专利名称：电子货架标签系统及其电子标签的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种货架标签系统及其标签。
背景技术：
在商场、仓库等场合，通常采用纸质标签来显示商品价格、规格、库存量和/或促销标志等。但是要进行数据更新时，工作量较大，且容易出错，不适合进行现代化的科学管理。作为其改进，出现了用电子标签代替纸质标签的电子货架标签系统。电子货架标签系统包含了多个带显示装置的电子标签，通常是安装在货架上替代原有的纸质标签，它可以很好地解决商品标价问题，可以通过计算机远程控制来改变标价，无需任何手工操作。在同一数据库平台上，可使系统主机、收款机和电子标签始终保持价格的一致性，并且可以方便地进行动态定价和显示促销信息，为价格管理带来了一个全新的世界。
电子货架标签系统发展初期最先采用的是有线型式的产品，每个电子标签是通过电缆提供电能和传递信息的，这样的产品使用时很不方便，现在已逐步被淘汰，只有少量的用在仓库货架上。后来出现的利用无线电微波(频率通常为2.4GHz)传递信息的电子货架标签系统，如美国专利US6108367等在性能和使用方便等方面获得了较大的提高。这类产品往往采用双向传输方式，即每个电子标签在接收到信息之后能够给系统回送一个确认信号，这种方式提高了可靠性。目前存在的问题是系统在每个货架附近都要安装天线，2.4GHz的频率容易与现有的通讯系统互相干扰，同时其结构也较为复杂，成本较高。也有采用低频无线电波传递信息的电子货架标签系统，如美国专利US5504475所公开的电子货架标签系统即采用了低频无线电波，虽然从理论上说低频无线电波在很大程度上避免了干扰问题，可靠性和安全性也得到了提高，但是根据专利权人在发明中的描述，该发明的特点在于采用了一种可用外部指令调整采样时间间隔的方法，使得接收电路经常处于非工作状态来减少功耗。但存在的问题是由于系统中的每个电子标签内部都需要一个具有解调功能的接收电路才能将无线波中的数字基带信号提取出来(称为解调)，接收电路的存在使得电子标签的成本和功耗都比较大。
发明内容
本发明的目的是，提供一种结构简单、成本较低、工作可靠、使用方便、低功耗的电子货架标签系统及其电子标签。
本发明的总的技术构思是采用低频无线电波作为数字信号的载波，在电子标签中去掉功耗较大的硬件解调电路，采用软件的方式通过微处理器中的程序指令，按定时的方式采样信号而直接从无线电波中解调并提取数字信息，进而再进行解码等处理后而实现保存和显示数据的功能。
实现本发明目的中提供一种结构简单、成本较低、工作可靠、使用方便、低功耗的电子标签的技术方案是该电子标签具有外壳、电路装置和显示屏，电路装置设置在外壳中，显示屏设置在外壳上且位于外壳的显示窗口处；电路装置具有天线装置、微处理器、主晶振电路和直流电源端；微处理器设有电源端、主晶振端、显示输出端和信号输入端口；微处理器的电源端与电路装置的直流电源端共线；微处理器的主晶振端与主晶振电路相连；微处理器的显示输出端与显示屏相连或通过驱动电路与显示屏相连；其特征在于天线装置的输出端与微处理器的信号输入端口相连；微处理器是具有通过软件程序处理经数字调制的低频无线电波信号功能的微处理器，其可处理的低频信号频率在4kHz至200kHz之间。
上述微处理器的信号输入端口是具有信号放大功能的端口，或者是电路装置还具有预放大电路或偏置电路；预放大电路或偏置电路设置在天线装置的输出端与微处理器的信号输入端口之间。微处理器还设有采样信号输出端口；采样信号输出端口与预放大电路或偏置电路的使能端相连。
上述电路装置还具有副晶振电路，微处理器还具有副晶振端，副晶振电路与微处理器的副晶振端相连。副晶振电路的振荡频率在20kHz至100kHz之间，主晶振电路25的振荡频率在400kHz至40MHz之间。
本标签还具有直流电源，直流电源的输出端与电路装置的电源端相连。
上述电路装置的微处理器通过软件程序处理经数字调制的低频无线电波信号的过程是①根据信号输入端口的电平变化来判断有无信号输入；②通过比较信号波形的时间参数的变化来判断有无信号节点；③测算出相邻的信号节点之间的码元长度，并存入数据存储器中，这一系列码元长度的集合形成了代表基带信号的数据列，从而实现了软件解调功能；④将基带信号解码成实际的数据帧，完成了软件解码过程；⑤将接收到的数据分析处理，然后控制微处理器的工作状态，并将有关信息通过显示屏显示出来。
