CN207867516U - 一种基于无线射频识别技术的读写设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线射频识别技术领域，尤其涉及一种基于无线射频识别技术的读写设备，用以解决现有便携式读写设备很难满足远距离读写操作的需求的问题；该读写设备包括：主控单片机单元、射频单元、发射单元和接收单元；发射单元的发射天线采用的发射频率与接收单元的接收天线采用的接收频率为同一频率且频率在特高频段内；主控单片机单元与射频单元连接，用于控制射频单元通过RF天线向电子标签发送射频信号以及接收电子标签发送的标签信息；主控单片机单元与发射单元连接，用于控制发送单元通过发射天线发送标签信息；接收单元与终端设备连接，用于通过接收天线接收标签信息并发送给终端设备。

Description

一种基于无线射频识别技术的读写设备

技术领域

本实用新型涉及无线射频识别技术领域，尤其涉及一种基于无线射频识别技术的读写设备。

背景技术

随着物联网的发展，作为构建物联网关键技术的无线射频识别(Radio FrequencyIdentification，RFID)技术近年来也受到了人们的广泛关注。一个典型的RFID系统主要由电子标签、RFID读写器以及RFID应用平台三部分组成，其中，RFID读写器通过天线与电子标签进行无线通信，可以实现对电子标签的识别码以及电子标签中存储的数据的读取或写入操作，也可以将从电子标签中读取的数据上传至RFID应用平台。

目前市场上多以台式、固定式的RFID读写器为主，比如公交车上的刷卡机、门禁系统使用的刷卡机等。台式和固定式的RFID读写器虽然读写效果好，读取距离远，但体积大价格高，不方便携带，很难满足市场需求。故此，便携式RFID读写器逐渐成为读写器的主要发展方向。然而，目前设计的便携式RFID读写器相比台式和固定式的RFID读写器，虽然在体积上会小很多，但是读写范围也很小，很难满足远距离读写操作的需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于无线射频识别技术的读写设备，用以解决现有便携式读写设备很难满足远距离读写操作的需求的问题。

本实用新型提供的一种基于无线射频识别技术的读写设备，包括：

主控单片机单元、射频单元、发射单元和接收单元；所述射频单元包括无线射频(Radio Frequency，RF)天线，所述发射单元包括发射天线，所述接收单元包括接收天线，所述发射天线采用的发射频率与所述接收天线采用的接收频率为同一频率，且所述频率在特高频段内；

所述主控单片机单元，与所述射频单元连接，用于控制所述射频单元通过所述RF天线向电子标签发送射频信号、以及控制所述射频单元通过所述RF天线接收所述电子标签发送的标签信息；

所述主控单片机单元，与所述发射单元连接，用于控制所述发送单元通过所述发射天线发送所述标签信息；

所述接收单元，与终端设备连接，用于通过所述接收天线接收所述标签信息并发送给所述终端设备。

可选地，所述发射天线的发射频率和所述接收天线的接收频率为433MHz。

可选地，所述读写设备还包括通信接口单元；所述读写设备通过所述通信接口单元连接外接设备。

可选地，所述读写设备还包括功能按键单元，所述功能按键单元包括开关机按键和读卡按键；

所述主控单片机单元，与所述功能按键单元连接，用于在检测到所述功能按键单元的开关机按键被触发时，控制所述读写设备开机或关机；

在检测到所述功能按键单元的读卡按键被触发时，控制所述射频单元通过所述RF天线向电子标签发送射频信号。

可选地，所述读写设备还包括声光指示单元，所述声光指示单元包括电源指示灯、射频指示灯以及蜂鸣器；

所述主控单片机单元，与所述声光指示单元连接，用于：

根据所述读写设备当前的电量状态，控制所述电源指示灯点亮或者熄灭；

在控制所述射频单元通过所述RF天线向电子标签发送射频信号、以及控制所述射频单元通过所述RF天线接收所述电子标签发送的标签信息的过程中，控制所述射频指示灯保持点亮状态；

