专利名称：动物电子标识远距离感应放大装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微电子以及通讯技术领域，具体地说，涉及一种动物电子 标识远距离感应放大装置。
背景技术：
最常用的识别动物身份的方法是通过耳朵标签、刺青、印记等显性标记配 合人工录入数据来实现。这类方法的优点是直观和成本低廉，其最大缺点是无 法满足和适应现代化农业管理的要求。随着身份电子识别技术的实用化并广泛 应用，电子身份自动识别系统展现了它强大的发展潜力，可以实现对动物词养、 疾病检测或管理等方面的控制。目前普遍采用的动物电子标识的是按照IS011784、 11785技术标准的而确 定，通讯频率为134.2KHz。使用该频率段的电子标识(RFID)产品通常是植 入动物体内或者是外挂在动物身上的，由于受自身属性制约，它们感应距离都 比较近，这一特性也制约了动物电子标识的应用。例如在对猛禽等动物进行识 别时，由于需要较近的距离(通常只有几厘米)才能进行识别，使得除了动物 的饲养人员或者主人以外的其他人员很难单独进行操作，大大加剧的识别的困 难。中国专利申请CN200510093641.7提供了一种畜类动物电子身份识别装 置，由一计算机通过局域网设备与至少一个阅读器连接，和至少一个应答器组 成；其特征在于，所述应答器，包括 一用于控制红外发射器发射数据、管理 应答器省电方式的微控制器； 一启动信号接收器，与所述微控制器连接； 一用 于向所述阅读器发送身份识别信息的红外发射器，与所述微控制器连接； 一用 于为该应答器提供电源的电池；所述微控制器为低功耗微控制器，掉电方式下电流为UA级；所述阅读器，包括 一用于控制启动信号电路和接收身份编码信息，并通过网络接口设备上传给计算机的微控制器； 一用于检测由所述应答器发送的身份编码信息并传输给微控制器的红外接收器，与所述微控制器连接； 一用于向所述应答器发送启动信号的启动信号发射器，与所述微控制器连 接； 一网络接口，与所述微控制器连接； 一用于为该阅读器提供电源的电源电路。其结构复杂，且识别距离也受很大的限制。 实用新型内容本实用新型的目的是提供一种动物电子标识远距离感应放大装置，以将佩 带于植入或外挂以及安置有电子标识的动物身上，且接近于植入或外挂以及安 置有电子标识的部位，利用本放大装置的感应功能，将动物植入或外挂以及安 置的电子标识内的信息通过短程无线技术进行转发。本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现一种动物电子标识远距离感应放大装置，其特征在于，包括一将整个装置固定在动物身上的固定件；设置在固定件中的主控芯片；设置在固定件中与主控芯片连接的动物电子标识读取模块； 设置在固定件中与主控芯片连接的传输识别的动物信息的无线数据传输 模块；设置在固定件中与主控芯片连接为装置供电的电源模块。本实用新型中，所述固定件包括一带体，带体两端设有锁扣机构，以便于 将整个装置固定在动物身上，所述锁扣机构包括锁头和锁扣，感应装置的其他 部件均设置在锁头中，锁头还上设有接通和断开电源模块的开关。所述无线数据传输模块可以是通过ZigBee、 UWB、 Wi-Fi、蓝牙或者NFC 方式进行数据传送的模块。所述主控芯片上还连接有显示模块和蜂鸣器，以完成充电状态指示，阅读 电子标识状态指示，和短程无线通信过程状态指示功能。本实用新型的动物电子标识远距离感应放大装置本装置具备符合 IS011784、 IS011785标准的通用动物电子标识阅读性能,可以读出电子标识信 息数据，并且能够在装置中保存，阅读标识的最大距离可达70mm。并能和手持无线设备进行双向数据通信，通信的距离为10—50米，通信 速率9.6Kbps，本装置自身有编号、密码，并可以和标识进行匹配设定，一次的通信时间在2秒，快速方便。在和具体的动物电子标识结合后具有防止冲撞的功能，手持设备可以在有 效范围内可依次访问多个装置，阅读不同电子标识的信息内容。通过完整的协 议可以快速正确的读取识别不同电子标识，并且可以保证通讯过程中的数据安 全，并且做到了一芯一密的高安全防护。