实现本发明目的中提供一种结构简单、成本较低、工作可靠、使用方便、低功耗的电子货架标签系统的技术方案是本系统具有主控制器和多个电子标签；主控制器具有计算机、激发器和环形天线；激发器通过其通讯接口与计算机相连；激发器由其驱动器和谐振电容与环形天线相连；激发器具有将计算机传送过来的信息经编码、调制后驱动环形天线发送到空间的功能；电子标签放置在环形天线所围绕的范围内，可以接收到主控制器发送出来的信息，并将特定的信息显示出来；电子标签具有外壳、电路装置和显示屏，电路装置设置在外壳中，显示屏设置在外壳上且位于外壳的显示窗口处；电路装置具有天线装置、微处理器、主晶振电路和直流电源端；微处理器设有电源端、主晶振端、显示输出端和信号输入端口；微处理器的电源端与电路装置的直流电源端共线；微处理器的主晶振端与主晶振电路相连；微处理器的显示输出端与显示屏相连或通过驱动电路与显示屏相连；其特征在于天线装置的输出端与微处理器的信号输入端口相连；微处理器是具有通过软件程序处理经数字调制的低频无线电波信号功能的微处理器，其可处理的低频信号频率在4kHz至200kHz之间。微处理器通过软件程序处理低频无线电波信号的过程是①根据信号输入端口的电平变化来判断有无信号输入；②通过比较信号波形的时间参数的变化来判断有无信号节点；③测算出相邻的信号节点之间的码元长度，并将各码元长度存入数据存储器的相应单元中，这一系列码元长度的集合形成了代表基带信号参数特征的数据列，从而实现了软件解调功能；④将基带信号解码成实际的接收数据帧，而完成了软件解码过程；⑤将接收到的数据分析处理，然后控制微处理器的工作状态，并将有关信息通过显示屏显示出来。
本发明具有积极的效果(1)本发明的电子货架标签系统采用低频无线电波作为信号载波，因为其频率范围远离现有的商用通讯频段，而且其发射范围也基本上局限在特定的空间，所以本系统与现有通讯系统之间的相互干扰小，因而可靠性较高、安全性较好。(2)本发明的电子标签通过对所接收到的经数字调制的低频无线电波信号采用软件程序进行解调，因而摈弃了已有技术中功耗较大的硬件解调电路，不仅功耗较低而且结构简单、成本较低。(3)常用的三种数字调制方式(ASK、PSK、FSK)均可应用于本发明的电子货架标签系统，因而本发明的应用面较广。在具体实施过程中需要从误码率、传输效率、实施成本和具体采用的微处理器24的特点来选择相应的调制方式。(4)当本发明的电子标签在电路装置中设置预放大电路或偏置电路时，可提高接受灵敏度；在此基础上若设置定时采样功能，这可在提高接受灵敏度的同时，有效地抑制功耗的增加。(5)当本发明的电子标签中的微处理器采用双晶振工作时，可以大大降低标签在无信号状态下的待机功耗。(6)本发明的电子货架标签系统广泛应用于零售商场和仓储管理系统，可以提高现代化科学管理水平。
图1为本发明电子标签外形示意图。
图2为图1的俯视示意图。
图3A至图3J为本发明电子标签的电原理示意框图。其中图3A为结构较为简单的一种电原理图。图3B为在图3A的基础上设置偏置电路后的电原理图。图3C为在图3B的基础上在微处理器上设置采样信号输出端口后的电原理图。图3D为在图3A的基础上设置预放大电路后的电原理图。图3E为在图3D的基础上在微处理器上设置采样信号输出端口后的电原理图。图3F为在图3A的基础上设置副晶振电路的电原理图。图3G为在图3B的基础上设置副晶振电路的电原理图。图3H为在图3C的基础上设置副晶振电路的电原理图。图31为在图3D的基础上设置副品振电路的电原理图。图3J为在图3E的基础上设置副晶振电路的电原理图。
图4为图3H和图3J中的微处理器的内部结构示意框图。
图5为本发明电子货架标签系统的结构示意图。
图6为图5中主控制器的电路框图。
图7为本发明的电子货架标签系统在进行数据发送与接收时信号流的示意图。其中图7A表示主控制器发送的发送数据帧；图7B表示经编码器编码后的基带信号；图7C表示经调制器调制后的调制信号，也表示接收天线组输入到微处理器信号输入端口的信号；图7D表示微处理器将调制信号从微处理器信号输入端口转换并读入到内部总线上的脉冲信号；图7E表示经微处理器解调程序处理后得到的可称为虚拟基带信号的代表基带信号参数特征的数据列；图7F表示经微处理器解码程序处理后得到的接收数据帧。
