CN211015883U - 多导联nfc数据采集传输装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多导联NFC数据采集传输装置和系统，涉及无线通信技术领域，该装置包括：射频模块、处理器模块、和通信模块；处理器模块与射频模块连接，用于控制射频模块，将单路射频信号切换为多路射频信号；射频模块与多个NFC线圈连接，用于读取多个电子标签；通信模块与处理器模块连接，用于传输多个电子标签对应的信息，降低了应用的局限性，提高了传输效率。

Description

多导联NFC数据采集传输装置和系统

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其是一种多导联NFC数据采集传输装置和系统。

背景技术

近场无线通信技术(Near Field Communication，NFC)是在非接触式射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术的基础上，结合无线互连技术研发而成，为电子产品提供了一种十分安全快捷的通信方式。NFC在生活中应用广泛，例如在公交卡、门禁卡、身份认证、电子票务等技术领域通常采用NFC读卡器模式。

现有的NFC读卡器技术方案包括读卡线圈，实际应用中，读卡线圈多数附着在主电路板上，例如公交刷卡器、门禁刷卡器、身份证刷卡器等，因此存在应用场景有限的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种，以解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种多导联NFC数据采集传输装置，该装置包括：射频模块、处理器模块和通信模块；处理器模块与射频模块连接，用于控制射频模块，将单路射频信号切换为多路射频信号；射频模块与多个NFC线圈连接，用于读取多个电子标签；通信模块与处理器模块连接，用于传输多个电子标签对应的信息。

在可能的实施方式中，射频模块包括：射频匹配电路、射频切换电路和射频芯片；射频芯片用于提供近场无线通信功能；射频切换电路用于切换不同线路的射频信号。

在可能的实施方式中，射频切换电路包括：继电器M1、继电器M2、三极管N1和三极管N2；继电器M1与继电器M2连接，继电器M1、继电器M2分别与三极管N1、三极管N2连接。

在可能的实施方式中，继电器M1和继电器M2用于连接多个射频电路。

在可能的实施方式中，该装置还包括：显示模块，显示模块与处理器模块连接，用于显示电子标签对应的信息。

在可能的实施方式中，该装置还包括：电源系统，电源系统与传输装置相连，并为传输装置供电。

在可能的实施方式中，该装置还包括：稳压芯片和存储芯片；稳压芯片用于提供稳定电压；存储芯片与处理器模块连接，用于存储数据信息。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种多导联NFC数据采集传输系统，该系统包括多个NFC线圈和上述第一方面提供的任意一种装置，装置安装在PCB上，PCB包括：USB接口和USB转串口芯片，USB接口和USB转串口芯片用于连接终端设备，并与终端设备进行数据传输。

在可能的实施方式中，PCB还包括：第一定位孔和第二定位孔，第一定位孔用于固定PCB；第二定位孔用于固定显示屏。

在可能的实施方式中，NFC线圈包括线圈主体和线圈天线，线圈天线包括线圈天线阻抗匹配电路和线圈天线射频电路；传输装置通过同轴线缆与NFC线圈连接。

本申请实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供了一种多导联NFC数据采集传输装置和系统，该装置包括：射频模块、处理器模块、和通信模块；处理器模块与射频模块连接，用于控制射频模块，将单路射频信号切换为多路射频信号；射频模块与多个NFC线圈连接，用于读取多个电子标签；通信模块与处理器模块连接，用于传输多个电子标签对应的信息，降低了应用的局限性，提高了传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种现有的NFC读卡器装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种多导联NFC数据采集传输装置结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种射频切换电路原理示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种PCB裸板线示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种NFC线圈结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种多导联NFC数据采集传输系统连接图；

图7为本实用新型实施例提供的一种多导联NFC数据采集传输系统结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

基于FRID技术的近场无线通信技术NFC兼容ISO14443，ISO15693和Felica标准，其数据传输距离通常在10CM以内。通常NFC的应用场景有：点对点通信模式、读卡器模式和NFC卡模拟模式。NFC在生活中应用广泛，例如在公交卡、门禁卡、身份认证、电子票务等技术领域通常采用NFC读卡器模式，现有的NFC读卡器装置如图1所示：由电子标签101，读卡线圈102，处理器103，显示器104，电源系统105组成。

然而在实际应用中，读卡器线圈多数附着在主电路板上(如：门禁刷卡器，公交刷卡器，身份证刷卡器等)，如此在一些特殊应用场景中使用受到限制；读卡器多为单机工作模式(如门禁卡刷卡器)，或者通过线缆与上位机进行通信(如身份证刷卡器通过线缆与电脑进行数据交互)，这就为一些特殊场景中的应用带来不便。

为了缓解现有NFC技术进行数据采集传输的局限性，本申请实施例提供了一种多导联NFC数据采集传输装置和系统。为了便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例提供的一种多导联NFC数据采集传输装置进行详细介绍。

