一种无源射频标签模块的制作方法

本发明涉及射频标签领域，尤其是一种无源射频标签模块。

背景技术：

枪弹管理是警界和其他枪械使用部门的一项重要工作。精确统计子弹射击数目是控制枪弹使用的有效途径。目前国内枪械使用部门统计子弹数目的方法是，射击完成后，捡取弹壳，与所领子弹数目进行比对。该方法效率低，成本高。因此，设计一种智能化、高准确度、低功耗、低成本的子弹射击自动计数模块是十分必要的。

正如大家所知，枪械射击时，会发出声音、光、冲击波、振动等多种信号，选取合适的信号进行检测是准确统计子弹射击数目的关键。

中国专利公开号 CN 102538576 A 公开了一种紫外探测式的子弹射击统计系统，包括主机、主节点和从节点，采用紫外探测器探测子弹高速运行时产生的紫外辐射来实现子弹计数，系统设计复杂，成本较高，而且更重要的是从节点没有计数存储功能，一旦CAN总线出现故障，从节点便无法向主节点实时、准确地反馈子弹计数结果，因此存在子弹计数不稳定的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服以上存在的技术问题，提供一种利用射频技术来准确统计子弹射击数目的无源射频标签模块。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种无源射频标签模块，用于统计子弹射击数目，包括壳体，所述壳体内安装有微处理器、射频芯片、射频天线以及发电模块。

所述发电模块与所述微处理器电性连接，用于向所述微处理器提供工作电压以及发送振动所产生的电信号。

所述微处理器内集成有铁电存储器以及计数装置，用于采集发电模块的电信号以及判断采集的电信号是否为子弹击发的信号，如果是，计数装置将计数值加1后保存到铁电存储器；

所述射频芯片设有天线接口和有线接口，射频天线通过天线接口与射频芯片组成无源射频标签，所述无源射频标签模块被读取时，射频天线接收射频场获得能量并激活射频芯片，射频芯片激活后输送电压给微处理器，微处理器通电工作后将铁电存储器存储的计数值通过有线接口写入到射频芯片的存储位置，射频芯片再将其存储位置的计数值通过射频天线发送出去。

进一步地，所述射频芯片内部集成有验证装置，所述验证装置用于检验接收的数据的正确性。

进一步地，所述验证装置包括ID识别模块和/或密码模块，所述ID识别模块用以检验接收的ID号的正确性；所述密码模块用以检验接收的密码的正确性。

进一步地，所述射频天线的工作频率为13.56MHz。

进一步地，所述射频芯片具有唯一的ID号。

进一步地，所述微处理器采用MSP430FR2311IRGY芯片。

进一步地，所述射频芯片采用NT3H2211W0FT1芯片。

本发明采用无源技术方式，提高了无源射频标签模块的可靠性，解决了采用有源技术需要维护等技术问题。同时，本发明将子弹击发数目存储到铁电存储器中，可以准确无误地统计子弹射击的数目，而且采用铁电存储方式，减小了数据读写时间，极大降低了系统功耗。

附图说明

图1：本发明一种无源射频标签模块的结构框图。

图2：本发明一种无源射频标签模块的微处理器的原理图。

图3：本发明一种无源射频标签模块的射频芯片的原理图。

图4：本发明一种无源射频标签模块的全波整流电路的原理图。

图5：本发明一种无源射频标签模块的计数流程示意图。

图6：本发明一种无源射频标签模块的读取流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种无源射频标签模块，主要用于统计枪支发射子弹的数量，包括壳体，壳体内安装有微处理器、射频芯片、射频天线以及发电模块。

如图2所示，本发明的实施方式中，微处理器采用的是MSP430FR2311IRGY单片机，这个单片机最大的特点是内部集成铁电存储器。铁电存储器最大的好处就是擦除和写入的时间非常短，和直接操作RAM类似。一般的flash在写入前都要先擦除，擦除又非常慢，这对低功耗的设备是致命的。同时该单片机还集成有计数单元，通过计数单元统计子弹射击的数目。采用超低功耗设计、宽电压工作范围、极短地系统启动时间，保障了无源射频标签模块的可靠性以及计数的准确性。

如图3所示，本发明的实施方式中，射频芯片采用的是NT3H2211W0FT1芯片，该芯片具有一个有线接口和一个天线接口，天线接口和有线接口都可以对该芯片内部的存储区进行操作。同时该芯片还具有唯一的ID号，这种特性与枪支的编号管理有着天然的一致性。在系统管理时，通过枪支编号与ID的绑定，能够实现枪支的电子化管理。