图8为在PSK方式下图7C和图7D中信号节点处的波形示意图。其中，图8A表示与图7C相对应的调制信号；图8B表示进入微处理器内部总线上的与图7D相对应的脉冲信号。
图9为在FSK方式下图7C和图7D中信号节点处的波形示意图。其中，图9A表示与图7C相对应的调制信号；图9B表示进入微处理器内部总线上的与图7D相对应的脉冲信号。
图10为在ASK方式下图7C和图7D中信号节点处的波形示意图。其中，图10A1、图10B1分别表示在信号节点处信号振幅突然变小很短一段时间，然后振幅又迅速恢复的情形下所产生的调制信号和脉冲信号；图10A2、图10B2分别表示在信号节点处信号振幅突然变大很短一段时间，然后振幅又迅速恢复的情形下所产生的调制信号和脉冲信号；图10A3、图10B3分别表示在信号节点处信号振幅突然变小并持续到下一个信号节点处才恢复的情形下所产生的调制信号和脉冲信号。
图11为本发明的电子标签中微处理器的程序框图。
具体实施例方式
(实施例1、电子标签)见图1至图3A，本实施例的电子标签100具有外壳1、电路装置2、显示屏3和电源4。电路装置2设置在外壳1中，显示屏3设置在外壳1上且位于外壳1的显示窗口处；电路装置2具有天线装置21、微处理器24、主晶振电路25和直流电源端；微处理器24设有电源端、主晶振端24-13、显示输出端24-15和信号输入端口24-1；微处理器24的电源端与电路装置2的直流电源端共线；微处理器24的主晶振端24-13与主晶振电路25相连；微处理器24的显示输出端24-15与显示屏3相连；天线装置21的输出端与微处理器24的信号输入端口24-1相连；微处理器24是具有通过软件程序处理经数字调制的低频无线电波信号功能的微处理器，其可处理的低频信号频率40kHz，主晶振频率为4MHz。
外壳1由塑料粒料注塑制成，在其它实施例中也可为纸质外壳。图2中的虚线框表示其中所设置的是电子标签100的电路装置2。
电路装置2的天线装置21由天线L和谐振电容C1并联组成一个谐振回路，以获得较高的谐振电压。接收天线L是一个多匝线圈，线圈通常是用漆包线绕制而成，为了提高接收效果，线圈通常绕制在一个铁氧体磁体上。主晶振电路25中的主晶振的频率选择为4MHz。显示屏3为LCD液晶显示屏(在其他实施例中也可采用发光二极管LED显示器或其它类型的显示器)。电源4采用3V锂-二氧化锰电池(在其他实施例中可采用太阳能电池或者其它直流电源装置)。
参见图4，电路装置2的微处理器24是一种通用数字芯片(也称作单片机)。内部设有至少一个外部数据输入口24-1(也即上述信号输入端口24-1)、带中断处理功能的中央处理单元24-3、ALU运算逻辑部件24-4、显示驱动电路24-5、至少两个定时器(第一定时器24-6和第二定时器24-7)、程序存储器24-8、数据存储器24-9、时钟发生器24-10(由主晶振电路25驱动)等。显示驱动电路24-5由微处理器24内置(在其它实施例中也可以外置)。在其他实施例中信号输入端口24-1可以是具有信号放大功能的端口。本实施例中，微处理器24可以是台湾义隆(ELAN)公司的EM系列单片机中的EM73461A、EM73P461A、EM73461B、EM73469A、EM73866、EM73880、EM73983、EM73P968或EM73C63，或者是台湾华邦(Winbond)公司的W741或W541系列单片机中的W741E260、W541E260、W741C260或W741C260，或者是日本东芝(Toshiba)公司的TMP系列单片机中的TMP47C620/820，或者是日本NEC公司的75XL系列单片机中的753012A、753016A、753017A、75P3018A、75P3116、753104、753106或753108，或者是韩国三星(SAMSUNG)公司的S3C7(KS57)系列单片机中的S3C7238/C7235、S3C72C8、S3C72H8或S3C72K8/P72K8。
