本实用新型涉及RFID识别技术领域，尤其涉及一种低频RFID识别系统。
背景技术：
现有的识别系统，例如指纹识别、IC卡识别等，通常依赖于人体或卡片与读写器的接触，使用不便，而且只能依赖于人体的动作，无法实现非接触识别。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种低频RFID识别系统，实现非接触式的自动识别。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种低频RFID识别系统，包括电子标签、识别所述电子标签的读写器以及终端机；
所述电子标签包括标签芯片、磁敏开关以及标签天线，所述标签芯片通过所述磁敏开关与所述标签天线电连接；
所述读写器包括天线电路、射频收发电路、控制器以及接口电路；所述天线电路通过所述射频收发电路与所述控制器电连接，所述控制器通过所述接口电路与所述终端机电连接；所述射频收发电路通过所述天线电路向外发射射频信号并形成电磁场，所述电磁场激发所述磁敏开关导通，所述电子标签和所述读写器建立通信连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的低频RFID识别系统，在电子标签进入电磁场的范围之内时，可以准确可靠的读取电子标签内存储的标签数据，并将标签数据发送至终端机，以便终端机对标签数据进行识别和处理，实现了电子标签的标签数据的自动非接触式识别以及管理。可以用来实现非接触式门禁考勤系统或动物识别系统。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：
进一步：所述电子标签还包括指示所述电子标签识别状态的指示灯以及手动关闭所述电子标签的常闭开关，所述标签芯片与所述标签天线之间依次串联有所述磁敏开关、指示灯以及常闭开关。
上述进一步方案的有益效果是：通过指示灯指示电子标签是否被读写器成功识别，如已识别，可通过常闭开关断开标签芯片和标签天线之间的连接，避免电子标签一直处于工作状态。
进一步：所述射频收发电路包括射频芯片U2、电容C1、电容C2、电容 C7以及电容C8；
所述射频芯片U2的时钟信号端、使能端、信号输出端以及天线调制使能端均与所述控制器电连接，所述射频芯片U2的第一天线驱动端、第二天线驱动端、以及信号输入端均与所述天线电路电连接，所述射频芯片U2的直流去耦电容端通过所述电容C1接地，所述射频芯片U2的锁相环滤波电容端通过所述电容C2接地，所述射频芯片U2的隔直电容输入端通过所述电容 C7与所述射频芯片U2的隔直电容输出端电连接，所述射频芯片U2的模拟地端通过所述电容C8接地；所述射频芯片U2的电源正极接电源，所述射频芯片U2的电源负极接地；所述射频芯片U2的天线驱动器电源正极接电源，所述射频芯片U2的天线驱动器电源负极接地。
上述进一步方案的有益效果是：通过射频芯片U2实现射频信号的发送与接收；射频芯片U2的时钟信号端与控制器电连接，实现射频芯片U2的时钟信号与控制器的时钟信号的同步；射频芯片U2的使能端与控制器电连接，通过控制器控制射频芯片U2的状态，在不需要工作时控制射频芯片U2进入休眠状态，需要工作时唤醒射频芯片U2，可以节省耗电量并保护射频芯片 U2。
进一步：所述天线电路包括读写天线以及谐振电路，所述射频芯片U2 的第一天线驱动端、第二天线驱动端、以及信号输入端均通过所述谐振电路与所述读写天线电连接。
上述进一步方案的有益效果是：通过调整谐振电路的谐振频率可以调节读写天线的工作频率。
进一步：所述谐振电路包括电阻R1、电容C3、电容C4、电容C5以及电容C6；
所述读写天线的一端通过所述电阻R1与所述射频芯片U2的第一天线驱动端电连接，所述读写天线的另一端通过所述电容C3与所述射频芯片U2的第二天线驱动端电连接，所述电容C4与所述电容C3并联，所述读写天线与所述电容C3的公共端通过所述电容C5与所述电容C6电连接，所述电容C6 接地，所述电容C5与电容C6的公共端与所述射频芯片U2的信号输入端电连接。
上述进一步方案的有益效果是：谐振电路的谐振频率与电容C3、电容 C4、电容C5以及电容C6的容值相关，调整电容C3、电容C4、电容C5以及电容C6的容值就可以调整谐振频率，进而调整天线的工作频率。
进一步：所述读写天线为线圈天线，所述线圈天线上设有铜质漆层。