图1为本实用新型装置结构示意图。图2为本实用新型固定件结构示意图。图3为本实用新型主控芯片的电路原理图。图4为本实用新型动物电子标识读取模块电路原理图。图5为本实用新型无线数据传输模块的电路原理图。图6为本实用新型电源模块的电路原理图。图7为本实用新型显示模块电路原理图。图8为本实用新型蜂鸣器电路原理图。图9为本实用新型使用的短程通信芯片nRF401芯片内部结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白 了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图l、图2所示， 一种动物电子标识远距离感应放大装置，包括一固定 件，其将整个感应放大装置固定在动物身上的，固定件中设有主控芯片、动物 电子标识读取模块、无线数据传输模块、电源模块。本实施例中，固定件包括一带体l，带体1两端采用锁扣开关进行开关进 行固定，锁扣开关包括锁头2和锁扣3，主控芯片、动物电子标识读取模块、 无线数据传输模块和电源模块均设置在锁头2中，锁头2上还设有开锁开关4， 锁扣3锁定在锁头2中时，电源模块即对整个装置供电，将锁扣3从锁头中取 出，电源模块即停止供电，因此只有将本装置佩戴在动物身体才能进行识别， 当本装置离开动物身体后将自动断电，存储在本装置内存数据区域的数据将失效，通讯的功能也将关闭。可以理解的是，本实施例中仅是示意性的采用了带 体加锁扣方式的固定件，固定件的类型可以是多种多样的，由于固定件不是本 实用新型最主要的部分，在此也不再累述。注射或外挂安置的动物电子标识(RFID)，可在134.2kHZ的工作频率下 和本实用新型的感应放大装置交换信息，电子标识内的信息数据存储到了本装 置的内存中，本装置在公共频段与手持机具进行短程通讯，并双向交换数据。 使得原本只能在数厘米内进行动物识别的方式，扩大到了数十米，使得操作人 员不需靠近动物就能够读取到动物身上电子标识的信息内容，非常方便，扩大 了应用的领域。参见图3，本实施中主控芯片采用MEGA161，其为高性能低功耗RISC结 构，130条指令大多数为单指令周期，32个8位通用工作寄存器，工作在 8MHz时具有8MIPS的性能，只需两个时钟的乘法器；数据和非易失性程序 内存，16K字节的在线可编程FLASH擦除次数1000次，1K字节数据存储器， 512字节在线可编程EEPROM寿命100000次；程序加密位，具有独立加密 位的BOOT代码区； 一个可预分频具有比较捕捉和两个8/9/10位PWM功能 的16位，定时器/计数器，主/从SPI接口，片内模拟比较器；上电复位和可 编程的电源检测，省电功能，有工作模式、空闲模式、掉电模式；工作电压， 2.7V-5.5V。根据主控芯片的特点，利用AD 口和普通的IO 口即可完成电源的管理功能。主控芯片里面有EEPROM，并且有独立的程序区域加密和BOOT区域加 密，可以将设置数据保存到芯片中，做到数据的保存功能，并且安全性能得到 保障。参见图4，动物电子标识读取模块可阅读符合IS011784和ISOU785格式 的电子标识，采用RFID基站芯片U2270B，其CFE脚连接主控芯片MEGA161 的(INTI) PD3脚，Output脚连接主控芯片MEGA161的40脚PB0，输入脉 冲经MEGA161进行BIPHASE解码后得到符合ISO 11785标准的数据。保持 工作点控制KEEP—WORK—POINT,连接到MEGAR161的44脚PB4上，编码、 解码程序可以通过控制本信号线，使工作点得到保持，有效读取芯片的快速返回的数据，本控制线在对芯片写入的过程中起到重要的作用。RFID基站芯片 U2270B内部集成了能量传输线路给射频卡芯片提供工作电源，还集成了信号 放大和天线驱动线路完成与射频卡之间的信号发送与接收。它只需少量的外围 驱动电路即可完成读写射频卡及与微控制器通讯的功能，此外该芯片还具有省 电工作模式和多种供电方式可选，以适应不同应用环境的需要。本芯片的载波 频率范围100KHz-150KHz;完成为RF场提供能量和提供AM信号的功能，读 写距离可达70 — 100mm。无线数据传输模块可以通过ZigBee、 UWB、 Wi-Fi、蓝牙或者NFC方式 进行数据传送，本实施例只是采取了一种示例性的方式进行进行描述，并不是 对本实用新型的限制。本实施例中，无线数据传输模块基于单片射频收发芯片 nRF401芯，工作频率为国际通用的数传频段，可以在433.92/434.33MHz;是 一个为433MHz ISM频段设计的单片UHF无线收发芯片，满足欧洲电信工业 标准(ETSI) EN300 200-1 V1.2.1。它采用FSK调制解调技术，工作速率可达 到20K，发射功率可以调整，最大发射功率+10dBm,无需申请许可证，开阔地 的使用距离最远可达100米。