本实施例的电子标签100结构非常简单。接收天线L接收相应频率的低频无线电数字调制信号，由天线装置21的输出端将调制信号通过信号输入端口24-1直接输入到微处理器24中；微处理器24通过信号输入端口24-1将调制信号转换成脉冲信号输入到内部总线24-11，然后利用微处理器24本身的程序处理功能将所接收到的信号进行解调、解码，并驱动LCD显示屏3显示。
(实施例2、电子标签)见图3B，其余与实施例1相同，不同之处在于在天线装置21的输出端与微处理器24的信号输入端口24-1之间还设有偏置电路23。偏置电路23由分压电阻R1、R2和隔直电容C2组成，偏置电路23的作用是将输入信号的中心点设置在信号输入端口24-1的阈值附近，从而提高了电路装置2的接收灵敏度。在其他实施例中，偏置电路23可以集成在微处理器24内部。
(实施例3、电子标签)见图3C、并参见图4，其余与实施例2相同，不同之处在于微处理器24还设有采样信号输出端口24-2，偏置电路23的电阻R2的一端由实施例2中的接低电平改变为与微处理器24的采样信号输出端口24-2相连、而成为偏置电路的使能端。这种设置使偏置电路23由实施例2中的一直处于工作状态变为处于间隙工作(间隙时间可设置为5-10秒)的状态，从而降低了电子标签100的功耗。偏置电路23可在由平时的接收微处理器24发送至其使能端的高电平信号变为接收低电平信号时，由非工作状态变为工作状态。
(实施例4、电子标签)见图3D，其余与实施例2相同，不同之处在于用预放大电路22代替了偏置电路23，其作用也是提高了接受灵敏度。预放大电路22为集成运算放大器或分立元件组成的放大电路。在其他实施例中，预放大电路22可以集成在微处理器24内部。
(实施例5、电子标签)见图3E并参见图4，其余与实施例4相同，不同之处在于微处理器24还设有采样信号输出端口24-2。该采样信号输出端口24-2与预放大电路22的使能端相连，采样信号输出端口24-2的作用是将微处理器24发出的采样信号(可以是低电平、高电平或边沿触发信号，根据具体的放大电路的特性确定采样信号的类型)输出至预放大电路22的使能端而控制预放大电路22是否处于工作状态，从而降低了电子标签100功耗。
(实施例6至实施例10、电子标签)见图3F至图3J，图3F所示的实施例6的与实施例1相对应，图3G所示的实施例7与实施例2相对应，图3H所示的实施例8与实施例3相对应，图3I所示的实施例9与实施例4相对应，图3J所示的实施例10与实施例5相对应；实施例6至实施例10的各实施例中的其余部分与对应的实施例相同，不同之处在于电子标签100还具有副晶振电路26，微处理器24还具有副晶振端24-14，副晶振电路26与微处理器24的副晶振端24-14相连。副晶振电路26中的副晶振通常为32.768kHz。
见图4，实施例8及实施例10中微处理器24采用图4所示结构的微处理器。微处理器24的内部时钟发生器24-10同时可由副晶振电路26中的副晶振(通常为32.768kHz)驱动，这样，节电性能得到了提高。原因是微处理器24可以工作在两种时钟频率下，其中的副晶振一直处于工作状态，主晶振只有在接收和处理有效信号时才处于工作状态。当主晶振工作时，因主晶振产生高频时钟信号而使微处理器24具有较高的处理速度，可用于复杂的数据处理，但功耗也较大。而在不接收信号时，常常只有副晶振单独提供低频时钟信号，主晶振不工作，此时的微处理器24处理速度较低，通常只进行LCD液晶显示屏3的驱动、信号采样等工作，这样的情况占有电子标签100整个使用过程的绝大多数时间，使得低功耗得以实现。
(实施例11、电子货架标签系统)见图5及图6，本实施例的电子货架标签系统具有主控制器5和多个电子标签100。主控制器5具有计算机51、激发器52和环形天线53。激发器52具有通讯接口52-1、编码器52-2、调制器52-3、驱动器52-4、谐振电容52-5、信号发生器52-6和电源52-7。激发器52通过其通讯接口52-1与计算机51相连。激发器52由其驱动器52-4和谐振电容52-5与环形天线53相连；激发器52具有将计算机51传送过来的信息经编码、调制后驱动环形天线53发送到空间的功能。环形天线53是由导线可以在采用本发明的系统的商场天花板上或墙壁上围绕而构成。主控制器5发送出来的无线电信号绝大部分将集中在环形天线53所围绕的商场范围内。将上述实施例8或实施例10所得的电子标签100(在其他实施例中也可以是实施例1至7以及实施例9所得的电子标签)放置在环形天线53所围绕的范围内，在此范围内的电子标签100就可以接收到主控制器5发送出来的信息，并将特定的信息——商品价格等——显示出来。对于电子标签100中的偏置电路23的电阻R1和电阻R2的阻值的选取方法是，当偏置电路23的使能端接低电平时，使调制信号的中心点的电平值处于微处理器24的信号输入端口24-1的阈值附近。