上述进一步方案的有益效果是：线圈天线的发射效果稳定，铜质漆层可以保护天线。
进一步：所述接口电路为RS232接口电路。
上述进一步方案的有益效果是：终端机通常用PC机实现，RS232接口电路是常见的与PC机兼容的接口电路。
进一步：所述读写器还包括复位电路，所述复位电路与所述控制器电连接。
上述进一步方案的有益效果是：当读写器发生故障时，可通过复位电路复位重启。
进一步：所述读写器还包括外部晶振电路，所述外部晶振电路与所述控制器电连接。
上述进一步方案的有益效果是：控制器内部的晶振信号不稳定，通过外部晶振电路提供稳定的晶振信号给控制器。
进一步：所述终端机为PC机。
上述进一步方案的有益效果是：PC机是常见的终端机，操作简单，普及度高。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种低频RFID识别系统的电路结构示意图；
图2为本实用新型提供的一种低频RFID识别系统的包含指示灯和常闭开关的电子标签的电路结构示意图；
图3为本实用新型提供的一种低频RFID识别系统的射频射频收发电路以及天线电路的电路图；
图4为本实用新型提供的一种低频RFID识别系统的接口电路的电路图；
图5为本实用新型提供的一种低频RFID识别系统的复位电路以及外部晶振电路的电路图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、电子标签，11、标签芯片，12、磁敏开关，13、标签天线，14、指示灯，15、常闭开关，2、读写器，21、天线电路，211、读写天线，212、谐振电路，22、射频收发电路，23、控制器，24、接口电路，25、复位电路， 26、外部晶振电路，3、终端机。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型实施例提供一种低频RFID识别系统，包括电子标签1、识别所述电子标签1的读写器2以及终端机3，
所述电子标签1包括标签芯片11、磁敏开关12以及标签天线13，所述标签芯片11通过所述磁敏开关12与所述标签天线13电连接；
所述读写器2包括天线电路21、射频收发电路22、控制器23以及接口电路24；所述天线电路21通过所述射频收发电路22与所述控制器23电连接，所述控制器23通过所述接口电路24与终端机3电连接；所述射频收发电路22通过所述天线电路21向外发射射频信号并形成电磁场，所述电磁场激发所述磁敏开关12导通，所述电子标签1和所述读写器2建立通信连接。
具体地，本实施例选用AT89S52芯片作为控制器23，AT89S52芯片是一款低功耗、高性能的CMOS八位单片机，内置8k字节的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。
具体地，可选用非接触式IC卡作为标签芯片11。例如可选用中国台湾 4001卡和瑞士EM4100卡，它们都采用125kHz的工作频率，有64位激光可编程ROM，调制方式为曼彻斯特码调制，逻辑“1”是在一个位周期内产生一个下降沿，逻辑“0”是在一个位周期内产生一个上升沿，位数据传送周期为512μs。串行输出的数据包括9位同步头、40位信息位、14位校验位以及1位停止位，内部可预先存储不可改写的64位标签数据。9位同步头由9个1组成，由于数据和偶校验的格式的原因，在后面的数据中不会出现 9个1，保证了同步头的唯一性。同步头之后是10组4位的数据组，前两组4位数据组是厂商号，后8组4位数据组是内码号。14位校验位是对前面10组数据组的偶校验位。最后一位是停止位，它恒为0。当传送标签数据时，这64位数据通过载波在标签天线13上首尾相接循环出现。
本实用新型提供的低频RFID识别系统，其工作过程如下：读写器2设置在需要进行识别的区域内，并发送射频信号形成电磁场，电磁场的辐射范围决定了识别范围的大小，电磁场的辐射范围取决于射频信号的频率。电子标签1进入识别区域时，其内置的磁敏开关12被电磁场激活导通，标签天线13接收电磁场能量并将其传递给标签芯片11，标签芯片11得电并将存储的标签数据通过标签天线13发送至天线电路21，该标签数据同样是射频信号，天线电路21通过射频收发电路22将标签数据转发给控制器23，控制器 23通过接口电路24与终端机3通信，终端机3接收标签数据并进行存储更新。终端机3还可通过控制器23发送改写指令至射频收发器22，射频收发器22将改写指令转换为射频信号，并通过天线电路21发送至电子标签1，改写存储在标签芯片11中的标签数据。