nRF401的天线接口设计为差分天线，以便于使 用PCB天线，收发天线合一。无需进行初始化和配置，不需要对数据进行曼 彻斯特编码，工作电压范围可以从2.7-5V,还具待机省电模式，接收状态 250mA,待机状态仅为8uA，满足低功耗的要求。内部结构，如图9所示，可 分为发射电路、接收电路、模式和低功耗控制逻辑电路及串行接口几部分。发 射电路包含有射频率放大器、锁相环(PLL)，压控振荡器(VCO)，频率合 成器等电路。基准振荡器采用外接晶体振荡器，产生电路所需的基准频率。灵 敏度高，达到-105dBm;单片射频收发芯片nRF401的ANT1脚和ANT2脚是 接收时LNA的输入，以及发送时功率放大器的输出。参见图6、图7、图8，电源模块在主控芯片的控制下完成充电和电源的 检测，以及自动关机等功能，其使用3.6V锂充电电池供电，其与主控芯片 MEGA16的(OCIB) PD4脚、(OCIA) PD5脚和(ICP) PD6脚连接；双色 LED显示装置的红色和绿色指示灯分别连接主控芯片MEGA16的(MIS0)PD6 脚和(SCK) PB7脚，可以对充电状态和通信状态进行提示；蜂鸣器通过三极 管Q1连接MEGA16的(M0SI)PB1脚，以指示锁扣的状态转换，无线通信数据设置状态。将本信号装置佩戴在动物身上并在电子标识可以感应的范围内固定，在固 定本装置的同时，通过装置内的锁扣开关装置来触发感应电路以获取动物身上 所安置的电子标识信息，当本装置获取到电子标识信息后，将该信息存储在装 置的内存中，当手持基站发送命令，本装置会将己获取的电子标识信息从内存 中提取并发送到手持基站。手持基站即收到并显示动物身上所安置的电子标识 内的信息数据。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书 及其等效物界定。
权利要求1. 一种动物电子标识远距离感应放大装置，其特征在于，包括一将整个装置固定在动物身上的固定件；设置在固定件中的主控芯片；设置在固定件中与主控芯片连接的动物电子标识读取模块；设置在固定件中与主控芯片连接的传输识别的动物信息的无线数据传输模块；设置在固定件中与主控芯片连接为装置供电的电源模块。
2. 如权利要求1所述的动物电子标识远距离感应放大装置，其特特征在 于所述固定件包括一带体，带体两端设有包括锁头和锁扣的锁扣机构。
3. 如权利要求2所述的动物电子标识远距离感应放大装置，其特特征在 于锁头上设有接通和断开电源模块的开关。
4. 如权利要求2所述的动物电子标识远距离感应放大装置，其特特征在 于主控芯片、动物电子标识读取模块、无线数据传输模块、电源模块设置在 锁头中。
5. 如权利要求1所述的动物电子标识远距离感应放大装置，其特特征在 于所述主控芯片为MEGA161。
6. 如权利要求1所述的动物电子标识远距离感应放大装置，其特特征在 于所述动物电子标识读取模块包括RFID基站芯片U2270B和与其配合的外 围电路。
7. 如权利要求1所述的动物电子标识远距离感应放大装置，其特特征在 于所述无线数据传输模块包含通过ZigBee、 UWB、 Wi-Fi、蓝牙和NFC方 式进行数据传送的模块。
8. 如权利要求1或5所述的动物电子标识远距离感应放大装置，其特特 征在于所述主控芯片上连接有显示模块。
9. 如权利要求8所述的动物电子标识远距离感应放大装置，其特特征在 于所述显示模块为双色LED。
10. 如权利要求1或5所述的动物电子标识远距离感应放大装置，其特特 征在于所述主控芯片上连接有蜂鸣器。
专利摘要本实用新型提供一种动物电子标识远距离感应放大装置，该装置能读取植入或外挂的动物电子标识内的信息通过短程无线技术进行转发。该装置，包括一将整个装置固定在动物身上的固定件；设置在固定件中的主控芯片、动物电子标识读取模块、传输识别的动物信息的无线数据传输模块、电源模块；在固定件两端带体上设有锁扣机构；锁扣上设有控制电源模块以及控制工作状态的开关。本实用新型不需靠近动物就能够读取到动物身上电子标识的信息内容，给已经应用动物电子标识进行管理的用户提供了一个更为方便的设备来方便读取电子标识，提高了电子标识的实际使用中的便利性，在此基础上节约了人力，提高了工作的效率，提升了动物电子标识的应用价值。
文档编号G06K19/077GK201084178SQ20072007226
公开日2008年7月9日 申请日期2007年7月6日 优先权日2007年7月6日
发明者渊 薛 申请人:渊 薛