计算机51通常是商场用来管理收款机、扫描仪等设备的，它将代表商品信息的数据帧信号传送给激发器52。通讯接口52-1在本实施例中采用有线的串行接口RS232C接口(在其他实施例中可以采用以太网接口或无线收发端口等)。
激发器52中的信号发生器52-6发出低频电磁波载波信号的频率f(以下称之为系统工作频率f)在本实施例中为40kHz，在其他实施例中系统工作频率f可以在4kHz到200kHz的范围内选择。见图7，经通讯接口52-1接收到的由计算机51发出的由图7A示意的数据帧通常包含了电子标签100的地址码ID、商品价格、显示模式指令、工作状态指令和校验码等。经编码器52-2按照一定的规则编码成图7B示意的基带信号，基带信号通常有起始位和数据位两部分；基带信号是由高电平H和低电平L交替组成的，每一段高电平H或低电平L持续的时间在这里称为码元长度62，为了可靠调制和解调，每一个码元长度62都不能太小，通常要大于30/f(f指的是系统的工作频率)。调制器52-3将基带信号调制在信号发生器52-6发出的正弦波信号上，形成图7C示意的调制信号，然后经驱动器52-4将信号的功率放大。驱动器52-4驱动由与谐振电容52-5串联谐振的环形天线53将调制信号的电磁波发送到商场空间。这里的谐振电容52-5与具有电感特性的环形天线53串联谐振，使得环形天线53上的电流得到加强，而可将调制信号的电磁波能量充分发送出去。环形天线53与电子标签100的天线装置21的天线L在空间相耦合。
激发器52中的调制器52-3的调制方式是数字调制，本实施例中采用常规的相移键控PSK的调制方式(在其他实施例中也可采用常规的三种数字调制方式中的频移键控FSK或振幅键控ASK调制方式，或者是采用三种常规数字调制方式的组合或任意两种的组合)。见图7B和图7C，对于基带信号来说，在信号节点61处，基带信号电平发生了改变，调制器52-3调制时就在信号节点61处改变正弦波(载波信号)的波形参数，使其相位发生翻转。而电子标签100的微处理器24(有些地方也叫做单片机，参见图4)通过信号输入端口24-1将图8A示意的调制信号转换成了图8B示意的脉冲信号后，输入到内部总线24-11上。因为微处理器24用程序分析脉冲信号时，只能对脉冲信号的与时间有关的参数做出判决，所以图8B示意的脉冲信号在信号节点61处的时间参数有明显的变化，使得解调得以实现。
见图11及图4，本实施例中的电子标签100的工作过程由图11的程序框图给出步骤71给电子标签100的各有关部分施加工作电源4，包括微处理器24在内的器件上电，微处理器24被复位。
步骤72由微处理器24启动主晶振电路25和副晶振电路26，然后进行程序初始化设置。
步骤73停止主晶振电路25，微处理器24进入节电状态。
步骤74微处理器24的采样信号输出端口24-2输出高电平，启动第一定时器24-6，定时长度可设定为5秒左右，第一定时器24-6定时时间到则采样信号输出端口24-2输出低电平到偏置电路23的使能端，使得偏置电路23的输出端的电平在无信号输入时处在微处理器24的信号输入端口24-1的阈值附近，有信号输入时信号的中心点处在微处理器24的信号输入端口24-1的阈值附近。
步骤75侦测在信号输入端口24-1是否有可能与调制信号有关的信号输入。其方法是启动第二定时器24-7，定时长度须大于码元长度62的最大值，比较合适的定时长度是码元长度62的最大值的3倍左右在此定时长度内，反复读取信号输入端口24-1的值(0或1)并判断有无变化，若有变化则视为信号输入端口24-1有信号输入，若无变化则视为信号输入端口24-1无信号输入。信号输入端口24-1无信号输入则跳转到步骤74；信号输入端口24-1有信号输入则进入步骤76。
