專利名稱：一種動物電子標簽識讀設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子標簽識別技術，具體地，涉及一種動物電子標簽識讀設備。
背景技術：
目前，動物電子標簽是一種非接觸式的射頻識別技術(RadioFrequency Identification，簡稱RFID)，它通過電磁波發射能量激活電子標簽中的芯片、并讀寫其中 的信息；這種識別方式不需要接觸，可在各種惡劣環境中工作，特別適合動物識別。一般地，動物電子標簽加上識讀設備，可以為食品安全溯源管理、動物保護及寵物 管理提供準確的數據支持、可靠的數據保證。隨著食品安全需求級別的提高、與動物保護重 要性的加大，有關動物電子識別與動物電子身份證的需求越來越強烈；相應地，有關動物電 子標簽的識讀需求也越來越多。但是，在現有技術中，動物電子標簽識讀設備還存在識讀距離近、標準識讀不全、 現場操作能力差、以及靠近動物困難等多種缺陷。例如(1)現有的動物電子標簽識讀設備的讀取距離一般為5公分左右，由于讀取距離 較近，操作人員必須靠近動物進行電子標簽識讀；尤其，對于大型動物或兇猛動物，由于識 讀設備較小，必須更近距離靠近動物，給數據采集人員帶來了危險；可見，該操作對于操作 人員和動物均具有危險性，且操作難度大；(2)國際上動物電子標簽識別的標準包括ISOl 1784與ISOl 1785，協議標準分為 FDX和HDX ；另外，一些特殊的動物如信鴿等，均有相應約定俗成的標準；但現有的動物電子 標簽識讀設備存在識讀標準不全的問題，往往只能支持一種標準，使得電子標簽與識讀設 備需一一對應，增加了動物識別系統的構筑難度；(3)現有的動物電子標簽識讀設備只能簡單地顯示動物電子標簽的號碼，若想了 解相應號碼所代表動物的其它信息時，需將相應號碼輸入PDA、或將相應信息載入計算機中 進行查詢，缺乏現場傳遞信息和處理信息的能力，具有采集數據困難、以及現場數據處理能 力弱的問題。
發明內容本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種動物電子標簽識讀設備，以實現 識讀范圍廣、標準識讀全面、現場操作能力強、環境適應能力強、以及安全性強的優點。為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種動物電子標簽識讀設備，包 括輸入單元、中央處理器、信號調制解調單元、放大電路、棒形天線、存儲單元、時鐘單元、顯 示單元、電源管理單元、對外傳輸接口與藍牙通訊單元，其中所述棒形天線、放大電路、信 號調制解調單元與中央處理器依次信號連接，所述棒形天線具有棒狀外型；所述輸入單元、 存儲單元、時鐘單元、顯示單元、電源管理單元、對外傳輸接口及藍牙通訊單元，分別與中央 處理器信號連接。進一步地，所述中央處理器為CPU或MCU。[0011]進一步地，所述信號調制解調單元包括HDX讀寫模塊、FDX讀寫模塊與第一串行接 口 ；所述HDX讀寫模塊的第一連接端及FDX讀寫模塊的第一連接端，分別與放大電路信號連 接；所述HDX讀寫模塊的第二連接端及FDX讀寫模塊的第二連接端，分別通過第一串行接口 連接至中央處理器。進一步地，所述藍牙通訊單元2. 4GHz天線、平衡轉換器、藍牙模塊與第二串行接 口 ；所述2. 4GHz天線、平衡轉換器及藍牙模塊依次信號連接，所述藍牙模塊通過第二串行 接口連接至中央處理器。進一步地，所述存儲單元包括RAM、總線、FLASH與第三串行接口 ；所述RAM通過總線連接至中央處理器，所述FLASH通過第三串行接口連接至中央處理器。進一步地，所述時鐘單元包括實時時鐘芯片與I2C并行總線，所述實時時鐘芯片通 過I2C并行總線連接至中央處理器。進一步地，所述顯示單元包括OLED顯示模塊與并行總線，所述OLED顯示模塊通過 并行總線連接至中央處理器；所述OLED顯示模塊的工作溫度條件為_40°C到80°C。進一步地，所述對外傳輸接口包括第四串行接口和/或USB接口。進一步地，所述輸入單元包括鍵盤與I/O接口，所述鍵盤通過I/O接口連接至中央 處理器。進一步地，所述棒形天線為高磁通量天線。