专利名称：便携式rfid查询器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物联网应用领域，具体地说，是涉及便携式RFID查询器。
背景技术：
经过多年的发展，射频识别技术(fcidio Frequency Identif ication，简称RFID) 已在防伪溯源、资产管理、仓储物流、一卡通、电子支付等行业得到了广泛的应用。RFID技术是一种非接触式的识别技术，最基本的RFID系统由标签和阅读器两部分组成，其中，标签(即Tag)由耦合元件及芯片组成，内部设有天线，用于和射频天线进行通信；阅读器(即 Reader)用于读取或写入标签信息，阅读器也设有天线，其功能主要在于在标签和阅读器之间传递射频信号。在实际应用中，将标签贴附于物体表面或个人持有，标签中记载了物体或个人的身份或特征信息。当物体或个人靠近阅读器的时候，无须接触，阅读器即可自动读出标签中保存的电子信息，进而经过通信网络传输处理后，达到对物体或个人的自动识别功能。对于RFID系统而言，不同的应用领域采用不同的频率、通信协议、读写技术来实现。而国际与国内广泛用于防伪溯源、仓储物流、供应链管理等物联网领域的则是采用 EPC技术标准，通信频率范围为860MHz-960MHz。EPC C1G2标准是EPC global基于物联网概念推出的旨在为每件物品赋予唯一标识代码的电子标签和读写器之间的空中接口通信技术标准。2005年1月，EPC C1G2提请成为IS0/IEC 18000-6C, 2006年6月正式成为 IS018000-6C标准。标准详细规定了设备的调制方案、编码、传输速度与RF接口的帧格式、 防碰撞算法、读写器到标签、标签到读写器的链路参数等。在应用方面，由于EPC标签成本低，尺寸小，识别距离远等特点，已在物流、供应链管理等重要发展领域实现了大量应用，美国沃尔玛2004年起即实施了 EPC在零售商品上的应用。在我国，除物流、供应链管理应用外，防伪溯源尤其迫切需要。食品安全问题层出不穷，假酒假烟等假冒伪劣产品泛滥成灾。公众急需一种技术或设备来对产品进行防伪溯源， 正牌商家也需要这样的设备、技术来保护自己的品牌与合法权益。我国国家与政府在各个防伪溯源项目上也提供了强有力的政策引导与支持。现在众多企业均在计划实施导入RFID 技术，EPC防伪溯源应用正处于快速成长期。但是导入RFID技术后，商品上贴了 EPC标签， 购买商品的普通用户却没有方便的查询设备进行溯源查询，从而成为企业导入RFID技术的最大障碍。到现阶段为止，用于对标签进行识别的阅读器主要包括固定式读写器和手持式读写器。其中，固定式读写器的体积庞大、成本高昂，多应用于生产线上或仓储管理中对标签信息的写入或读出；而手持式读写器大多类似于PDA，同样是体积大、成本高，且仅适合于企业的专有人员，如物流人员使用。由于可携带性与成本的限制，这两种读写器均不适合普通大众使用，也就无法达到普通大众购买商品后即时对商品进行防伪溯源的目的。目前，手机已实现了基本普及，且手机的功能越来越多，大多能直接上网。本发明涉及的便携式RFID查询器是专为推广普及防伪溯源等物联网应用，解决溯源成本高，普及难的目的而设计的。针对以上问题，缺陷或不足，本发明提出了一种低成本，小尺寸的便携式RFID读写器设计，通过蓝牙模块将读到的RFID数据传输到手机，利用手机的网络功能来进行产品的防伪溯源。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种低成本、小尺寸的易普及便携式RFID查询器，克服现有技术中溯源成本高、普及难的缺陷。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下便携式RFID查询器，包括RFID模块，分别与该RFID模块连接的RFID天线、蓝牙模块、充电控制管理电路，以及分别与该充电控制管理电路连接的电池、过流保护电路，与该过流保护电路连接的mini-USB接口，和一端与蓝牙模块连接、另一端与充电控制管理电路连接的蓝牙LD0。进一步地，所述RFID模块包括RFID读写芯片，分别与该RFID读写芯片连接的晶振、LD0、Balun和耦合器，以及分别连接该耦合器、Balun和LDO的功率放大器PA，和连接于所述耦合器上且用于与RFID天线连接的RF接口。其中，所述RFID天线为贴片天线，从而有效地减少了整个设备的尺寸。 再进一步地，所述蓝牙模块通过UART接口与RFID读写芯片连接，且其内部集成有蓝牙天线。同时，蓝牙模块采用SPP数据传输规范。更进一步地，所述充电控制管理电路内部集成有基准稳压源芯片、用于电压检测与比较的双运放电路芯片和用于压控电路开关的MOS管。充电控制管理电路的作用在于对整个电路电流供应进行控制管理，一方面，当未接电池时，充电控制管理电路可通过 mini-USB接口对整个电路供电，另一方面当电池电压过低时，对电池进行充电的同时还可对整个电路进行供电。另外，所述充电控制管理电路内还设置有电量指示LED灯和充电状态LED灯。所述RFID模块连接有RFID状态显示LED灯，而蓝牙模块则连接有蓝牙状态显示LED灯。所述过流保护电路由USB过流保护开关芯片构成，为整个电路提供过流保护。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于本实用新型的制作成本低，尺寸小，便于携带，可通过蓝牙模块将读取到的RFID 数据传输到手机，利用手机的网络功能来进行产品的防伪溯源。从而有效的弥补了市面上缺少成本低廉、容易普及的读写方案或产品的空白，克服了现有技术中溯源成本高、普及难度大的缺陷。