步骤76此时采样阶段已经结束，进入到了信号处理阶段，微处理器24启动主晶振电路25，微处理器24进入高速运行状态。
步骤77侦测由信号输入端口24-1输入的信号是否有信号节点61。因为微处理器24只能分辨出明显的与时间相关的参数变化，这些参数包括频率、周期和脉冲宽度。比较合适的测量参数是周期。这里为了方便说明，将图8B中任意两个相邻脉冲波形的周期定义为T1和T2。将相邻两个脉冲的周期T1、T2作比较，当|T1-T2|大于某个值ΔT时，则认为出现了信号节点61，否则认为无信号节点61。ΔT的选择与调制方式、系统频率f、信号强度、使用环境、电子标签100各部分元器件参数等有关，本实施例的ΔT选择为1/4f。实际情况下的信号节点61处的调制信号处在一个过渡过程，波形发生不规则畸变，脉冲信号的参数变化也很复杂，这样的变化过程会持续若干个周期，所以做一次简单的判断实际上会产生比较高的误码率，这时需要若干次比较T1与T2之间的变化量，并将其绝对值累加后得到的和与ΔT进行比较，若累加值大于ΔT则判断出现了信号节点61，否则认为无信号节点61，以确保系统较低的误码率。本实施例同时采用上述两种是否出现信号节点的判断条件，只要有一种条件得到满足，则认为出现了信号节点61，从而转入下一步骤78-2，否则转入步骤78-1。由图8B可知，脉冲信号在图中所示的第二个T2处出现了信号节点61。
第一定时器24-6可在脉冲信号的上升沿或下降沿重新启动，同时把前一次获得的计时数据T1或T2存入数据存储器24-9的相应地址的单元中，以便与下一次获得的计时数据相比较。将信号输入端口24-1设定为一个边沿触发的外部信号中断源，则脉冲信号的上升沿或下降沿可通过中断处理捕获。
步骤78-1按与步骤75中相同的方法侦测在信号输入端口24-1是否有可能与调制信号有关的信号输入。若有则程序转入步骤77，若无则程序转入步骤73。
步骤78-2如果步骤78-2是第一次执行则启动第二定时器24-7，如果步骤78-2不是第一次执行则将第二定时器24-7的计时长度依次存入数据存储器24-9中的相应单元组RAMn(n为正整数)，这个计时长度约等于相应的码元长度62。第二定时器24-9重新启动。
步骤79循环多次执行步骤77和步骤78-2后，数据存储器RAM中的RAM1、RAM2、RAM3、…RAMn多组RAM单元已经存放了图7E示意的代表码元长度62的数据，而形成可称为虚拟基带信号的一系列数据，在得到完整的一帧数据后，即可进行解码。解码过程是一个遵循与编码器52-2同样规则的逆过程，执行解码程序即可获得与图7A所示的发送数据帧完全一样的图7F所示的接收数据帧并将其存入数据存储器24-9的相应单元内。
步骤80如果已经接收到了一个完整的接收数据帧，就可以将接收数据帧中包含的地址码ID、商品价格、显示模式指令、工作状态指令和校验码等作分析处理，控制LCD液晶显示屏3的显示状态和显示内容以及控制微处理器24的工作状态。紧接着返回到步骤77，循环运行程序。
对于步骤78-2、79、80的执行时间有一定的要求，要求步骤80执行完以后不能耽误步骤77对下一个信号节点61的侦测；否则，如果考虑到成本和功耗，那么微处理器24的运行速度确实不能够很快，就需要将步骤77作为中断处理程序来处理，即在步骤78-2、79、80的过程中也在判决信号节点61的存在与否，这时需要注意的是，有可能在一个信号节点61处被误侦测为多个信号节点61，这时需要在每一次侦测到信号节点61时重新设置并启动第一定时器24-6，定时长度可设定为最小码元长度62的一半左右较为合适，只有第一定时器24-6定时时间到了以后，才继续侦测下一个信号节点61。
在其他实施例中，若电子标签100不具有副晶振电路26，则省略上述程序中的步骤73和步骤76。若电子标签100的微处理器24不设置采样信号输出端口24-2，则省略上述程序中的步骤74。若既无副晶振电路26，微处理器24也不设置采样信号输出端口24-2，则省略上述程序中的步骤73、74、76和步骤78-1；当程序运行到步骤77时，若无信号接点61则运行步骤75。若电子标签100不设置偏置电路23，则省略上述程序中的步骤74，且信号中心点低于信号输入端口24-1的阈值，从而要求接收的调制信号的幅度较大。