本實用新型各實施例的動物電子標簽識讀設備，由于包括輸入單元、中央處理器、 信號調制解調單元、放大電路、棒形天線、存儲單元、時鐘單元、顯示單元、電源管理單元、 對外傳輸接口與藍牙通訊單元，棒形天線、放大電路、信號調制解調單元與中央處理器依 次信號連接，輸入單元、存儲單元、時鐘單元、顯示單元、電源管理單元、對外傳輸接口及藍 牙通訊單元，分別與中央處理器信號連接；可以通過放大電路，增大棒形天線的發射功率； 通過信號調制解調單元，針對不同的協議進行不同的處理，達到同時識讀符合IS011784、 IS011785、FDX和HDX標準的動物電子標簽；通過藍牙通訊單元，可以實時將數據傳遞給具 備藍牙通訊功能與數據處理功能的PDA、手機、計算機等設備上，直接對讀取到的動物電子 標簽進行相應處理；從而可以克服現有技術中識讀距離近、標準識讀不全、現場操作能力 差、以及靠近動物困難的缺陷，以實現識讀范圍廣、標準識讀全面、現場操作能力強、環境適 應能力強、以及安全性強的優點。本實用新型的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書 中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優點可通過 在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用 新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖1為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備的工作原理示意圖；圖2為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中HDX讀寫模塊的電路原理圖；圖3為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中FDX讀寫模塊的電路原理圖；[0026]圖4為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中天線的電路原理圖；圖5為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中電源管理單元的電路原理圖；圖6a、圖6b為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中OLED顯示模塊的電路原理圖；圖7為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中存儲單元的電路原理圖。結合附圖，本實用新型實施例中附圖標記如下1-中央處理器；201-第一串行接口 ；202-第二串行接口 ；203-第三串行接口 ； 204-第四串行接口和/或USB接口 ；205-總線；206-1/0接口 ；207-I2C并行總線；208-并 行總線；301-HDX讀寫模塊；302-FDX讀寫模塊；4-放大電路；5-棒形天線；6-電源管理 單元；7-藍牙通訊單元；701-2. 4GHz天線；702-平衡轉換器；703-藍牙模塊；801-RAM ； 802-FLASH ；9-鍵盤；10-實時時鐘芯片；11-0LED顯示模塊。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優 選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。根據本實用新型實施例，如圖1-圖7所示，提供了 一種動物電子標簽識讀設備。在 圖1中，本實施例包括輸入單元、中央處理器1、信號調制解調單元、放大電路4、棒形天線5、 存儲單元、時鐘單元、顯示單元、電源管理單元6、對外傳輸接口與藍牙通訊單元7，其中棒 形天線5、放大電路4、信號調制解調單元與中央處理器1依次信號連接；輸入單元、存儲單 元、時鐘單元、顯示單元、電源管理單元6、對外傳輸接口及藍牙通訊單元7，分別與中央處 理器1信號連接。