专利名称：基于无源射频识别技术的宠物管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及管理系统，尤其涉及一种基于无源射频识别技术的宠物管理系统。
背景技术：
随着社会进步、经济发展和人民生活水平的提高，宠物成为人们消遣娱乐、追求生活质量的一种时尚。但随着城市宠物热的持续升温，也浮出了一些新的社会问题，″狗吠满楼道，粪便一小区，无证乱放养，不过防疫关″。更为严重的是，宠物特别是狗咬伤人的事例在各个城市屡有发生，中国疾病预防控制中心传染病所张永振教授指出“第三次狂犬病流行高峰正在中国形成！”，“自1996年以来，人狂犬病流行逐年快速反弹，已经连续多年位居中国人传染病死亡率和病死数之首，重新成为严重危害中国公共卫生的重大疫病。”宠物在我国各地十分普及，各地养犬数量约为1.5亿条左右。2006年1月至9月，全国各地累计报告狂犬病病例2254例，比去年同期上升近30％；2006年5月份以来，狂犬病已连续5个月成为我国报告死亡数量最高的传染病。
城市宠物的监管问题已经成为全国范围的热点问题。除加强公民公德教育，加快立法，加大执法力度外，开发适用的监管技术装备成为亟待解决的技术难题。目前对宠物的身份识别主要有如下几种方式使用二维条码使用植入式芯片使用有源射频识别上述前两种方式都需要抓住检查宠物，不易对记录介质进行改写，存在管理效率低，执法成本高的缺点，第三种方式虽然借鉴了无线通信领域的最新成果，但是有源射频识别在大面积推广时存在成本高、寿命短、维护麻烦三大缺点。本发明专利在总结宠物身份识别领域现有成果的基础上，借鉴微电子和无线通信领域的最新成果，针对以上各种方案的不足，提出了一种新的中短距离无源无线无源无源无源宠物电子标签。中短距离无源无线宠物电子标签悬挂于宠物身上，内含无源无线射频模块，射频模块的发送距离可达到10米，手持电子标签阅读器和后台数据服务器通过WUSB传输距离可达50米，监管人员通过手持电子标签阅读器对宠物进行识别和管理时无需抓住检查宠物，可远距读写宠物电子身份牌。与其它的宠物身份识别技术相比，无源射频识别具有明显的技术优势，以下是几种不同的宠物身份识别技术的比较
发明内容本发明的目的是提供一种基于无源射频识别技术的宠物管理系统。
基于无源射频识别技术的宠物管理系统包括无源宠物电子标签、手持电子标签阅读器和后台数据管理系统；无源宠物电子标签内部模块之间的连接关系为无源射频识别射频芯片与天线相接，无源射频芯片内存储宠物信息；手持电子标签阅读器内部模块之间的连接关系为第一微处理器分别与存储器、电源、第二微处理器、无源射频识别射频芯片、电源管理与充电监测电路相接，电源分别与电源管理与充电监测电路、存储器、第一微处理器第二微处理器相接，第二微处理器与无线USB模块相接，无源射频识别射频芯片与天线相接，充电接口与电源管理与充电监测电路、电源相接。
所述的手持电子标签阅读器内第一微处理器与无源射频识别射频电路为第一微处理器AT89S51通过R/W引脚与无源射频芯片UCODE HSL相接，第一微处理器AT89S51的第20、29引脚分别接地，第一微处理器AT89S51的第18、19引脚分别接第1电容、第2电容的一端，然后分别接3.33MHZ晶振的两端，第1电容、第2电容的另一端分别接地，第一微处理器AT89S51第40引脚接电源，第一微处理器AT89S51的第9引脚分别接第11电容的一端和第1电阻的一端，第1电阻的另一端接地，第11电容的另一端接电源，第一微处理器AT89S51的第21、22、23、24引脚分别与第1LED灯、第2LED灯、第3LED灯、第4LED灯的一端相接第1LED灯、第2LED灯、第3LED灯、第4LED灯的另一端分别与第2电阻、第3电阻、第4电阻、第5电阻的一端相接，第2电阻、第3电阻、第4电阻、第5电阻的另一端分别与VCC相接，第一微处理器AT89S51通过串口与第二微处理器AT89S51相接；无源射频芯片UCODE HSL通过天线接口与F型天线相接。