(实施例12、电子货架标签系统)其余与实施例11相同，不同之处在于激发器52中的调制器52-3的调制方式是采用常规的频移键控FSK的调制方式，图9为在FSK方式下电子标签100接收调制信号时相应于图7C的调制信号和图7D的脉冲信号中信号节点处的波形示意图。其中，图9A表示进入微处理器24信号输入端口24-1的调制信号；图9B表示进入微处理器内部总线24-11上的脉冲信号。由图9B可知，脉冲信号在图中所示的第二个T1处出现了信号节点61。FSK调制信号有两个频率量f1＝f-Δf和f2＝f+Δf；Δf/f太大则天线不容易调谐，太小则解调难度大，比较适合的是约为8％左右。
(实施例13、电子货架标签系统)其余与实施例11相同，不同之处在于激发器52中的调制器52-3的调制方式是采用常规的振幅键控ASK的调制方式，图10为在ASK方式下电子标签100接收调制信号时相应于图7C的调制信号和图7D的脉冲信号中信号节点处的波形示意图。其中，图10A1和图10B1分别表示在信号节点61处信号振幅突然变小很短一段时间，然后振幅又迅速恢复的情形下所产生的调制信号和脉冲信号。由图10B1可知，脉冲信号在图中所示的第二个T2处出现了信号节点61。
(实施例14、电子货架标签系统)其余与实施例13相同，不同之处在于图10A2和图10B2分别表示在信号节点处信号振幅突然变大很短一段时间，然后振幅又迅速恢复的情形下所产生的调制信号和脉冲信号。由图10B2可知，脉冲信号在图中所示的第一个T2处出现了信号节点61。
(实施例15、电子货架标签系统)其余与实施例13相同，不同之处在于图10A3和图10B3分别表示在信号节点处信号振幅突然变小并持续到下一个信号节点处才恢复的情形下所产生的调制信号和脉冲信号。由图10B3可知，脉冲信号在图中所示的第二个T2起始处出现了信号节点61。
实施例13至实施例15中，对于电子标签100中的偏置电路23的电阻R1和电阻R2的阻值的选取方法是，当偏置电路23的使能端接低电平时，使调制信号的中心点的电平值偏离微处理器24的信号输入端口24-1的阈值约1/3(上下偏移均可)。
权利要求
1.一种电子标签，具有外壳(1)、电路装置(2)和显示屏(3)，电路装置(2)设置在外壳(1)中，显示屏(3)设置在外壳(1)上且位于外壳(1)的显示窗口处电路装置(2)具有天线装置(21)、微处理器(24)、主晶振电路(25)和直流电源端；微处理器(24)设有电源端、主晶振端(24-13)、显示输出端(24-15)和信号输入端口(24-1)；微处理器(24)的电源端与电路装置(2)的直流电源端共线；微处理器(24)的主晶振端(24-13)与主晶振电路(25)相连；微处理器(24)的显示输出端(24-15)与显示屏(3)相连或通过驱动电路与显示屏(3)相连；其特征在于天线装置(21)的输出端与微处理器(24)的信号输入端口(24-1)相连；微处理器(24)是具有通过软件程序处理经数字调制的低频无线电波信号功能的微处理器，其可处理的低频信号频率在4kHz至200kHz之间。
2.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于微处理器(24)的信号输入端口(24-1)是具有信号放大功能的端口。
3.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于电路装置(2)还具有预放大电路(22)；预放大电路(22)设置在天线装置(21)的输出端与微处理器(24)的信号输入端3(24-1)之间。
4.根据权利要求3所述的电子标签，其特征在于电路装置(2)的微处理器(24)还设有采样信号输出端(24-2)；采样信号输出端口(24-2)与预放大电路(22)的使能端相连。
5.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于电路装置(3)还具有偏置电路(23)，偏置电路(23)设置在天线装置(21)的输出端与微处理器(24)的信号输入端口(24-1)之间。