图1为本实用新型的电路原理框图；图2为本实用新型中RFID模块的电路原理示意图；图3为RFID读写芯片内部的基带调制解调电路的电路原理示意图；图4为RFID读写芯片内部的射频收发电路的电路原理示意图；图5为本实用新型中充电控制管理电路的电路原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例如图1所示，便携式RFID查询器，包括RFID模块，分别与该RFID模块连接的RFID 天线、蓝牙模块、充电控制管理电路，以及分别与该充电控制管理电路连接的电池、过流保护电路，与该过流保护电路连接的mini-USB接口，和一端与蓝牙模块连接、另一端与充电控制管理电路连接的蓝牙LD0。其中，RFID模块用于提供RFID读写功能；RFID天线用于接收和发送射频信号；蓝牙模块用于将RFID模块读到的EPC标签数据传输到手机上；充电控制管理电路对整个电路电流供应进行控制管理，当未接电池时，充电控制管理电路可通过 mini-USB接口对整个电路供电，当电池电压过低时，充电控制管理电路一方面可对整个电路进行供电，另一方面也对电池进行充电；蓝牙LDO对蓝牙模块提供线性直流稳压电源。如图2所示，RFID模块包括RFID读写芯片，分别与该RFID读写芯片连接的晶振、 LDO、Balun和耦合器，以及分别连接该耦合器、Balun和LDO的功率放大器PA，和连接于耦合器上用于与RFID天线连接的RF接口。其中，RFID读写芯片为兼容ISO 18000-6C/EPC Global Gen II协议，且其内部集成有900MHz射频收发电路和基带调制解调电路，外部设有 UART接口和GPIO接口的单SOC芯片。其中，图3为基带调制解调电路，Tx滤波电路、Tx调制电路、Tx FIFO分别表示连接在射频收发电路的Tx端的滤波电路、调制电路和FIFO，而 Rx调制电路和Rx FIFO则表示连接在Rx端的调制电路和FIFO，上述滤波电路、调制电路、 FIFO和RSSI检测电路均采用常规的电路，这些技术已经十分成熟，在此不再赘述。图4为射频收发电路，DA为驱动放大器，DIV为除法器，LPF为低通滤波器，PGA为可编程增益放大器，ADC为模数转换器，DAC为数模转换器。RFID读写芯片能发出或接收满足ISO 18000-6C/EPC Global Gen II空中接口协议的射频信号，并加以调制解调处理，从而实现与EPC标签的非接触通信；LDO为RFID读写芯片、晶振和PA提供稳定电源输入，晶振为RFID读写芯片提供时钟信号；Balim将RFID读写芯片Tx端输出的平衡射频信号转换为非平衡信号，并实现50殴的线路阻抗匹配；功率放大器PA为低功耗、低噪声PA，对经过Balim转换的非平衡射频信号进行放大处理；耦合器用于Tx-to-Rx的信号转换，将经过PA放大的射频信号直接转至RF端，通过RFID天线发射出去，同时实现Tx端到Rx端的信号隔离，并将RFID天线接收到的射频信号耦合至RFID读写芯片的Rx端。本实施例中，RFID模块通过UART接口与蓝牙模块连接用于数据交换，通过GPIO接口与RFID状态显示LED灯连接用于显示RFID模块工作状态。而蓝牙模块为采用SPP数据传输规范，带GPIO状态显示接口、自带天线的成熟模块，在此不再赘述。本实施例中，充电控制管理电路如图5所示，其内部主要集成有基准稳压源、用于进行电压检测与比较的双运放电路芯片和用于压控电路开关的MOS管，同时，还设置电量指示LED灯和充电状态LED灯。所述充电控制管理电路的作用在于对整个电路电流供应进行控制管理，一方面，当未接电池时，充电控制管理电路可通过mini-USB接口对整个电路供电，另一方面当电池电压过低时，对电池进行充电的同时还可对整个电路进行供电。USB充电控制管理电路为现有的成熟技术，在此不再赘述。本实施例还设置了一个电源开关和一个RFID开关，其中，电源开关设置于蓝牙 LDO与充电控制管理电路之间，而RFID开关则一端与RFID模块连接，另一端与蓝牙LDO和电源开关的连接点连接。本实施例中采用的主要电子元器件名称、型号及生产厂家等如下表所示