参见图2所示的一种多导联NFC数据采集传输装置结构示意图，该多导联NFC数据采集传输装置包括：射频模块211、处理器模块210和通信模块207；处理器模块210与射频模块211连接，用于控制射频模块211，将单路射频信号切换为多路射频信号；射频模块211与多个NFC线圈连接，用于读取多个电子标签；通信模块207与处理器模块210连接，用于传输多个电子标签对应的信息。

其中，处理器模块可以包括作为中央控制芯片的主控芯片，该主控芯片的型号可以是STM32F103C8T6。通信模块可以是LORA通信模块，可以将电子标签对应的信息进行远距离无线传播，如果在终端设备(如计算机等)安装LORA接收设备，则可以将电子标签对应的信息无线传输至终端设备，从而实现电子标签信息集成化。

在一些实施例中，射频模块包括：射频匹配电路、射频切换电路和射频芯片；射频芯片用于提供近场无线通信功能；射频切换电路用于切换不同线路的射频信号。

其中，射频芯片的型号可以是CLRC66303型，主要用于提供NFC功能；射频匹配电路可以用于匹配射频芯片外围的射频电路，从而使NFC信号稳定传输。射频切换电路用于实现射频信号不同线路的切换，射频信号线路的设置可以为多个，满足与NFC线圈的数量相等即可。

进一步的，NFC线圈包括线圈主体和线圈天线，线圈天线包括线圈天线阻抗匹配电路和线圈天线射频电路。

其中，NFC线圈的数量与射频信号线路的数量一致，在本实施例中可以选择三个NFC线圈和三路射频信号，射频模块与三个NFC线圈连接轮流读取三个电子标签对应的信息，提高了NFC数据采集传输装置的运行效率，增加了NFC测量的灵活性。需要明说的是，线圈数与射频信号线路的数量可以根据实际应用场景增加或减少，不限于三个。

在一些实施例中，射频切换电路包括：继电器M1、继电器M2、三极管N1和三极管N2；继电器M1与继电器M2连接，继电器M1、继电器M2分别与三极管N1、三极管N2连接。

在一些实施例中，继电器M1和继电器M2用于连接多个射频电路。

其中，继电器的型号可以是AXICOM，三极管可以是使S8050。参见图3所示的一个具体的示例，该电路包括：继电器M1、继电器M2、三极管N1和三极管N2。

继电器M1中引脚(6.1)接5V电压，引脚(6.2)接线圈天线1射频电路，引脚(6.3)接继电器M1射频信号，引脚(6.4)接继电器M2中引脚(6.11)，引脚(6.5)接三极管N1的集电极，引脚(6.6)接接线圈天线1射频电路，引脚(6.7)接继电器M1射频信号，引脚(6.8)接继电器M2中引脚(6.15)。

继电器M2中引脚(6.9)接5V电压，引脚(6.10)接线圈天线2射频电路，引脚(6.11)接继电器M1中引脚(6.4)，引脚(6.12)接线圈天线3射频电路，引脚(6.13)接三极管N2的集电极，引脚(6.14)接接线圈天线2射频电路，引脚(6.15)接继电器M1中引脚(6.8)，引脚(6.16)接线圈天线3射频电路。

当引脚(6.17)设置低电平时，CLRC66303射频电路与线圈天线1射频电路导通；当引脚(6.17)设置高电平时，引脚(6.18)设置低电平，CLRC66303射频电路与线圈天线2射频电路导通；当引脚(6.17)设置高电平，引脚(6.18)设置高电平时，CLRC66303射频电路与线圈天线3射频电路导通。

在一些实施例中，该装置还包括：显示模块，显示模块与处理器模块连接，用于显示电子标签对应的信息。其中，显示模块可是有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，OLED)屏幕。

在一些实施例中，该装置还包括：电源系统，电源系统与传输装置相连，并为传输装置供电。

在一些实施例中，该装置还包括：稳压芯片和存储芯片；稳压芯片用于提供稳定电压；存储芯片与处理器模块连接，用于存储数据信息。其中，稳压芯片的型号可以是ME6207；存储芯片可以是E2RROM存储芯片。

本申请实施例提供的一种多导联NFC数据采集传输装置包括：射频模块、处理器模块、和通信模块；处理器模块与射频模块连接，用于控制射频模块，将单路射频信号切换为多路射频信号；射频模块与多个NFC线圈连接，用于读取多个电子标签；通信模块与处理器模块连接，用于传输多个电子标签对应的信息，降低了应用的局限性，提高了传输效率。

本申请实施例还提供了一种多导联NFC数据采集传输系统，该系统包括多个NFC线圈和上述第一方面提供的任意一种装置，装置安装在PCB上，PCB包括：USB接口和USB转串口芯片，USB接口和USB转串口芯片用于连接终端设备，并与终端设备进行数据传输。