6.根据权利要求5所述的电子标签，其特征在于电路装置(2)的微处理器(24)还设有采样信号输出端(24-2)；采样信号输出端口(24-2)与偏置电路(22)的使能端相连。
7.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于电路装置(2)还具有副晶振电路(26)，微处理器(24)还具有副晶振端(24-14)，副晶振电路(26)与微处理器(24)的副晶振端(24-14)相连；副晶振电路(26)的振荡频率在20kHz至100kHz之间，主晶振电路(25)的振荡频率在400kHz至40MHz之间。
8.根据权利要求1至7之一所述的电子标签，其特征在于本标签还具有直流电源(4)，直流电源(4)的输出端与电路装置(2)的电源端相连。
9.根据权利要求1所述的电子标签，其特征在于电路装置(2)的微处理器(24)通过软件程序处理经数字调制的低频无线电波信号的过程是①根据信号输入端口(24-1)的电平变化来判断有无信号输入；②通过比较信号波形的时间参数的变化来判断有无信号节点(61)；③测算出相邻的信号节点(61)之间的码元长度(62)，并存入数据存储器(24-9)中，这一系列码元长度(62)的集合形成了代表基带信号的数据列，从而实现了软件解调功能；④将基带信号解码成实际的数据帧，完成了软件解码过程；⑤将接收到的数据分析处理，然后控制微处理器(24)的工作状态，并将有关信息通过显示屏(3)显示出来。
10.一种电子货架标签系统，具有主控制器(5)和多个电子标签(100)；主控制器(5)具有计算机(51)、激发器(52)和环形天线(53)；激发器(52)通过其通讯接口(52-1)与计算机(51)相连；激发器(52)由其驱动器(52-4)和谐振电容(52-5)与环形天线(53)相连；激发器(52)具有将计算机(51)传送过来的信息经编码、调制后驱动环形天线(53)发送到空间的功能；电子标签(100)放置在环形天线(53)所围绕的范围内，可以接收到主控制器(5)发送出来的信息，并将特定的信息显示出来；电子标签(100)具有外壳(1)、电路装置(2)和显示屏(3)，电路装置(2)设置在外壳(1)中，显示屏(3)设置在外壳(1)上且位于外壳(1)的显示窗口处；电路装置(2)具有天线装置(21)、微处理器(24)、主晶振电路(25)和直流电源端；微处理器(24)设有电源端、主晶振端(24-13)、显示输出端(24-15)和信号输入端口(24-1)；微处理器(24)的电源端与电路装置(2)的直流电源端共线；微处理器(24)的主晶振端(24-13)与主晶振电路(25)相连；微处理器(24)的显示输出端(24-15)与显示屏(3)相连或通过驱动电路与显示屏(3)相连；其特征在于天线装置(21)的输出端与微处理器(24)的信号输入端口(24-1)相连；微处理器(24)是具有通过软件程序处理经数字调制的低频无线电波信号功能的微处理器，其可处理的低频信号频率在4kHz至200kHz之间；微处理器(24)通过软件程序处理低频无线电波信号的过程是①根据信号输入端口(24-1)的电平变化来判断有无信号输入；②通过比较信号波形的时间参数的变化来判断有无信号节点(61)；③测算出相邻的信号节点(61)之间的码元长度(62)，并存入数据存储器(24-9)中，这一系列码元长度(62)的集合形成了代表基带信号的数据列，从而实现了软件解调功能；④将基带信号解码成实际的数据帧，完成了软件解码过程；⑤将接收到的数据分析处理，然后控制微处理器(24)的工作状态，并将有关信息通过显示屏(3)显示出来。
全文摘要
本发明涉及一种电子货架标签系统及其电子标签。本发明的系统中的主控制器采用低频无线电波作为数字信号的载波，并发送给相应的电子标签。而本发明的电子标签则无功耗和成本较大的硬件解调电路，采用软件的方式通过微处理器中的程序指令，按定时的方式采样信号而直接从无线电波中解调并提取数字信息，进而再进行解码等处理后而实现保存和显示数据的功能。因此本发明具有结构简单、成本较低、工作可靠、使用方便、低功耗的特点。
文档编号G06K17/00GK1506900SQ02148530
公开日2004年6月23日 申请日期2002年12月10日 优先权日2002年12月10日
发明者陈伟, 吴雪芳, 陈 伟 申请人:陈伟, 陈 伟