手持电子标签阅读器端的WUSB收发器的电路为第二微处理器AT89S51的第6、7、8、9、12、17、31引脚分别与无线USB模块CYWUSB6935的第23、24、25、14、21、33、22引脚相接，第二微处理器AT89S51通过串口与第一微处理器相接，第二微处理器AT89S51的第20、29引脚分别接地，第二微处理器AT89S51的第18、19引脚分别接第16电容、第17电容的一端，然后分别接3.33MHZ晶振的两端，第16电容、第17电容的另一端分别接地，第二微处理器AT89S51第40引脚接电源，无线USB模块CYWUSB6935的第46引脚结第1电感的一端，第1电感的另一端接接天线，无线USB模块CYWUSB6935的第5引脚接第13电容的一端，第13电容的另一端分别接第2电感的一端和第14电容的另一端分别接天线和第15电容的一端，第2电感的另一端和第15电容的另一端分别接地，无线USB模块CYWUSB6935的第35、38引脚分别接13MHZ晶振的两端，无线USB模块CYWUSB6935的第13引脚接地，稳压芯片的第1引脚接电源，第2引脚接第18电容的一端、无线USB模块CYWUSB6935的第6引脚、第19电容的一端、第20电容的一端，稳压芯片的第3引脚、第18电容、第19电容、第20电容的另一端分别接地。
本发明具有中短距离读写功能，并可存储大量信息，采用无源射频识别电子标签具有具有体积小、重量轻、维护方便、使用寿命长、价格低廉等特性，对宠物健康无负面影响；电子标签出厂时写入不可更改的、惟一的64位ID号，消除了不良分子私自篡改电子身份牌的可能性。无源电子标签采用16位CRC校验，具有防冲突功能和冲突仲裁机制；手持电子标签阅读器可每秒可阅读在信号覆盖区域内的多达50只佩带电子标签的宠物，并实时显示宠物信息，监管人员通过手持电子标签阅读器可远距离识别宠物，对其管理；并通过WUSB收发桥连接后台数据管理系统查询和更新宠物的最新信息。无源无源无源宠物电子标签采用Philips公司的UCODE HSL无源电子标签芯片，是目前惟一的一款能够在UHF和微波段的高集成度射频识别电子标签芯片，手持电子标签阅读器与后台数据管理系统采用无线USB传输。
无源无源无源宠物电子标签可把宠物信息通过无线射频方式发送给信号覆盖区域范围内的手持电子标签阅读器，也可接收手持电子标签阅读器发送的信号，修改宠物信息。手持电子标签阅读器采用低功耗技术，其电源管理和充电监测电路可以实时监测电源电量并加以显示。
图1是基于无源射频识别技术的宠物管理系统电路框图；图2是本发明的手持电子标签阅读器的电路框图；图3是本发明手持电子标签阅读器第一微处理器与无源射频识别射频电路图；图4是本发明的手持电子标签阅读器端的WUSB收发器电路图；图5是无源无源无源宠物电子标签的工作状态流程图；图6是手持电子标签阅读器的软件流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、2所示，基于无源射频识别技术的宠物管理系统包括无源宠物电子标签、手持电子标签阅读器和后台数据管理系统；无源宠物电子标签内部模块之间的连接关系为无源射频识别射频芯片与天线相接，无源射频芯片内存储宠物信息。手持电子标签阅读器内部模块之间的连接关系为第一微处理器分别与存储器、电源、第二微处理器、无源射频识别射频芯片、电源管理与充电监测电路相接，电源分别与电源管理与充电监测电路、存储器、第一微处理器第二微处理器相接，第二微处理器与无线USB模块相接，无源射频识别射频芯片与天线相接，充电接口与电源管理与充电监测电路、电源相接。