在确定所述标签信息接收成功后，控制所述蜂鸣器发出用于指示读卡操作成功的提示音。

可选地，所述射频单元还包括射频芯片、功率放大器、滤波器、收发转换器；

所述射频芯片，与所述功率放大器连接，用于在所述主控单片机单元的控制下，生成射频信号并发送给所述功率放大器；

所述功率放大器，分别与所述射频芯片和所述滤波器连接，用于对来自所述射频芯片的射频信号进行功率放大处理后，发送给所述滤波器；

所述滤波器，分别与所述功率放大器和所述收发转换器连接，用于对来自所述功率放大器的射频信号进行滤波处理后，发送给所述收发转换器；

所述收发转换器，分别与所述滤波器、所述RF天线以及所述射频芯片连接，用于将接收的来自所述滤波器的射频信号发送给所述RF天线；并，将接收的来自RF天线的所述标签信息发送给所述射频芯片。

可选地，所述射频单元还包括功率检测器；

所述功率检测器，分别与所述收发转换器和所述射频芯片连接，用于检测所述收发转换器发送给所述RF天线的所述射频信号的发射功率，并在确定所述发射功率与预设值不相符时，向所述射频芯片发送用于指示所述发送功率异常的指示信息。

可选地，所述读写设备还包括电源管理单元；

所述电源管理单元，分别与所述主控单片机单元、所述射频单元、所述发射单元以及声光指示单元连接，用于分别给所述主控单片机单元、所述射频单元、所述发射单元以及声光指示单元供电。

可选地，所述接收单元还包括接收单元芯片以及通用异步收发传输器UART接口；

所述接收单元，具体用于：将所述接收天线接收的所述标签信息经过所述接收单元芯片的处理后，通过所述UART接口传输给所述终端设备。

可选地，所述主控单片机单元、射频单元、发射单元、通信接口单元、功能按键单元、声光指示单元以及电源管理单元封装在第一电路板上；

所述接收单元封装在第二电路板上。

本实用新型中，通过在读写设备中增设发射单元和接收单元，可以将读取到的电子标签的标签信息通过无线通信的方式传递给接收单元，接收单元与终端设备连接，进而可以将来自发送单元的标签信息发送给该终端设备，以使终端设备实现对电子标签的查询等操作。并且，发射单元采用的发射频率与接收单元采用的接收频率均在特高频段内，能够支持无线信号的远距离传输，可以将读写设备读取到的标签信息发送给距离较远的终端设备，尽可能地满足了远距离读写操作的需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于RFID技术的读写设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的又一基于RFID技术的读写设备的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的读写设备内部射频单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的，技术方案和优点更加清楚，以下列举实施例对本实用新型作进一步详细说明。

请参考图1所示，为本实用新型实施例提供的基于RFID技术的读写设备的结构示意图。该读写设备100，包括：主控单片机单元110、射频单元120、发射单元130和接收单元140；主控单片机单元110分别与射频单元120和发射单元130连接，接收单元140可以与终端设备连接，发射单元130和接收单元140之间通过无线信号进行通信。需要说明的是，图1中采用无线信号进行通信的单元之间用虚线标注，通过有线方式连接的单元之间用实线标注。

其中，所述发射单元130包括发射天线，所述接收单元140包括接收天线，所述发射天线采用的发射频率与所述接收天线采用的接收频率为同一频率，且所述频率在特高频段内。其中，特高频(Ultra High Frequency，UHF)是指频率为300～3000MHz，波长在1m～1dm的无线电波。

本实用新型实施例中，所述发射天线的发射频率和所述接收天线的接收频率可以采用433MHz。433MHz具备抗干扰强、支持各种点对点、一点对多点的无线数据通讯方式等特点，当发射天线的发射功率满足一定条件时，能够支持无线信号的远距离传输。

其中，所述射频单元120中包括RF天线，所述RF天线可以向电子标签发射射频信号，也可以接收来自电子标签的信号。本实用新型实施例中，RF天线的发射频率和接收频率可以采用UHF频段内的任一频率，也可以采用小于300MHz的频率，可以根据实际需求进行配置。

具体实施时，主控单片机单元110，可以控制射频单元120通过RF天线向电子标签发送射频信号、以及控制射频单元120通过RF天线接收电子标签发送的标签信息；

主控单片机单元110可以控制发送单元130通过发射天线发送标签信息；

接收单元140，可以通过接收天线接收来自发送单元130的标签信息并发送给所述终端设备。

本实用新型中，通过在读写设备中增设发射单元和接收单元，可以将读取到的电子标签的标签信息通过无线通信的方式传递给接收单元，接收单元与终端设备连接，进而可以将来自发送单元的标签信息发送给该终端设备，以使终端设备实现对电子标签的查询等操作。并且，发射单元采用的发射频率与接收单元采用的接收频率均在特高频段内，能够支持无线信号的远距离传输，可以将读写设备读取到的标签信息发送给距离较远的终端设备，尽可能地满足了远距离读写操作的需求。