這里，中央處理器1為CPU或MCU ；對外傳輸接口包括第四串行接口和/或USB接 口 204，能夠對外連接電腦等設備，以對動物電子標簽設備進行設置，并讀取動物電子標簽 設備的內部存儲數據；電源管理單元6，可以通過對四節AA電池進行穩壓，給整個動物電子 標簽設備供電。圖5為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中電源管理單元的電路原理圖，在 圖5中，電源管理單元6的采用專用整流芯片U4，該芯片具有效率高及可靠性好的優點，輸 出采用同步整流模式。專用整流芯片U4的輸入端與輸出端斷開，在需要負載停止工作時， 可以優先快速地徹底切斷電源；并且，在設計時特別設置了浪涌電流限制和內部軟啟動功 能，可以有效的防止開機時的電流過沖；另外，由于輸出電壓時刻調節，通過兩個分壓電阻 R20與R22，可以獲得穩定的5V電源。同時，使能端EN信號由M⑶控制電源的開和關，這樣 就可以更有效的延長電池的使用壽命。針對現有的動物電子標簽識讀設備存在著識讀距離近的問題，本實施例采用放大 電路4，增大天線的發射功率，并使用高磁通力的磁棒進行電磁波處理以增加電子標簽的識 讀距離，可以將有效識讀距離由原有的5厘米提高到30厘米。針對動物電子標簽識讀設備存在著靠近動物困難的問題，本實施例棒形天線5采 用棒狀外型，由于棒狀外型的整體較長，能夠有效增加識讀范圍，有利于增加讀取距離，并 有利于讓使用者與動物之間保持安全距離；采用棒狀外型，整體較長能夠有效增加識讀范 圍并讓使用者和動物之間保持安全距離。[0038]進一步地，上述信號調制解調單元包括HDX讀寫模塊301、FDX讀寫模塊302與第 一串行接口 201 ；HDX讀寫模塊301的第一連接端及FDX讀寫模塊302的第一連接端，分別 與放大電路4信號連接；HDX讀寫模塊301的第二連接端及FDX讀寫模塊302的第二連接 端，分別通過第一串行接口 201連接至中央處理器1。圖2為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中HDX讀寫模塊的電路原理圖，在 圖2中，HDX讀寫模塊301的工作原理采用專用集成芯片Ul用來驅動一個專用天線，主機 天線發射信號通過調制的數據，并檢測和解調標簽的反應；標簽通過標簽的天線接收和響 應主機信號；標簽的響應是一個頻移鍵控(即FSK)信號。高或低信號采用兩個不同的頻率 信號(134.2KHZ和123KHz)表示。標簽的工作能量需要主機天線提供，給標簽內部電容充 電。充電完成以后，標簽根據接收到的指令在主機發射停止間隙回傳信號。主機芯片采用 專用接口，用于連接一個外部微控制器。由于發射信號和接收信號是分時工作的，所以這種 方式稱為半雙工(HalfDuplex，簡稱HDX)方式。圖3為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中FDX讀寫模塊的電路原理圖，在 圖3中，FDX讀寫模塊302的工作原理為采用專用集成芯片U2用來驅動一個專用天線，主 機天線發射信號通過調制的數據，并檢測和解調標簽的反應。標簽通過標簽的天線接收和 響應主機信號。標簽的響應是一個調幅的相移鍵控(即AM-PSK)信號。高或低信號采用兩 個不同的信號幅度表示。標簽的工作能量需要主機天線提供，給標簽內部電容充電。充電 完成以后，標簽根據接收到的指令在主機發射同時回傳信號。主機芯片采用專用接口，用于 連接一個外部微控制器；由于發射信號和接收信號是同時工作的，所以這種方式稱為全雙 工(Full Duplex，簡稱 FDX)方式。這里，針對現有的動物電子標簽識讀設備存在著識讀標準不全的問題，本實施例 通過HDX讀寫模塊301與FDX讀寫模塊302，針對不同的協議進行不同的處理，以達到同時 能夠識讀符合ISOl 1784、ISOl 1785、FDX和HDX標準的動物電子標簽。中央處理器1是識讀設備的核心，它通過第一串行接口 201分別與FDX讀寫模塊 302及HDX讀取模塊連接，能夠對符合ISOl 1784、ISOl 1785FDX標準和HDX標準的動物電子 標簽進行操作；FDX讀寫模塊302及HDX讀取模塊負責將電信號進行調制解調，FDX讀寫模 塊302和HDX讀取模塊又連接放大電路4，放大電路4負責將發送和接收到的電信號放大； 放大電路4與棒形天線5連接，天線負責將電信號轉換為電磁波。