專利名稱：信息交互裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種信息交互裝置，尤指一種基于RFID技術的有源 電子標簽。
背景技術：
隨著電子標簽的發展，電子標簽不僅可附著在待識別物品上作為待識 別物品的電子標記，而且還可被用作一種信息交互的工具。舉例來說，在 學校中電子標簽可作為學生和教師間進行課堂互動的工具。教師通過閱讀 器向學生發送包含試題內容的射頻信號，學生通過持有的電子標簽接收由 閱讀器發送的該射頻信號，并將包含有答案的射頻信號通過電子標簽發送 到教師持有的閱讀器，從而實現學生和教師間的信息交互。
在上述應用中，閱讀器需要與眾多電子標簽進行信息交互。然而，當 眾多電子標簽同時向閱讀器發送射頻信號時，由于閱讀器只能同時接收一 定數量的電子標簽所發送的射頻信號，因此容易造成信號沖撞的現象從而 降低閱讀器讀取電子標簽發送的射頻信號的速度以及閱讀器與電子標簽 之間進行信息交互的可靠性。因此現有的電子標簽只能應用于參與人數較 少的場合中而不能滿足被大范圍使用的需求。并且現有的電子標簽通常采 用工作頻段為非微波頻段(2.45GHz以下)的無源電子標簽，因此閱讀器 能夠可靠地接收電子標簽發送的射頻信號的閱讀范圍比較有限從而限制 了電子標簽的應用。
鑒于上述現有技術的缺陷，因此有必要提供一種改進的技術以克服上 述缺點。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種信息交互裝置，通過采用2.45GHz即 微波頻段作為工作頻段，并且在信息交互裝置的內部同時設有采用 13.56MHz作為工作頻^L的近距離電子標簽，從而既能實現遠距離、低功 耗、防沖撞的信息交互并擴大信息交互裝置的應用領域，又能實現近距離的射頻通信。
為了達到上述目的，本實用新型的主要技術手段在于提供一種信息交 互裝置，包括外部框架、前面板以及后面板，該前面板嵌設于該外部框架 的前表面中，該后面板嵌設于外部框架的后表面中，從而于外部框架中形 成 一 容置空間，于該容置空間中設有用于控制信息交互裝置與閱讀系統進
行信息交互的控制電路，其包括微控制單元，內部設有控制程序；電池 單元，與該微控制單元連接，用于向該微控制單元提供電源并且為信息交 互裝置與閱讀系統間通信提供所需射頻能量；鍵盤單元，與該微控制單元 的輸入端連接，用于向微處理器傳送包含有相應信息的射頻信號；射頻單 元，與該微控制單元雙向通信連接，用于對鍵盤單元傳送的射頻信號以及 從閱讀系統接收到的射頻信號進行處理；天線單元，與該射頻單元連接， 用于在2.45GHz工作頻段上向閱讀系統發送鍵盤單元傳送的射頻信號以 及接收由閱讀系統在2.45GHz工作頻段上發送的射頻信號；LCD顯示單 元，與該微控制單元的輸出端連接，用于顯示鍵盤單元傳送的相應信息以 及閱讀系統發送的相應信息；以及近距離電子標簽，其工作頻段為 13.56MHz,用于實現近距離的射頻通信。
通過上述技術方案，本實用新型的信息交互裝置中設有一電氣獨立且 工作頻段為13.56MHz的近距離電子標簽，從而能夠實現近距離的射頻通 信，例如進行門禁管理、小額支付等；并且本實用新型的信息交互裝置為 采用2.45GHz工作頻段的有源電子標簽，從而能夠實現遠距離、低功耗、 防沖撞的信息交互。由于該遠距離信息交互的特性，因此擴大了信息交互 裝置的應用范圍，例如在校園、醫院、養老院、會場等場所進行人員追蹤、 教學互動等；由于該低功耗的特性，因此電池單元可維持信息交互裝置工 作5年以上，從而實現本實用新型的信息交互裝置可長期使用、免維護的 功效；由于該防沖撞的特性，因此提高了信息交互裝置進行信息交互的可 靠性從而滿足在參與人數多的大范圍場合中使用的需求。