名称型号厂商EHD模块 EFID读写芯片PR9000 PhychipsLDOELM88333BA-X ELMPASKY77189 Skyworks耦合器CP0603A0942CL AVXB 4E HHfEKT3225 KyoceraBalun EFID天线 EPro夭线0900BL18B200 Johanson FR05-S1-R-O-105 Fractus蓝牙摸块蓝牙摸块GL-6B G-Iink蓝牙LDO LDOMC5205 MicreiUSB过流保护电路USB过流保护芯片LlvC 525 National充电控制管理电路双运放电路O片基准稳压源LM358 Semiconductor LM431MOS管XP152A12.C0MR TOREX 本实施例需要与手机配合使用，对手机有以下要求(1)手机必须带有支持SPP数据传输规范的蓝牙功能，以保证使用RFID功能时，能与RFID查询器进行通信；(2)手机中必须安装RFID应用软件，该软件能够接收并处理手机蓝牙收到的数据从而达到实现RFID读写功能的目的。本实施例的工作过程如下首先，用户打开电源开关，充电控制管理电路开始监测电池电压，如电池电压过低，电量指示LED灯点亮，提醒用户即时充电；如电池电压过高，充电状态LED灯点亮，提醒用户充电完毕。在未接电池或者电池电压过低时，RFID查询器亦可通过mini-USB获得供电，从而稳定工作。打开电源开关键后，蓝牙模块便自动上电初始化，并处于被搜索的状态。然后，用户使用手机打开其自带的RFID应用系统，RFID应用系统自动打开手机蓝牙功能，搜索蓝牙设备，当搜索到RFID查询器后，RFID应用系统自动与之进行配对连接。当手机的RFID应用系统与RFID查询器通过蓝牙配对连接成功后，蓝牙状态显示 LED灯点亮，表明连接已成功，可以进行RFID读写操作。此时，用户将RFID查询器对准标签，长按RFID开关，即可实现对标签信息的读取。为节约电能，本实施例中RFID查询器的RFID开关起到了 RFID模块的电源开关功能，即使在打开RFID查询器的电源开关的情况下，如果不按下RFID开关，RFID模块部分也不处于工作状态。RFID模块通电并初始化完成之后，将自动运行读标签的操作，并使RFID 状态显示LED灯点亮，表明正在读标签。当读到标签的信息后，RFID模块自动将数据通过蓝牙模块传输给手机的应用系统。手机应用系统收到从蓝牙模块传回的RFID标签数据后，将通过无线网络发送标签数据到后台防伪溯源数据库，或本地解析处理实现产品的防伪溯源查询。至此，物品的防伪溯源检测便完成了。本实施例的技术指标如下RFID 空中接口协议IS018000-6C/EPC C1G2。读写频率920 925MHz (中国标准2)输出功率18dBm左右。功耗使用RFID功能时300mA左右，不使用RFID功能时IOmA以下。读标距离20 40cm。蓝牙传输距离100 200cm。大小:40mm χ 80mm χ IOmm0按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。
权利要求1.便携式RFID查询器，其特征在于，包括RFID模块，分别与该RFID模块连接的RFID 天线、蓝牙模块、充电控制管理电路，以及分别与该充电控制管理电路连接的电池、过流保护电路，与该过流保护电路连接的mini-USB接口，和一端与蓝牙模块连接、另一端与充电控制管理电路连接的蓝牙LD0。
2.根据权利要求1所述的便携式RFID查询器，其特征在于，所述RFID模块包括RFID 读写芯片，分别与该RFID读写芯片连接的晶振、LD0、Balim和耦合器，以及分别连接该耦合器、Balim和LDO的功率放大器PA，和连接于所述耦合器上且用于与RFID天线连接的RF接□。
3.根据权利要求2所述的便携式RFID查询器，其特征在于，所述RFID读写芯片为兼容 ISO 18000-6C/EPC Global Gen II协议，且其内部集成有900MHz射频收发电路和基带调制解调电路，外部设有UART接口和GPIO接口的单SOC芯片。
4.根据权利要求3所述的便携式RFID查询器，其特征在于，所述RFID天线为贴片天线。
5.根据权利要求4所述的便携式RFID查询器，其特征在于，所述蓝牙模块通过UART接口与RFID读写芯片连接，且其内部集成有蓝牙天线。
6.根据权利要求5所述的便携式RFID查询器，其特征在于，所述充电控制管理电路内还设置有电量指示LED灯和充电状态LED灯。
7.根据权利要求6所述的便携式RFID查询器，其特征在于，所述RFID模块连接有RFID 状态显示LED灯，而蓝牙模块则连接有蓝牙状态显示LED灯。
专利摘要本实用新型公开了一种便携式RFID查询器，属于物联网应用领域，主要解决了现有技术中溯源成本高、普及难度大的缺陷。该便携式RFID查询器，包括RFID模块，分别与该RFID模块连接的RFID天线、蓝牙模块、充电控制管理电路，以及分别与该充电控制管理电路连接的电池、过流保护电路，与该过流保护电路连接的mini-USB接口，和一端与蓝牙模块连接、另一端与充电控制管理电路连接的蓝牙LDO。本实用新型采用RFID单SOC及贴片天线设计，成本低、小尺寸、便于携带，通过蓝牙传输模块将读到的RFID数据传输到手机，利用手机的网络功能来进行产品的防伪溯源。
文档编号G06K7/10GK202183103SQ20112032864
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者李俊辰, 杨天露, 雷小亮 申请人:成都慧讯科技有限公司