本实用新型提供的低频RFID识别系统，运用RFID识别技术实现了无接触式的电子识别，特别适用于非接触式门禁考勤以及动物识别。
优选的，如图2所示，所述电子标签1还包括指示所述电子标签1识别状态的指示灯14以及手动关闭所述电子标签1的常闭开关15，所述标签芯片11与所述标签天线13之间依次串联有所述磁敏开关12、指示灯14以及常闭开关15。
通过指示灯14指示电子标签1是否被读写器2成功识别，为电子标签的持有者明确电子标签的识别状态。如已识别，持有者可通过常闭开关15 断开标签芯片11和标签天线13之间的连接，使得电子标签1不再受电磁场的影响，避免电子标签1一直处于工作状态。
优选地，如图3所示，所述射频收发电路包括射频芯片U2、电容C1、电容C2、电容C7以及电容C8。
具体地，本实施例的射频芯片U2选用EM4095芯片。EM4095是EM公司设计生产的低频RFID读写器专用芯片。它具有性价比高、功能强、集成度高、功耗小、成本低的特点。EM4095芯片内部集成锁相环系统，可自适应调整天线谐振频率；外部无须外接晶振；具有100-150kHz载波范围；通过桥式驱动器直接驱动天线；兼容多种电子标签协议。由于EM4095内含了天线驱动，可直接与天线线圈相连，集成度高，外围器件少，能提供只读、读写等多种模式，十分适合低频RFID识别系统的要求。显然，射频芯片U2还可选用其他型号的芯片，在此以EM4095芯片为例说明。
EM4095芯片的时钟信号端RDY/CLK、使能端SHD、信号输出端DEMOD_OUT 以及天线调制使能端MOD均与所述控制器23电连接，EM4095芯片的第一天线驱动端ANT1、第二天线驱动端ANT2、以及信号输入端DEMOD_IN均与所述天线电路21电连接，EM4095芯片的直流去耦电容DC2端通过所述电容C1 接地，EM4095芯片的锁相环滤波电容端FCAP通过所述电容C2接地，所述 EM4095芯片的隔直电容输入端CDEC_IN通过所述电容C7与所述EM4095芯片的隔直电容输出端CDEC_OUT电连接，所述EM4095芯片的模拟地端ADNG通过所述电容C8接地。EM4095芯片的电源正极VDD接电源VCC，EM4095芯片的电源负极VSS接地GND。EM4095芯片的天线驱动器电源正极DVDD接电源 VCC，EM4095芯片的天线驱动器电源负极DVSS接地GND。
EM4095芯片供电之后，控制器23先将使能端SHD置为高电平，以对 EM4095芯片进行初始化，然后再将其置低电平，EM4095芯片即可发射信号；同时，EM4095芯片的解调模块将读写天线211上的AM信号中携带的标签数据取出，并由通过信号输出端DMOD_OUT输出至控制器23，完成标签数据的读取。时钟信号端RDY/CLK端向控制器23提供EM4095芯片的内部状态以及与发射信号同步的参考时钟。使能端SHD＝1时，时钟信号端RDY/CLK端输出低电平；使能端SHD＝0时，时钟信号端RDY/CLK端输出同步的参考时钟信号，该参考时钟信号出现表示EM4095芯片内部的发射模块和接收模块已经启动。因此，通过查询时钟信号端RDY/CLK信号状态，控制器23即可确定从信号输出端DMOD_OUT接收标签数据的时刻。
本实施例中，控制器23通过天线调制使能端MOD控制第一天线驱动端 ANT1和第二天线驱动端ANT2向天线电路21发送射频信号，实现射频信号的发送并形成电磁场。电磁场激发磁敏开关12导通，天线电路21接收标签天线13发送的标签数据并将其传递至射频芯片U2的信号输入端DEMOD_IN。射频芯片U2对标签数据进行解调，然后通过信号输出端DEMOD_OUT发送至控制器23，控制器23对标签数据进行解码并将解码后的标签数据发送至终端机3，实现标签数据的接收。时钟信号端RDY/CLK与控制器23电连接，实现射频芯片U2的时钟信号与控制器23的时钟信号的同步；使能端MOD与控制器23电连接，使得射频芯片U2的工作状态受控制器23控制，射频芯片U2 不需要工作时，控制器23控制EM4095芯片进入休眠状态，射频芯片U2需要工作时，控制器23唤醒射频芯片U2，可以节省耗电量并保护射频芯片U2；天线调制使能端MOD与控制器23电连接，使得射频芯片U2发射的射频信号受控制器23控制。