模块之间的信号流向为无源射频芯片通过天线将接收宠物信息信号，并将信息传送给第一微处理器，第一微处理器通过串口将信号传送给第二微处理器，当有读取命令时WUSB收发器可经WUSB收发桥将数据传送给后台数据管理系统微处理器采用AT89S51芯片，无源射频芯片采用Philips公司的UCODEHSL(SL3ICS3001)无源标签芯片。与有源标签相比，它具有体积小、重量轻、使用寿命长、价格低廉等特点。是目前唯一的一款能够工作在UHF及微波段的高集成度射频识别电子标签芯片；并且具有防冲突功能及冲突仲裁机制，每秒可阅读50个标签。在供应链管理和物流领域有着广泛的应用。其工作频率为UHF段的860MHz至960MHz和微波段的2.4GHz至2.5GHz，采用16位CRC校验，具有防冲突仲裁机制，在使用单边天线时，最大有效操作距离可达到8.4M。此外，该芯片具有2048bits的存储空间，64位的唯一产品序列号确保其具有很高的安全特性。
如图3所示，基于无源射频识别技术的宠物管理系统的手持电子标签阅读器内第一微处理器与无源射频识别射频电路为第一微处理器AT89S51通过R/W引脚与无源射频芯片UCODE HSL相接，第一微处理器AT89S51的第20、29引脚分别接地，第一微处理器AT89S51的第18、19引脚分别接第1电容C1、第2电容C2的一端，然后分别接3.33MHZ晶振的两端，第1电容C1、第2电容C2的另一端分别接地，第一微处理器AT89S51第40引脚接电源，第一微处理器AT89S51的第9引脚分别接第11电容C11的一端和第1电阻R1的一端，第1电阻R1的另一端接地，第11电容C11的另一端接电源，第一微处理器AT89S51的第21、22、23、24引脚分别与第1LED灯LED1、第2LED灯LED2、第3LED灯LED3、第4LED灯LED4的一端相接第1LED灯LED1、第2LED灯LED2、第3LED灯LED3、第4LED灯LED4的另一端分别与第2电阻R2、第3电阻R3、第4电阻R4、第5电阻R5的一端相接，第2电阻R2、第3电阻R3、第4电阻R4、第5电阻R5的另一端分别与VCC相接，第一微处理器AT89S51通过串口与第二微处理器AT89S51相接；无源射频芯片UCODE HSL通过天线接口与F型天线相接。
手持电子标签阅读器的电源管理和充电监测电路，系统电源对处于无谓等待时的外围电路器件及电路采取关断电源来减少系统功耗。开关触发中断后CPU也会对电压探测，如果低于阈值电压则CPU不进行任何操作直接进入低功耗状态以保持时钟，否则完成射频识别操作并且依据电源电池发的放电曲线将剩余电量显示出来，这样可以避免电池过度放电而减少寿命。当充电电路接入时，会产生I/O中断唤醒CPU离开低功耗模式并对电池电压进行A/D变换后把当前充电状态显示出来；充电过程中，CPU会依据电池充电曲线一旦检测电池充满后即给充电器发出指令让充电器进入涓流充电状态，CPU还利用一个I/O引脚对充电器进行实时监测，一旦充电器拔除则CPU立刻重新回到低功耗模式。
如图4所示，基于无源射频识别技术的宠物管理系统的手持电子标签阅读器端的WUSB收发器的电路图为第二微处理器AT89S51的第6、7、8、9、12、17、31引脚分别与无线USB模块CYWUSB6935的第23、24、25、14、21、33、22引脚相接，第二微处理器AT89S51通过串口与第一微处理器相接，第二微处理器AT89S51的第20、29引脚分别接地，第二微处理器AT89S51的第18、19引脚分别接第16电容C16、第17电容C17的一端，然后分别接3.33MHZ晶振的两端，第16电容C16、第17电容C17的另一端分别接地，第二微处理器AT89S51第40引脚接电源，无线USB模块CYWUSB6935的第46引脚结第1电感L1的一端，第1电感L1的另一端接接天线，无线USB模块CYWUSB6935的第5引脚接第13电容C13的一端，第13电容C13的另一端分别接第2电感L2的一端和第14电容C14的另一端分别接天线和第15电容C15的一端，第2电感L2的另一端和第15电容C15的另一端分别接地，无线USB模块CYWUSB6935的第35、38引脚分别接13MHZ晶振的两端，无线USB模块CYWUSB6935的第13引脚接地，稳压芯片的第1引脚接电源，第2引脚接第18电容C18的一端、无线USB模块CYWUSB6935的第6引脚、第19电容C19的一端、第20电容C20的一端，稳压芯片的第3引脚、第18电容C18、第19电容C19、第20电容20的另一端分别接地。
