读器是RFID应用的核心设备，对于物流、智能仓库、人员定位等具有重要的意义。利用RFID电子标签和阅读器可以对人员和物品进行自动化管理，从而实现智能超市、智能仓库、食品溯源等。目前的超高频RFID器，一般只含有一个识别模块，其功能是单一的识别电子标签。因此在现有的智能仓库管理中，必须设立各自独立的货物进口和出口通道，每个通道必须安装相应的RFID阅读器；在每个货物中粘贴电子标签，粘贴的电子标签的货物进入仓库时必须从进口通道进入，离开仓库时必须从出口通道离开；进口通道RFID阅读器识别到的电子标签数据通过计算机网络发送到服务器并执行相应的入库操作，出口通道RFID阅读器识别到的电子标签数据通过计算机网络发送到服务器并执行相应的出库操作。这种RFID阅读器存在的不足是：首先超高频阅读器只含有一个识别模块，虽然有一些高端产品有多个天线，其内部也只含有一个识别模块，是通过时分复用技术实现多天线识别货物，因此识别的速度不快；第二只能识别货物的电子标签，不能识别货物的移动方向，而且外围电路多；第三RFID阅读器只能通过串口或有线网络与上位机通讯，安装施工比较复杂；第四现有的应用须要将进口与出口单独设置，需要更多的空间，同时需要安装更多的RFID阅读器，成本过高，不利于在中小规模仓库的应用；第五由于进出口分离，存在从进口通道将货物带出仓库或者从出口通道进入仓库的现象，造成仓库货物管理的混乱。现有技术中，为了解决上述问题，普遍采用减少进出口量，以降低项目成本，同时在各通道口设置相应的管理人员加强进出管理，但这些措施一方面减少了仓库货物的进出流量，同时增了仓库的管理成本。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种超高频阅读器，其结构简单，一个RFID阅读器能同时对货物进行进出识别，有效降低了设备成本，同时有效防止了货物进出的混乱，降低了仓库的管理成本。

解决上述技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种能够感知货物及其运动方向的超高频阅读器，其包括电源模块，其特征在于：两个超高频RFID模块分别连接所述电源模块，两个所述超高频RFID模块分别连接单片机核心模块，所述单片机核心模块连接所述电源模块，两个所述超高频RFID模块分别设置有天线。

其进一步特征在于：所述单片机核心模块连接无线通讯模块，所述无线通讯模块连接所述电源模块，所述无线通讯模块上设置有天线；所述单片机核心模块连接时钟模块，所述时钟模块连接所述电源模块；所述单片机核心模块连接存储模块，所述存储模块连接所述电源模块。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述电源模块包括稳压集成芯片、电容、电感和电源插座；所述电源模块包括两个稳压集成芯片、八个电容、一个电感和一个个5V电源插座，两个所述稳压集成芯片串联连接，两个所述稳压集成芯片的一端依次连接所述电感和所述电源插座，所述八个电容中每四个分别并联连接所述稳压集成芯片。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述单片机核心模块包括了高性能微控制器芯片、电阻、电容、指标灯、晶振、SWD调试接口插座、复位开关、MircoSD卡接口插座，电阻、电容、指标灯、晶振、SWD调试接口插座、复位开关、MircoSD卡接口插座连接所述微控制器芯片，形成单片机核心模块；所述单片机核心模块包括一个32位ARM－M0+高性能微控制器芯片、六个电阻、十二个电容。

作为本实用新型的更进一步优化方案，所述超高频RFID模块包括射频芯片、天线插座和天线构成射频电路。

作为本实用新型的更进一步优化方案，所述时钟模块包括时钟芯片、钮扣电池和晶振构成时钟电路；所述时钟模块包括DS1302时钟芯片、3.6V钮扣电和32.786Khz晶振构成时钟电路。