進一步地，所述微控制單元、鍵盤單元、射頻單元以及天線單元設于 印刷電路板上；所述LCD顯示單元包括LCD顯示器以及設于該LCD顯 示器下的LCD背膠片，該LCD顯示器連接有扁平導線，該扁平導線還與 印刷電路板連接；所述電池單元與印刷電路板連接。于所述后面板上穿設 有用于向所述微控制單元燒入控制程序的封口穿槽以及設有用于填補該 封口穿槽的封塊。所述容置空間中還設有內部框架；所述近距離電子標簽設于該內部框架的下表面以及所述后面板的內表面之間；所述LCD顯示 單元設于該內部框架的上表面以及印刷電路板之間；所述電池單元設于后 面板的內表面上。所述內部框架中的上表面設有凹槽，于該凹槽中還穿設 有穿孔，所述LCD顯示單元設于該凹槽中，所述近距離電子標簽限位于 該穿孔中。所述印刷電路板上還穿設有用于蓋設于所述LCD顯示單元外 的LCD槽。所述前面板上穿設有用于蓋設于所述鍵盤單元外的鍵盤槽以 及用于蓋設于所述LCD顯示單元外的LCD槽。所述后面板設有容置槽， 所述近距離電子標簽設于該容置槽中。通過上述簡單結構，使本實用新型 的信息交互裝置具有厚度小的特點從而方便使用者攜帶。
進一步地，所述鍵盤單元為感應電容式觸摸鍵盤。通過該裝置，使本 實用新型的信息交互裝置具有防污、防水、防磨損特性從而確保本實用新 型的信息交互裝置在比較惡劣的環境條件下長期地被使用，延長其使用壽 命。
圖1為本實用新型的信息交互裝置的正面示意圖 圖2為本實用新型的信息交互裝置的背面示意圖 圖3為本實用新型的信息交互裝置的結構分解圖
以及
圖4為本實用新型的信息交互裝置的控制電路模塊圖
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型的信息交互裝置為具有一定厚度的卡 片狀，其外部包括外部框架IO、前面板20以及后面板30。該外部框架10 為具有一定厚度的框體。該前面板20嵌設于外部框架10的前表面中，該 后面板30嵌設于外部框架10的后表面中，從而在外部框架10的內部形 成一容置空間。
以下結合圖3進一步說明本實用新型的信息交互裝置內部結構。于外 部框架10內部形成的容置空間中設有電池單元40、近距離電子標簽50、 內部框架60、 LCD顯示單元70以及印刷電路板80。圖3還示出所述前面 板20上還穿設有LCD槽21以及鍵盤槽22,所述后面板30的內表面上還 設有容置槽31以及穿設有封口穿槽32。該電池單元40設置于后面板30 的內表面上，用于向本實用新型的信息交互裝置進行供電。該近距離電子標簽50設置于后面板30的容置槽31內。該近距離電子標簽50的工作頻 段為13.56MHz,且該近距離電子標簽50包括基本的電子標簽組件(為現 有技術故不贅述)從而能實現近距離的射頻通信。該內部框架60為一矩 形板體，于其上表面開設有一凹槽61,于該凹槽61中還穿設有一矩形穿 孔62。該穿孔62的尺寸與近距離電子標簽50的匹配，并蓋設于該近距離 電子標簽50外從而將近距離電子標簽50限位于后面板30的容置槽31內。 該LCD顯示單元70包括LCD背膠片71以及LCD顯示器72。該LCD背 膠片71設置于內部框架60的凹槽61中，該LCD顯示器72設于該LCD 背膠片71的上表面。該LCD顯示器72還連接有一扁平導線721。該印刷 電路板80上穿設有LCD槽81以及設有鍵盤單元90，并與電池單元40 連接。該LCD槽81蓋設于LCD顯示器72外從而將LCD顯示器72限位 于內部框架60的凹槽61內，并且該LCD顯示器72通過扁平導線721與 該印刷電路板80連接。該印刷電路板80上還設有內部設有控制程序的微 控制單元100 (如圖4所示)、用于處理射頻信號的射頻單元110 (如圖4 所示)連接以及用于收發射頻信號的天線單元120 (如圖4所示)。嵌設 于外部框架10前表面的前面板20蓋設于該印刷電路板80上且該前面板 上的LCD槽21以及鍵盤槽22的位置分別與LCD顯示器72以及鍵盤單 元90的位置對應。此外，在按照上述組裝順序將信息交互裝置組裝完成 后，可通過后面板30上的封口穿槽32向微控制單元100燒入特定的控制 程序，并在控制程序燒入完成后配合將一封塊33填充入該封口穿槽32中。 通過上述簡單結構，本實用新型的信息交互裝置具有厚度小的特點從而方 便使用者攜帶。較佳地，該鍵盤單元50可采用防污、防水、防磨損的感 應電容式觸摸鍵盤，從而可進一步確保本實用新型的信息交互裝置在比較 惡劣的環境(例如工業環境)條件下長期地被使用，延長其使用壽命。