进一步地，本实用新型提供的基于RFID的读写设备中还可以包括其它单元，具体可参见图2所示，该读写设备100中还可以包括通信接口单元150、功能按键单元160、声光指示单元170、电源管理单元180等。

其中，主控单片机单元110、射频单元120、发射单元130、通信接口单元150、功能按键单元160、声光指示单元170以及电源管理单元180可以封装在第一电路板210上；接收单元140可以封装在第二电路板220上。

其中，通信接口单元150、功能按键单元160、声光指示单元170、电源管理单元180均与主控单片机单元110连接，可以在主控单片机单元110的控制下执行相应的操作。

并且，电源管理单元180还可以与射频单元120、发射单元130以及声光指示单元170连接，分别为与自身连接的各单元供电。

下面，对读写设备100中包含的各个单元的功能进行具体介绍。

(1)通信接口单元150

通信接口单元150中主要包括通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口，与主控单片机单元110连接。读写设备100可以通过USB接口与PC机或其它外接设备连接，在主控单片机单元110的控制下，可以实现读写设备100与外接设备进行通讯，以便外接设备对本读写设备100进行配置和数据提取等操作。并且，还可以通过通信接口单元150的USB接口为电源管理单元180的电池进行充电。

(2)功能按键单元160

功能按键单元160中可以包括开关机按键和读卡按键等，可以与主控单片机单元110连接。具体的，主控单片机单元110在检测到功能按键单元160的开关机按键被触发时，可以控制读写设备100开机或关机；主控单片机单元110在检测到功能按键单元160的读卡按键被触发时，控制射频单元120通过RF天线向电子标签发送射频信号。

(3)声光指示单元170

声光指示单元170中可以包括电源指示灯、射频指示灯以及蜂鸣器等。声光指示单元170与主控单片机单元110连接。

主控单片机单元110可以根据读写设备100当前的电量状态，控制电源指示灯点亮或者熄灭。具体的，电源指示灯可以为能够双色显示的指示灯。例如，电源指示灯为红黄双色灯，那么，当读写设备100电量充足时，主控单片机单元110可以控制电源指示灯的红灯保持点亮状态，当读写设备100电量欠缺时，主控单片机单元110可以控制电源指示灯的红灯为闪烁状态，当读写设备100充电过程中，主控单片机单元110可以控制电源指示灯的黄灯为保持点亮状态。当然，实际应用时，也可以采用任意双色灯表征读写设备100的电量状态，本实用新型中不再一一列举。

主控单片机单元110可以在控制射频单元120通过RF天线向电子标签发送射频信号、以及控制射频单元120通过RF天线接收电子标签发送的标签信息的过程中，控制射频指示灯保持点亮状态。例如，射频指示灯为绿色灯，那么，在读写设备100上电时，主控单片机单元110可以控制射频指示灯点亮一下，然后熄灭，在主控单片机单元110检测到读卡按键被触发，也就是控制射频单元120通过RF天线向电子标签发送射频信号的过程中，主控单片机单元110可以控制射频指示灯保持点亮状态，直至确定读卡过程结束，也就是确定射频单元120已接收电子标签发送的标签信息时，控制射频指示灯熄灭。当然，实际应用时，也可以在其它场景下控制射频指示灯点亮或熄灭，比如，确定读写设备100处于待机状态时，射频指示灯熄灭等，这里不再一一列举。

主控单片机单元110也可以在确定标签信息接收成功后，控制蜂鸣器发出用于指示读卡操作成功的提示音。

此外，声光指示单元170中还可以包括通信指示灯，主控单片机单元110在控制发送单元130通过发射天线发送标签信息的过程中，可以控制通信指示灯保持点亮或闪烁状态等，以提示用户正在向终端设备上传标签信息等。