无线USB模块采用Cypress公司的CYWUSB6935芯片，CYWUSB6935内部集成了串行数据接口(SPI)、串并/并串转换器(SERDES)、综合器(synthesizer)、2.4GHz的射频收发器，采用高斯频移键控调制解调器和直接顺序扩展频谱数字基带模块。其理论上可以为用户提供3822个独立的频道，让每个主系统能够连接多组外围设备，且通信距离可达到50米或更远。
手持电子标签阅读器与后台数据管理系统通过WUSB收发桥进行WUSB传输，WUSB具有独特的优势，适应于低成本、中短传输距离、低速率的无线传输网络。由于射频识别系统的特性，它对阅读器与后台数据管理系统之间的数据传输速率和传输距离的要求都不大，WUSB的性能足够满足射频识别系统实际应用的要求。作为无线连接方案，WUSB应用简单，组网方便，成本很低。它同时也具有USB设备的即插即用、支持热拔插、操作系统自动配置、功耗低等优点。
如图5所示，无源无源无源宠物电子标签的工作状态流程图为电子标签有三个主要的工作状态准备状态(READY)、ID确认状态(ID)和数据交换状态(DATA EXCHANGE)。系统在进入手持电子标签阅读器发射的电磁场后首先会被自动设置为READY状态；接受选择寻卡命令经过防冲撞机制进入ID状态如果在ID状态下检测到选择读取命令，就会由ID状态转换到DATA EXCHANGE状态。在数据DATA EXCHANGE状态下，可以进行读写操作和数据锁存操作。
如图6所示，系统初始化、开中断、设置工作频率，然后射频芯片进入准备状态，CPU进入休眠状态。通过中断唤醒，判断是否有开关按下。如果没有开关按下，判断阅读器是否处于充电状态，然后根据测量的电压值控制闪烁LED灯的数量；阅读器若不处于充电状态则CPU继续休眠，等待开关按下。当有开关按下时，当键值为1时，阅读器向电子标签发送读取指令，经过身份验证后接收电子标签的发送数据，然后射频芯片进入准备状态，CPU进入休眠状态；当键值为2时，阅读器通过WUSB收发桥连接后台数据管理系统，并发送宠物信息数据，等数据发送完毕后，CPU进入休眠状态。手持电子标签阅读器一方面一方面显示宠物相关信息，另一方面检查是否按时防疫等；若宠物未及时防疫，或办证，则锁定该宠物，并将违纪信号加密编码后发送至该宠物电子身份标签，即执法部门的手持电子标签阅读器中有记录，无源无源无源宠物电子标签同时有违纪记录，便于执法部门处理时取证。
权利要求
1.一种基于无源射频识别技术的宠物管理系统，其特征在于它包括无源宠物电子标签、手持电子标签阅读器和后台数据管理系统；无源宠物电子标签内部模块之间的连接关系为无源射频识别射频芯片与天线相接，无源射频芯片内存储宠物信息；手持电子标签阅读器内部模块之间的连接关系为第一微处理器分别与存储器、电源、第二微处理器、无源射频识别射频芯片、电源管理与充电监测电路相接，电源分别与电源管理与充电监测电路、存储器、第一微处理器第二微处理器相接，第二微处理器与无线USB模块相接，无源射频识别射频芯片与天线相接，充电接口与电源管理与充电监测电路、电源相接。