作为本实用新型的更进一步优化方案，所述无线通讯模块包括蓝牙芯片、电阻和指示灯，电阻和指示灯构成无线通讯工作状态指示灯电路。

本实用新型的上述结构中，由于两个超高频RFID模块分别连接单片机核心模块，两个超高频RFID模块分别设置有天线，通过不同天线接收货物的时间差，可以实现货物的进出识别，实现了一个RFID阅读器能同时对货物进行进出识别，有效降低了设备成本，同时有效防止了货物进出的混乱，降低了仓库的管理成本。

附图说明

   图1是本实用新型超高频阅读器总体原理图；

图2是本实用新型单片机模块原理图；

图3是本实用新型电源模块原理图；

图4、图5是本实用新型超高频RFID原理图；

图6是本实用新型时钟模块原理图；

图7是本实用新型无线（蓝牙）通讯模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行描述，但是本实施方式并不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据本实施方式所做出的结构、方法或者功能上的变换，均包含在本实用新型的保护范围内。

实施例一：

见图1，一种超高频阅读器，其包括电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别连接电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别连接单片机核心模块4，单片机核心模块4连接电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别设置有天线6、10。

实施例二：

见图1，一种超高频阅读器，其包括电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别连接电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别连接单片机核心模块4，单片机核心模块4连接电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别设置有天线6、10，单片机核心模块4连接无线通讯模块2，无线通讯模块2连接电源模块3，无线通讯模块2上设置有天线1。

实施例三：

见图1，一种超高频阅读器，其包括电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别连接电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别连接单片机核心模块4，单片机核心模块4连接电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别设置有天线6、10，单片机核心模块4连接无线通讯模块2，无线通讯模块2连接电源模块3，无线通讯模块2上设置有天线1，单片机核心模块4连接时钟模块7，时钟模块7连接电源模块3。

实施例四：

见图1，一种超高频阅读器，其包括电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别连接电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别连接单片机核心模块4，单片机核心模块4连接电源模块3，两个超高频RFID模块5、9分别设置有天线6、10，单片机核心模块4连接无线通讯模块2，无线通讯模块2连接电源模块3，无线通讯模块2上设置有天线1，单片机核心模块4连接时钟模块7，时钟模块7连接电源模块3，单片机核心模块4连接存储模块8，存储模块8连接电源模块3。

电源模块3为单片机核心模块4、无线通讯模块2、超高频RFID模块5、超高频RFID模块9、时钟模块7和存储模块8提供精确、可靠、充足的3.3V直流电；单片机核心模块4通过UART接口与无线通讯模块2、超高频RFID模块5、超高频RFID模块9连接，实现数据的交换；单片机核心模块4通过I/O口与时钟模块7连接实现时间数据的读取；单片机核心模块4通过SPI接口与存储模块8连接实现与SD卡的数据交换；天线1内含在无线通讯模块2内，无线通讯模块2通过天线1相连接实现2.4Ghz无线信号的收发功能；超高频RFID模块5与天线6相连接实现920Mhz无线射频信号的收发功能；超高频RFID模块9与天线10相连接实现920Mhz无线射频信号的收发功能。

   在图1、图2中，单片机核心模块，单片机核心模块采用了1个32位ARM－M0+高性能微控制器芯片U1、6个电阻R10－R15、12个电容C11－C22、指标灯LED1、8Mhz晶振Y2、SWD调试接口插座JP2、复位开关SW1、MircoSD卡接口插座JP1。SWD调试接口插座JP2与单片机的PTA0、PTA3和Reset引脚相连接，构成单片机的程序下载和调试电路；电容C19、C20、8Mhz晶振Y2与单片机的PTA18和PTA19引脚相连构成单片机晶振电路；电容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C21、C22与单片机的VDD相连连构成单片机电源滤波电路；电阻R11、C18、复位开关SW1与单片机的Reset引脚相连构成单片机复位电路；电阻R10和指示灯LED1与3.3VVCC相连构成单片机电源指示电路；电阻R12－R15等4个电阻、MircoSD卡接口插座JP1与单片机的PTB10、PTB11、PTB16、PTB17引脚相连组成单片机的外部SD存储电路；PTE01、PTE02引脚与超高频RFID模块5相连接，实现单片机核心模块4与超高频RFID模块5的数据通讯；PTE23、PTE22引脚与超高频RFID模块9相连接，实现单片机核心模块4与超高频RFID模块9的数据通讯；PTA14、PTA15引脚与无线通讯模块2相连接，实现单片机核心模块4与无线通讯模块2的数据通讯；PTB01、PTB02、PTB03引脚与时钟模块7相连接，实现单片机核心模块4与时钟模块7的数据通讯。