本實用新型的信息交互裝置通過控制電路來實現與閱讀系統的信息 交互。如圖4所示，該控制電路包括微控制單元100、電池單元40、鍵盤 單元卯、射頻單元110、天線單元120、 LCD顯示單元70以及近距離電 子標簽50。該微控制單元100分別與電池單元40、鍵盤單元90、射頻單 元110以及LCD顯示單元70連4矣，而該近距離電子標簽50為一電氣獨 立的單元，不與上述單元進行連4妻。該電池單元40用于向孩i控制單元100 提供電源從而驅動微控制單元IOO進行工作，并且提供信息交互裝置與閱 讀系統間通信所需的射頻能量。因此本實用新型的信息交互裝置為有源 (Active)電子標簽從而能實現遠距離、低功耗的信息交互。由于本實用
7新型的信息交互裝置具有低功耗的特性，因此電池單元40可維持信息交
互裝置工作5年以上，從而實現本實用新型的信息交互裝置可長期使用、 免維護的功效。該鍵盤單元90與所述微控制單元100的輸入端連接，當 信息交互裝置持有人根據自己的選擇按動鍵盤單元90時會將相應的信號 傳送給微控制單元100。該射頻單元110與所述微控制單元100雙向通信 連接，該射頻單元110還與用于接受及發送無線射頻信號的天線單元120 連接。該射頻單元110的作用是對鍵盤單元卯傳送的射頻信號以及從閱 讀系統接收到的射頻信號進行放大、濾波等信號處理。本實用新型的信息 交互裝置的工作頻段為2.45GHz，其優點在于2.45GHz為一個全球的ISM (Industrial Scientific Medical)頻段，其頻率范圍是2.4Ghz至2.4853Ghz， ISM頻段主要開放給工業、科學、醫學三個主要領域免費使用，因此本實 用新型的信息交互裝置在該頻段工作時無需獲得該頻段的使用授權；此 外，采用該微波頻段不僅能實現遠距離以及低功耗的信息交互，并且還能 防止當眾多信息交互裝置同時與閱讀系統進行通信時產生信號沖撞的現 象。在信息交互裝置已進入閱讀系統的閱讀范圍的情況下，當信息交互裝 置持有人按動鍵盤單元90時，微處理單元100會將相應的信號傳送給該 射頻單元110，且由該天線單元120在2.45GHz的工作頻段上將該信號發 送給閱讀系統；當閱讀系統在2.45GHz的工作頻段上向信息交互裝置發送 射頻信號時，該天線單元120會接收該信號并由該射頻單元IIO進行信號 處理后傳送至微處理單元100。通過上述過程可實現本實用新型的信息交 互裝置與閱讀系統之間的信息交互。該L C D顯示單元7 0與微控制單元10 0 的輸出端連接，用于將信息交互裝置持有人通過按動鍵盤單元90傳送的 相應信息以及閱讀系統發送的相應信息顯示于LCD顯示器72上，使信息 交互裝置持有人直觀地看到該信息。如前所述，該近距離電子標簽50的 工作頻段為13.56MHz，因此其作用是實現近距離的射頻通信。
本實用新型的信息交互裝置可應用于校園、醫院、養老院、會場等場 所，以下以校園為例來說明本實用新型的信息交互裝置的具體應用。由于 本實用新型的信息交互裝置包括一采用13.56MHz為工作頻段的近距離電 子標簽50，因此本實用新型的信息交互裝置可實現門禁管理、小額支付等 功能。具體來說，當學生需要進入校園或圖書館等場所時，學生將持有的 信息交互裝置貼近位于門口的閱讀器，該閱讀器通過讀取信息交互裝置中 存儲的學生信息使門禁打開，從而實現門禁管理的功能。當學生需要用餐 或購買物品時，學生將持有的信息交互裝置貼近設于食堂或小賣部的閱讀器，該閱讀器可從信息交互裝置存儲的余額中扣除相應的費用，從而實現
小額支付的功能。由于本實用新型的信息交互裝置采用2.45GHz工作頻段
且本實用新型的信息交互裝置為有源的電子標簽，因此閱讀系統能夠在幾 十米的閱讀范圍內可靠地與信息交互裝置進行信息交互，從而本實用新型 的信息交互裝置可實現人員追蹤、教學互動等功能。具體來說，當學生進 入校園后，學生持有的信息交互裝置會主動地尋找附近的閱讀系統并與該 閱讀系統建立實時通信，因此閱讀系統能夠實時地追蹤學生的位置，從而 實現人員追蹤的功能。當教師需要對學生進行隨堂小測驗以檢驗教學效果 時，教師可通過閱讀系統發送試題到學生持有的信息交互裝置，該試題會