优选的，如图3所示，所述天线电路21包括读写天线211以及谐振电路212，所述射频芯片U2的第一天线驱动端ANT1、第二天线驱动端ANT2、以及信号输入端DEMOD_IN均通过所述谐振电路212与所述天线211电连接。
读写天线211通过谐振电路212与射频收发电路22电连接，可通过调整谐振电路212的谐振频率进而调节天线211的发射频率。
优选的，如图3所示，所述谐振电路212包括电阻R1、电容C3、电容 C4、电容C5以及电容C6；
所述读写天线211的一端通过所述电阻R1与所述射频芯片U2的第一天线驱动端ANT1电连接，所述读写天线211的另一端通过所述电容C3与所述射频芯片U2的第二天线驱动端ANT2电连接，所述电容C4与所述电容C3并联，所述读写天线211与所述电容C3的公共端通过所述电容C5与所述电容 C6电连接，所述电容C6接地，所述电容C5与电容C6的公共端与所述射频芯片U2的信号输入端DEMOD_IN电连接。
本实施例提供的谐振电路212，其谐振频率与电容C3、电容C4、电容 C5以及电容C6的容值相关，可通过调整电容C3、电容C4、电容C5以及电容C6的容值调整谐振频率，进而调整读写天线211的工作频率。
优选的，所述读写天线211为线圈天线，所述线圈天线上设有铜质漆层。
线圈天线的发射效果稳定，铜质漆层可以保护天线。
具体地，对读写天线211的线圈电感L进行计算：
其中，N为天线211的线圈的匝数；u0为天线211的磁导率， u0＝1.257×10-6V·s/A·m；R为天线211的线圈的等效半径；d为天线211的直径。
确定了线圈电感L，读写天线211工作频率f0的计算公式如下：
在本实施例中C＝(C3+C4)+C5*C6/C5+C6)，C3、C4、C5、C6分别为电容C3、电容C4、电容C5以及电容C6的容值。
读写天线211的线圈电感L以及工作频率f0的计算公式均为现有技术，通过上述计算公式可知，本实施例中可以通过改变C3、C4、C5、C6的值改变读写天线211的工作频率f0。读写天线211的工作频率f0决定了读写器的识别范围。
优选的，如图4所示，所述接口电路24为RS232接口电路。
具体地，本实施例选用MAX232芯片实现RS232接口电路。MAX232芯片的C1+引脚通过电容C10与MAX232芯片的C1-引脚电连接；MAX232芯片的 C2+引脚通过电容C20与MAX232芯片的C2-引脚电连接；MAX232芯片的T1IN 引脚以及R1OUT引脚均与控制器23电连接；MAX232芯片的V+引脚通过电容C30接电源VCC；MAX232芯片的V-引脚通过电容C40接地GND；MAX232 芯片的T1OUT引脚以及R1IN引脚均与终端机3电连接。
RS232接口电路实现读写器和终端机间的通信。由于终端机的逻辑电平与读写器的逻辑电平不兼容，因此二者之间进行相互连接时必须先进行电平转换。本实施例的RS232接口电路选用MAX232芯片实现电平转换，MAX232 芯片是实现RS232接口电路的常用芯片。
优选的，如图5所示，所述读写器2还包括复位电路25，所述复位电路 25与所述控制器23电连接。
具体地，所述复位电路25包括电容C9和电阻R2，所述控制器23的复位引脚RESET通过所述电阻R2接地，所述控制器23的复位引脚RESET通过所述电容C9接电源。
当读写器2发生故障时，可通过复位电路25复位重启。
优选的，如图5所示，所述读写器2还包括外部晶振电路26，所述外部晶振电路26与所述控制器23电连接。
具体地，所述外部晶振电路26包括电容C10、电容C11以及晶振Y1；
控制器23的一个晶振引脚X1通过电容C10接地，控制器23的另一个晶振引脚X2通过电容C11接地，两个晶振引脚X1和X2之间通过晶振Y1电连接。
控制器23内部的晶振信号不稳定，通过外部晶振电路26提供稳定的晶振信号给控制器23。
优选的，所述终端机3为PC机。
PC机是常见的终端机，操作简单，普及度高。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。