   在图1、图2、图3中，电源模块，电源模块采用2个稳压集成芯片U1和U2、8个电容C01-C08、1个电感L1和1个5V电源插座JP5，电源插座JP5和电感L1构成外部5V电源输入接口电路；稳压芯片U1与C01、C02、C03、C04等电容构成电流约为500mA的3.3V直流电源，为单片机核心模块4、无线通讯模块2、时钟模块7等提供精确、可靠的电源。稳压芯片U2与C05、C06、C07、C08等电容构成电流约为2A的3.3V直流电源，为超高频RFID模块5和超高频RFID模块9提供充足的电源。

超高频RFID模块包括2个，其电路相同，均采用1块RMU900+芯片U4、3个电阻R01-R03、2个电容C09、C10、1个指示灯LED3、1个COAX-M天线插座JP3。电阻R01的LED3构成射频工作指示电路，电容C09和C10构成滤波电路，电阻R02和R03构成UART串口通讯电路，与单片机的UART串口电路相连接，射频芯片U1、天线插座JP3和天线构成射频电路。

在图1、图2、图4中，超高频RFID模块，射频芯片U4、天线插座JP3和天线构成射频电路；电阻R01和LED3构成射频模块1的工作指示电路；电容C09和C10构成滤波电路；电阻R02和R03构成UART串口通讯电路，与图2中单片机的UART串口0的PTE0和PTE1引脚相连接，实现超高频RFID模块5与单片机核心模块4的数据通讯。

在图1、图2、图5中，超高频RFID模块，射频芯片U5、天线插座JP4和天线构成射频电路；电阻R16和LED4构成射频模块1的工作指示电路；电容C23和C24构成滤波电路；电阻R17和R18构成UART串口通讯电路，与图2中单片机的UART串口1的PTE23和PTE22引脚相连接，实现超高频RFID模块9与单片机核心模块4的数据通讯。

在图1、图6中，时钟模块，DS1302时钟芯片U6、1个3.6V钮扣电、1个32.786Khz晶振Y1构成时钟电路，其能够在外部断电的情况继续独立工作，保证时钟的准确性，为系统提供精确的时间数据；3个电阻R04－R06与与图2中单片机的PTB0、PTB1、PTB2引脚相连接，实现时钟模块7与单片机核心模块4的数据通讯，向单片机提供精确有时间数据。

在图1、图2、图7中，实现无线通讯模块，无线通讯模块包括1个蓝牙芯片U7（此芯片内含天线）、3个电阻R07－R09、1个指示灯LED4。电阻R09和指示灯LED4构成无线通讯工作状态指示灯电路，电阻R07和R08构成UART串口通讯电路，与单片机的UART串口电路相连接；电阻R09和指示灯LED4构成无线通讯工作状态指示灯电路；电阻R07和R08构成UART串口通讯电路，与图2中单片机的UART串口2的PTA15和PTA14引脚相连接，实现无线通讯模块2与单片机核心模块4的数据通讯。