其中，PCB可以是1mm厚的FR-4板材，过孔盖油，焊盘无铅喷锡，铜厚(内/外)1oz/1oz。

在一些实施例中，PCB还包括：第一定位孔和第二定位孔，第一定位孔用于固定PCB；第二定位孔用于固定显示屏。

具体示例如图4的一种PCB裸板线示意图所示，该PCB包括：同轴线外接插孔401、NFC射频匹配电路402、射频切换电路403、PCB板定位孔404、0.96寸OLED屏幕定位孔405、CLRC66303射频芯片406、LORA通信模块407、STM32F103C8T6主控芯片408、按键409、E2RROM存储芯片410、CH340G型USB转串口芯片411、ME6207稳压芯片412和USB接口413。图中标出部件为主要部件的名称，其外围电路通过各芯片的手册可查，在此不做说明。

其工作原理如下：通过USB接口413和USB转串口芯片CH340G411可实现装置与PC端之间进行数据交换。稳压芯片ME6207412给电路提供稳定电压。按键409用于后期操作。E2RROM存储芯片410用于存储关键数据。LORA通信模块407主要提供远距离无线通信，将测量的数据发送出去。主控芯片STM32F103C8T6408为中央控制芯片。0.96寸OLED屏幕定位孔405可安装0.96寸OLED屏幕。PCB板定位孔404用于固定PCB板。射频芯片CLRC66303406用于提供NFC功能。射频切换电路403用于实现射频信号不同线路切换。NFC射频匹配电路402部分用于匹配CLRC66303的外围射频电路，以达到NFC信号的稳定传输。同轴线外接插孔401用于将NFC信号通过同轴线输出到线圈天线上。

在一些实施例中，NFC线圈包括线圈主体和线圈天线，线圈天线包括线圈天线阻抗匹配电路和线圈天线射频电路；传输装置通过同轴线缆与NFC线圈连接。

具体示例如图5和图6所示，图5所示的NFC线圈包括线圈主体501、线圈天线阻抗匹配电路502和天线连接焊盘503。参见图6，同轴线缆601连接传输装置与线圈天线。通过射频切换电路，将射频芯片CLRC66303406提供的射频信号分别切换到射频天线，使得NFC天线测量更加灵活。与此同时，通过增加SX1278无线传输模块，实现了设备信号的远距离无线传输。

本申请实施例提供的一种多导联NFC数据采集传输系统包括：多个NFC线圈和上述实施例提供的任意一种装置，装置安装在PCB上，PCB包括：USB接口和USB转串口芯片，USB接口和USB转串口芯片用于连接终端设备，并与终端设备进行数据传输，该系统能够降低NFC数据采集传输应用场景的局限性，提高传输效率。

参见图7所示的一个具体示例，一种三导联NFC数据采集传输系统包括：读卡线圈1，读卡线圈2，读卡线圈3，射频切换电路701，处理器702，LORA通信模块703，显示界面704，电源系统705。该系统首先通过处理器702控制射频切换电路701，将单路射频信号变成三路可控射频信号，并通过同轴线缆将三路射频信号分别引出到读卡线圈1、读卡线圈2、读卡线圈3，使得设备可轮流读取电子标签1、电子标签2、电子标签3，很大程度上提高了设备运行效率，并使得NFC测量灵活多变。该系统通过LORA通信模块703，可将电子标签的信息进行远距离无线传播。如果在PC端706安装LORA接收设备，即可将NFC电子标签信息无线传输到PC端，从而实现电子标签信息集成化。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种多导联NFC数据采集传输装置，其特征在于，包括：射频模块、处理器模块和通信模块；

所述处理器模块与所述射频模块连接，用于控制所述射频模块，将单路射频信号切换为多路射频信号；

所述射频模块与多个NFC线圈连接，用于读取多个电子标签；

所述通信模块与所述处理器模块连接，用于传输多个所述电子标签对应的信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射频模块包括：射频匹配电路、射频切换电路和射频芯片；所述射频芯片用于提供近场无线通信功能；所述射频切换电路用于切换不同线路的射频信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述射频切换电路包括：继电器M1、继电器M2、三极管N1和三极管N2；所述继电器M1与所述继电器M2连接，所述继电器M1、所述继电器M2分别与所述三极管N1、所述三极管N2连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述继电器M1和所述继电器M2用于连接多个射频电路。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：显示模块，所述显示模块与所述处理器模块连接，用于显示所述电子标签对应的信息。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：电源系统，所述电源系统与所述传输装置相连，并为所述传输装置供电。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：稳压芯片和存储芯片；所述稳压芯片用于提供稳定电压；所述存储芯片与所述处理器模块连接，用于存储数据信息。

8.一种多导联NFC数据采集传输系统，其特征在于，包括多个NFC线圈和权利要求1～7任一项所述的装置；

所述装置安装在PCB上，所述PCB包括：USB接口和USB转串口芯片，所述USB接口和所述USB转串口芯片用于连接终端设备，并与所述终端设备进行数据传输。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述PCB还包括：第一定位孔和第二定位孔，所述第一定位孔用于固定所述PCB；所述第二定位孔用于固定显示屏。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述NFC线圈包括线圈主体和线圈天线，所述线圈天线包括线圈天线阻抗匹配电路和线圈天线射频电路；所述传输装置通过同轴线缆与所述NFC线圈连接。

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