本发明的实施方式中，发电模块是现有技术中公开的产品，其通过枪械发射子弹后的振动产生电信号，这个电信号有两个作用，一是用于向微处理器提供工作电源，另外是提供给微处理器进行分析判断是否是枪支发射子弹的信号。

本发明的实施方式中，射频天线是根据结构尺寸设计13.56MHz的射频线圈，它是射频场能量的发射和接收的工具，与射频芯片就组成了基本的射频标签。

如图2-4所示，本发明无源射频标签模块使用时，安装在枪支上相应的限位槽里，枪支射击子弹后会产生一定的振动力，使得发电模块受到振动，发电模块受到振动后产生交流电信号，该交流电信号分作两路，第一路交流电信号通过发电处理电路产生微处理器工作所需要的电压，具体是通过全波整流电路即二极管D3、D4、D5和D6变成单向脉动直流电并存储在电容C3和C5中，从而给微处理提供工作电压。第二路交流电信号提供给微处理器进行分析判断是否是枪支发射子弹的信号，具体是该路交流电信号依次经过二极管D7、电阻R12、电容C7发送给微处理器的11脚。

微处理器产生电后开始工作，对第二路交流电信号进行分析和处理，判断是否是一次有效的子弹击发，如果是一次有效击发，则微处理器的计数单元在原有计数值上加1，然后将加1后的计数值保存到微处理器内部的铁电存储器内。通过微处理器本地存储枪支射击子弹的数目，可以准确无误地统计子弹射击的数目，而且采用铁电存储方式，减小了数据读写时间，极大降低了系统功耗。

用户需要读取枪支发射子弹的数目时，通过读写器来读取，只要是支持NFC的读写器都可以。当有读写器靠近时，射频天线从读写器中发出的电磁场获得能量激活射频芯片，射频芯片激活后输送电压给微处理器，微处理器有了电压后通过12C总线与射频芯片实现数据交互，将铁电存储器存储的计数值写入到射频芯片中，即微处理器的管脚16通过电阻R5连接射频芯片的管脚5，以及微处理器的管脚15通过电阻R6连接射频芯片的管脚3，通过这种连接方式将铁电存储器存储的计数值写入到射频芯片中。射频芯片与微处理器采用双向数据交换，可实现模式设置或参数设置等功能。微处理器的管脚14通过电阻R7连接射频芯片的管脚4，通过这种连接方式，微处理器用以实现对外部磁场的检测。

作为改进的方案，射频芯片内部集成有ID识别模块，ID识别模块用以检验接收的ID号是否正确性。具体是，读写器向射频芯片读取数据时，读写器需要识别射频芯片的ID号，然后再将识别到的ID号发送给射频芯片，射频芯片接收到后，ID识别模块进行比对接收的ID号是否正确，如果正确则建立通信，否则终止通信，这样可以避免非法设备读取射频芯片中的数据。

作为改进的方案，射频芯片内部集成有密码模块，密码模块用以检验接收的密码是否正确性。具体是，读写器向射频芯片读取数据时，读写器需要输入访问密码，射频芯片接收到后，密码模块进行比对接收的密码是否正确，如果正确则建立通信，否则终止通信，这样可以有效建立用户区的安全访问机制，确保了数据不被非法用户获取。

下面简要下本发明的工作流程

如图5所示，首先是发电模块因枪械发射子弹后受到振动产生电信号，这个电信号一个是用于给微处理提供工作电源，另外一个是提供给微处理器进行分析判断是否是枪支发射子弹的信号，具体判断方法为：处理器通过对外部电压信号的幅度、频率、变化率等多种因素的采集，通过软件滤波、比对等方式，提取子弹击发时的特征信号作为一次有效击发的判断条件，如果是，微处理器的计数单元将计数值作加1处理，同时将加1后的计数值保存到铁电存储器中。

如图6所示，用户需要获取枪械射击子弹的数目时，通过读写器读取即可，当读写器靠近本发明无源射频标签模块时，射频天线从读写器中发出的电磁场获得能量激活射频芯片，射频芯片激活后输送电压给微处理器，并发送读取信号，微处理通电后将铁电存储器存储的计数值写入到射频芯片中，射频芯片再通过射频天线发送给读写器。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。