本实用新型的上述结构中，电源模块为系统提供稳定可靠的3.3V直流电源；单片机核心模块为系统提供快速可靠的信息处理能力；超高频RFID模块5和超高频RFID模块9是二个完全相同的模块，为系统提供920Mhz射频信号的收发功能；无线通讯模块为系统提供低功耗室内2.4Ghz蓝牙无线通讯能力，负责与上位机的数据高速通讯；时钟模块为系统提供精确的实时时间数据，该模块能够在断电情况下继续独立工作；存储模块为系统提供充足的外部SD卡数据存储能力，使系统能够在与上位机通讯中断的情况下存储读取的数据，为了提高系统的集成度，该模块被集成在单片机核心模块中； 3个天线为系统提供无线电信号的收发功能。

采用本本实用新型装置后，与目前使用的超高频RFID阅读器相比，首先其功能强大。该装置不仅可以读取超高频电子标签信息，同时还可以感知电子标签的运动方向，为智能仓储企业的自动化管理提供了更好的阅读装置；其次使用成本低。由于该装置不仅能够识别电子标签，还能感知电子标签的运动方向，在项目中使用一台本装置就能完成货物的进口管理，降低了使用成本，同时降低错误率，提高工作效率；第三使用更方便。该装置采用蓝牙无线通讯方式，通讯速度快，抗干扰能力强，便于安装、维护；第四阅读速度快。该装置采用了业界最新的主中性能32位ARM－M0+单片机，具有运算速度快、精度高的特点，同时该装置采用了2个超高频RFID阅读芯片，能够以更快的速度阅读电子标签，更好地实现防冲突识别功能。

本实用新型可以实现对多个超高电子标签的快速防冲突识别，并以有根据二个RFID模块接受到的电子标签信息的时间差，确定电子标签的移动方向；本实用新型包括无线通讯模块它具有自动检测并连接附近的蓝牙主机功能，当与主机连接失败时则将识别到的相关信息(电子标签、识别时间、移动方向等)自动存储到外部SD存储卡中，当与主机连接成功后自动将当前识别到的信息(电子标签、识别时间、移动方向等)和之前存储在存储器中的信息发送到给主机，由主机根据接受到的信息完成相应的入库操作或出库操作。

本实用新型基于ML25Z128VLK高性能32位单片机、帯2个超高频RFID阅读模块和无线蓝牙通讯模块的自动识别装置，其集成度高、识别距离远、识别速度快、使用方便，在中小规模智能仓库、公司人员管理等领域中可以提高实现无人管理、降低管理成本，降低识别错误率，提高管理水平。

Claims (5)

1.一种超高频阅读器，其包括电源模块，其特征在于：两个超高频RFID模块分别连接所述电源模块，两个所述超高频RFID模块分别连接单片机核心模块，所述单片机核心模块连接所述电源模块，两个所述超高频RFID模块分别设置有天线；

所述单片机核心模块连接无线通讯模块，所述无线通讯模块连接所述电源模块，所述无线通讯模块上设置有天线；

所述单片机核心模块连接时钟模块，所述时钟模块连接所述电源模块；

所述单片机核心模块连接存储模块，所述存储模块连接所述电源模块；

所述电源模块包括稳压集成芯片、个电容、电感和电源插座，所述稳压集成芯片串联连接，所述稳压集成芯片的一端依次连接所述电感和所述电源插座，所述电容分别并联连接所述稳压集成芯片。

2.根据权利要求1所述的一种超高频阅读器，其特征在于，所述单片机核心模块包括了高性能微控制器芯片、电阻、电容、指标灯、晶振、SWD调试接口插座、复位开关、MircoSD卡接口插座，电阻、电容、指标灯、晶振、SWD调试接口插座、复位开关、MircoSD卡接口插座连接所述微控制器芯片，形成单片机核心模块。

3.根据权利要求1所述的一种超高频阅读器，其特征在于，所述超高频RFID模块包括射频芯片、天线插座和天线构成射频电路。

4.根据权利要求1所述的一种超高频阅读器，其特征在于，所述时钟模块包括时钟芯片、钮扣电池和晶振构成时钟电路。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种超高频阅读器，其特征在于，所述无线通讯模块包括蓝牙芯片、电阻和指示灯，电阻和指示灯构成无线通讯工作状态指示灯电路。