2.根据权利要求1所述的一种基于无源射频识别技术的宠物管理系统，其特征在于所述的手持电子标签阅读器内第一微处理器与无源射频识别射频电路为第一微处理器AT89S51通过R/W引脚与无源射频芯片UCODE HSL相接，第一微处理器AT89S51的第20、29引脚分别接地，第一微处理器AT89S51的第18、19引脚分别接第1电容(C1)、第2电容(C2)的一端，然后分别接3.33MHZ晶振的两端，第1电容(C1)、第2电容(C2)的另一端分别接地，第一微处理器AT89S51第40引脚接电源，第一微处理器AT89S51的第9引脚分别接第11电容(C11)的一端和第1电阻(R1)的一端，第1电阻(R1)的另一端接地，第11电容(C11)的另一端接电源，第一微处理器AT89S51的第21、22、23、24引脚分别与第1LED灯(LED1)、第2LED灯(LED2)、第3LED灯(LED3)、第4LED灯(LED4)的一端相接第1LED灯(LED1)、第2LED灯(LED2)、第3LED灯(LED3)、第4LED灯(LED4)的另一端分别与第2电阻(R2)、第3电阻(R3)、第4电阻(R4)、第5电阻(R5)的一端相接，第2电阻(R2)、第3电阻(R3)、第4电阻(R4)、第5电阻(R5)的另一端分别与VCC相接，第一微处理器AT89S51通过串口与第二微处理器AT89S51相接；无源射频芯片UCODE HSL通过天线接口与F型天线相接。
3.根据权利要求1所述的一种基于无源射频识别技术的宠物管理系统，其特征在于所述的手持电子标签阅读器端的WUSB收发器的电路为第二微处理器AT89S51的第6、7、8、9、12、17、31引脚分别与无线USB模块CYWUSB6935的第23、24、25、14、21、33、22引脚相接，第二微处理器AT89S51通过串口与第一微处理器相接，第二微处理器AT89S51的第20、29引脚分别接地，第二微处理器AT89S51的第18、19引脚分别接第16电容(C16)、第17电容(C17)的一端，然后分别接3.33MHZ晶振的两端，第16电容(C16)、第17电容(C17)的另一端分别接地，第二微处理器AT89S51第40引脚接电源，无线USB模块CYWUSB6935的第46引脚结第1电感(L1)的一端，第1电感(L1)的另一端接接天线，无线USB模块CYWUSB6935的第5引脚接第13电容(C13)的一端，第13电容(C13)的另一端分别接第2电感(L2)的一端和第14电容(C14)的另一端分别接天线和第15电容(C15)的一端，第2电感(L2)的另一端和第15电容(C15)的另一端分别接地，无线USB模块CYWUSB6935的第35、38引脚分别接13MHZ晶振的两端，无线USB模块CYWUSB6935的第13引脚接地，稳压芯片的第1引脚接电源，第2引脚接第18电容(C18)的一端、无线USB模块CYWUSB6935的第6引脚、第19电容(C19)的一端、第20电容(C20)的一端，稳压芯片的第3引脚、第18电容(C18)、第19电容(C19)、第20电容(20)的另一端分别接地。
全文摘要
本发明公开一种基于无源射频识别技术的宠物管理系统。它包括无源宠物电子标签、手持电子标签阅读器和后台数据管理系统；无源宠物电子标签的内部模块为无源射频识别射频芯片、天线；手持电子标签阅读器的内部模块为存储器、电源、第一微处理器、第二微处理器、无源射频识别射频芯片、电源管理与充电监测电路、充电接口、无线USB模块、天线，其中无线USB模块与第二微处理器组成WUSB收发器。本发明具有远距离读写功能、成本低廉、体积小、重量轻、使用寿命长、维护方便、可靠性高。手持电子标签阅读器与后台数据管理系统采用无线USB传输，确保数据传输的实时性和方便性。监管人员通过手持电子标签阅读器可中短距离距离识别宠物，并对宠物进行管理。
文档编号H04L29/02GK101021908SQ20071006774
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月22日 优先权日2007年3月22日
发明者安庆敏, 吴明光, 陈思国, 李化东 申请人:浙江大学