(4)射频单元120

射频单元120可以包括射频芯片310、功率放大器320、滤波器330、收发转换器340以及RF天线350，具体连接关系可参见图3所示。

射频芯片310可以采用收发一体的Indy R2000芯片，以减小读写设备100的尺寸。射频芯片310可以在主控单片机单元110的控制下，生成射频信号。射频芯片310与功率放大器320连接，可以将生成的射频信号发送给功率放大器320。

功率放大器320，分别与射频芯片310和滤波器330连接，可以对来自所射频芯片320的射频信号进行功率放大处理后，发送给滤波器330。所述功率放大器320可以采用功放芯片RF5110GDS。

滤波器330，分别与功率放大器320和收发转换器340连接，可以对来自功率放大器320的射频信号进行滤波处理后，发送给收发转换器34。

收发转换器340，也可以为耦合器，分别与滤波器330、RF天线350以及射频芯片310连接，可以将接收的来自滤波器330的射频信号发送给RF天线350，还可以将接收的来自RF天线350的标签信息发送给射频芯片310。射频芯片310可以对接收的标签信息进行混频、AD转换等处理后再传输给主控单片机单元110。

RF天线350可以采用尺寸较小的片式贴片天线，如AN1603-916等，RF天线350的增益可以设置为0dB左右，以满足远距离的读卡需求。

此外，射频单元120还包括功率检测器360，功率检测器360可以分别与收发转换器340和射频芯片310连接，可以检测收发转换器340发送给RF天线350的射频信号的发射功率，并在确定发射功率与预设值不相符时，向射频芯片310发送用于指示发送功率异常的指示信息，进而射频芯片310通过调整功率放大器320的增益来调整发送功率。

(5)电源管理单元180

电源管理单元180在为读写设备100中的其它单元供电时，可以采用锂电池直流供电，输入电压为3.7V，电量700mAh。具体的，电源管理单元包括电压转换芯片，可以将输入电压分别转化为3.3V、1.8V电压，其中，为主控单片机单元110供电时可以采用3.3V电压，为射频单元120供电时可以采用3.3V、1.8V电压，为发送单元130、声光指示单元170供电时可以采用3.3V电压。

其中，主控单片机单元110可以在读写设备100上电之后，立即启动工作，其它单元可以在主控单片机单元110的控制下有选择的启动工作，以降低功耗。

(6)发射单元130

发射单元130包括发射单元芯片、发射天线以及通用异步收发传输器(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，UART)口。发射单元芯片可以采用带有微控制单元(Micro controller Unit，MCU)和存储功能的低功耗芯片。发射天线可以采用性能稳定的片式贴片天线，如AN1605-433。

具体的，发射单元130对读写设备100读取到的标签信息进行数据处理后，通过发射频率为433MHz的发射天线发射出去，与外部接收单元140进行数据传递。并且，主控单片机单元110可以通过UART接口对发送单元130进行控制和数据通讯工作，还可以控制发送单元130的开断。

(7)接收单元140

接收单元140包括接收单元芯片、UART接口以及接收天线。接收单元芯片也可以采用带有MCU和存储功能的低功耗芯片。接收天线可以采用433MHz的橡胶天线。

具体的，接收单元140可以与终端设备通过UART接口连接，接收天线接收读写设备100读取的标签信息，可以通过UART接口发送给终端设备。

结合以上内容，本实用新型提供的读写设备，通过在读写设备中增设发射单元和接收单元，可以将读取到的电子标签的标签信息通过无线通信的方式传递给接收单元，接收单元与终端设备连接，进而可以将来自发送单元的标签信息发送给该终端设备，以使终端设备实现对电子标签的查询等操作。并且，发射单元采用的发射频率与接收单元采用的接收频率均在特高频段内，能够支持无线信号的远距离传输，可以将读写设备读取到的标签信息发送给距离较远的终端设备，尽可能地满足了远距离读写操作的需求。并且，该读写设备不仅可以通过特高频发射天线与外部接收单元进行数据传输，实现远距离通信，还可以通过内置的通信接口单元与外接设备连接，实现近距离通信，能够使外接设备对读写设备进行配置以及采集读写设备读取的标签信息等。另外，本申请实施例提供的读写设备，当功能按键单元的读卡按键被触发时，还可以从多个电子标签中读取标签信息，具备读写速度快、识别率高的特点。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于无线射频识别技术的读写设备，其特征在于，包括：主控单片机单元、射频单元、发射单元和接收单元；所述射频单元包括无线射频RF天线，所述发射单元包括发射天线，所述接收单元包括接收天线，所述发射天线采用的发射频率与所述接收天线采用的接收频率为同一频率，且所述频率在特高频段内；