顯示于各信息交互裝置的LCD顯示器72上。學生在閱讀試題后通過按動 鍵盤單元90來選擇相應的答案，且答案亦會顯示于信息交互裝置的LCD 顯示器72上。每個學生持有的信息交互裝置中還存儲有唯一的ID號，該 ID號會伴隨該學生的答案一起通過信息交互裝置發送到教師的閱讀系統， 從而使教師根據各學生的答案判斷各學生的聽課效果以及整體的教學效 果。如上所述，本實用新型的信息交互裝置可實現教學互動的功能。
可以理解的是，上述實施例的詳細說明及具體應用是為了闡述和解釋 本實用新型的原理而不是對本實用新型的保護范圍的限定。但凡其他不脫 離本實用新型的主旨及技術精神的前提下，所完成的均等變化與修飾變 更，均應包括于本實用新型所涵蓋的權利要求的范圍中。
權利要求1.一種信息交互裝置，包括外部框架、前面板以及后面板，該前面板嵌設于該外部框架的前表面中，該后面板嵌設于外部框架的后表面中，從而于外部框架中形成一容置空間，其特征在于，于該容置空間中設有用于控制信息交互裝置與閱讀系統進行信息交互的控制電路，其包括微控制單元，內部設有控制程序；電池單元，與該微控制單元連接，用于向該微控制單元提供電源并且為信息交互裝置與閱讀系統間通信提供所需射頻能量；鍵盤單元，與該微控制單元的輸入端連接，用于向微處理器傳送包含有相應信息的射頻信號；射頻單元，與該微控制單元雙向通信連接，用于對鍵盤單元傳送的射頻信號以及從閱讀系統接收到的射頻信號進行處理；天線單元，與該射頻單元連接，用于在2.45GHz工作頻段上向閱讀系統發送鍵盤單元傳送的射頻信號以及接收由閱讀系統在2.45GHz工作頻段上發送的射頻信號；LCD顯示單元，與該微控制單元的輸出端連接，用于顯示鍵盤單元傳送的相應信息以及閱讀系統發送的相應信息；以及近距離電子標簽，其工作頻段為13.56MHz，用于實現近距離的射頻通信。
2. 如權利要求1所述的信息交互裝置，其特征在于，所述微控制單元、鍵盤單元、射頻單元以及天線單元設于印刷電路板上；所述LCD顯顯示器連接有扁平導線，該扁平導線還與印刷電路板連接；所述電池單元與印刷電路板連接。
3. 如權利要求2所述的信息交互裝置，其特征在于，于所述后面板上穿設有用于向所述微控制單元燒入控制程序的封口穿槽以及設有用于填補該封口穿槽的封塊。
4. 如權利要求3所述的信息交互裝置，其特征在于，所述容置空間中還設有內部框架；所述近距離電子標簽設于該內部框架的下表面以及所述后面板的內表面之間；所述LCD顯示單元i殳于該內部框架的上表面以及印刷電路板之間；所述電池單元設于后面寺反的內表面上。
5. 如權利要求4所述的信息交互裝置，其特征在于，所述內部框架中的上表面設有凹槽，于該凹槽中還穿設有穿孔，所述LCD顯示單元設于該凹槽中，所述近距離電子標簽限位于該穿孔中。
6. 如權利要求5所述的信息交互裝置，其特征在于，所述印刷電路板上還穿設有用于蓋設于所述LCD顯示單元外的LCD槽。
7. 如權利要求6所述的信息交互裝置，其特征在于，所述前面板上穿設有用于蓋設于所述鍵盤單元外的鍵盤槽以及用于蓋設于所述LCD顯示單元外的LCD槽。
8. 如權利要求7所述的信息交互裝置，其特征在于，所述后面板設有容置槽，所述近距離電子標簽設于該容置槽中。
9. 如權利要求1至8中任一項所述的信息交互裝置，其特征在于，所述鍵盤單元為感應電容式觸摸鍵盤。
專利摘要本實用新型提供一種信息交互裝置，包括外部框架、前面板以及后面板，于外部框架中形成一容置空間，其中設有控制電路包括微控制單元，內部設有控制程序；電池單元，與該微控制單元連接；鍵盤單元，與該微控制單元的輸入端連接；射頻單元，與該微控制單元雙向通信連接；天線單元，與該射頻單元連接，用于在2.45GHz工作頻段上收發射頻信號；LCD顯示單元，與該微控制單元的輸出端連接；近距離電子標簽，其工作頻段為13.56MHz。本實用新型的信息交互裝置采用2.45GHz作為工作頻段，并在其內部設有以13.56MHz為工作頻段的近距離電子標簽，從而實現遠距離、低功耗、防沖撞的信息交互以及近距離的射頻通信。
文檔編號G06K19/07GK201402468SQ20092006872
公開日2010年2月10日 申請日期2009年3月12日 優先權日2009年3月12日
發明者潘如山, 王升陽, 王可意, 忠 秦, 郝妍娜 申請人:上海秀派電子科技有限公司