所述主控单片机单元，与所述射频单元连接，用于控制所述射频单元通过所述RF天线向电子标签发送射频信号、以及控制所述射频单元通过所述RF天线接收所述电子标签发送的标签信息；

所述主控单片机单元，与所述发射单元连接，用于控制所述发射单元通过所述发射天线发送所述标签信息；

所述接收单元，与终端设备连接，用于通过所述接收天线接收所述标签信息并发送给所述终端设备。

2.如权利要求1所述的读写设备，其特征在于，所述发射天线的发射频率和所述接收天线的接收频率为433MHz。

3.如权利要求1所述的读写设备，其特征在于，所述读写设备还包括通信接口单元；所述读写设备通过所述通信接口单元连接外接设备。

4.如权利要求1所述的读写设备，其特征在于，所述读写设备还包括功能按键单元，所述功能按键单元包括开关机按键和读卡按键；

所述主控单片机单元，与所述功能按键单元连接，用于在检测到所述功能按键单元的开关机按键被触发时，控制所述读写设备开机或关机；

在检测到所述功能按键单元的读卡按键被触发时，控制所述射频单元通过所述RF天线向电子标签发送射频信号。

5.如权利要求1所述的读写设备，其特征在于，所述读写设备还包括声光指示单元，所述声光指示单元包括电源指示灯、射频指示灯以及蜂鸣器；

所述主控单片机单元，与所述声光指示单元连接，用于：

根据所述读写设备当前的电量状态，控制所述电源指示灯点亮或者熄灭；

在控制所述射频单元通过所述RF天线向电子标签发送射频信号、以及控制所述射频单元通过所述RF天线接收所述电子标签发送的标签信息的过程中，控制所述射频指示灯保持点亮状态；

在确定所述标签信息接收成功后，控制所述蜂鸣器发出用于指示读卡操作成功的提示音。

6.如权利要求1所述的读写设备，其特征在于，所述射频单元还包括射频芯片、功率放大器、滤波器、收发转换器；

所述射频芯片，与所述功率放大器连接，用于在所述主控单片机单元的控制下，生成射频信号并发送给所述功率放大器；

所述功率放大器，分别与所述射频芯片和所述滤波器连接，用于对来自所述射频芯片的射频信号进行功率放大处理后，发送给所述滤波器；

所述滤波器，分别与所述功率放大器和所述收发转换器连接，用于对来自所述功率放大器的射频信号进行滤波处理后，发送给所述收发转换器；

所述收发转换器，分别与所述滤波器、所述RF天线以及所述射频芯片连接，用于将接收的来自所述滤波器的射频信号发送给所述RF天线；并，将接收的来自RF天线的所述标签信息发送给所述射频芯片。

7.如权利要求6所述的读写设备，其特征在于，所述射频单元还包括功率检测器；

所述功率检测器，分别与所述收发转换器和所述射频芯片连接，用于检测所述收发转换器发送给所述RF天线的所述射频信号的发射功率，并在确定所述发射功率与预设值不相符时，向所述射频芯片发送用于指示所述发射功率异常的指示信息。

8.如权利要求1所述的读写设备，其特征在于，所述读写设备还包括电源管理单元；

所述电源管理单元，分别与所述主控单片机单元、所述射频单元、所述发射单元以及声光指示单元连接，用于分别给所述主控单片机单元、所述射频单元、所述发射单元以及声光指示单元供电。

9.如权利要求1所述的读写设备，其特征在于，所述接收单元还包括接收单元芯片以及通用异步收发传输器UART接口；

所述接收单元，具体用于：将所述接收天线接收的所述标签信息经过所述接收单元芯片的处理后，通过所述UART接口传输给所述终端设备。

10.如权利要求1～8任一所述的读写设备，其特征在于，所述主控单片机单元、射频单元、发射单元、通信接口单元、功能按键单元、声光指示单元以及电源管理单元封装在第一电路板上；

所述接收单元封装在第二电路板上。