為了增加讀取距離，棒形 天線5可以采用高磁通量的磁性材料，放置于環形天線內部，以歸整發射和接收的電磁波。上述藍牙通訊單元7包括2. 4GHz天線701、平衡轉換器702、藍牙模塊703與第二 串行接口 202 ；2. 4GHz天線701、平衡轉換器702及藍牙模塊703依次信號連接，藍牙模塊 703通過第二串行接口 202連接至中央處理器1，2. 4GHz天線701用于收發2. 4GHZ無線信 號。圖4為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中天線的電路原理圖，在圖4中， 2. 4GHz天線701的工作原理為藍牙無線技術采用的是一種擴展窄帶信號頻譜的數字編碼 技術，在頻帶和信道分配方面，藍牙系統一般工作在2. 4GHz的ISM頻段。藍牙采用時分雙 工傳輸方案，使用一個天線利用不同的時間間隔發送和接收信號，且在發送和接收信息中 通過不斷改變傳輸方向來共用一個信道，實現全雙工傳輸。2. 4G天線最主要的功能在于轉 換傳播介質(通常是空氣介質)中輻射電磁波能量與收發機所送出或收到的能量。在能量轉換的過程中，會出現有收發機與天線及天線與傳播介質之間的不連續接口。在無線通訊 系統中，天線必須依照這兩個接口的特性來做適當的設計，以使得收發機、天線以及傳播介 質之間形成一個連續的能量傳輸路徑，如此便可以順利的將發射機的能量藉由發射天線輻 射到傳播介質中，并藉由接收天線將輻射電磁波的能量傳送到接收機端。本機的天線采用 專用PCB天線，特征阻抗在50歐姆，方向性為全向性。這里，針對現有的動物電子標簽識讀設備存在著識讀設備采集數據困難的問題， 本實施例通過藍牙通訊單元7，可以連接具有藍牙通訊功能及數據處理功能的PDA、手機、 計算機等外部數據處理設備，將動物電子標簽識讀設備存儲的數據，通過藍牙模塊703，實 時傳輸至相應的數據處理設備，直接對讀取到的動物電子標簽數據進行處理。這里，藍牙通訊單元7所用藍牙(Bluetooth)技術，作為一項即時技術，不要求固 定的基礎設施、且易于安裝和設置，支持設備短距離通信(一般在IOm以內)的無線電技 術，能在包括移動電話、個人掌上電腦(即PDA)、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設 備之間進行無線信息交換。利用藍牙技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡 化設備與因特網(Internet)之間的通信，從而數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓 寬道路。藍牙采用分散式網絡結構以及快跳頻和短包技術，支持點對點及點對多點通信，工 作在全球通用的無線電頻率為2. 4GHz工業、科學、醫學(即ISM)頻段、具有低耗電的優點， 數據傳輸速率為1Mbps，傳輸方式為時分雙工傳輸方案、可實現全雙工傳輸。藍牙技術由藍牙技術聯盟(Bluetooth Special Interest Group，簡稱Bluetooth SIG)推動發展，Bluetooth SIG是一家貿易協會，由電信、計算機、汽車制造、工業自動化和 網絡行業的領先廠商組成。在本實施例中，上述存儲單元包括隨機存儲器(random accessmemory,簡稱 RAM)801、總線 205、閃存(Flash Memory，簡稱 FLASH)802 與第二串行接口 203 ；RAM801 通 過總線205連接至中央處理器1，FLASH802通過第二串行接口 203連接至中央處理器1 ；其 中，RAM801用于存儲臨時數據，FLASH802用于存儲設置信息、讀取到的標簽數據等。圖7為根據本實用新型動物電子標簽識讀設備中存儲單元的電路原理圖，在圖7 中，存儲單元的工作原理為采用專用集成芯片U3，該芯片是串行Flash存儲器，應用于數 據存儲；與并行Flash存儲器相比，所需引腳少、體積小、易于擴展、與單片機連接簡單、工 作可靠。上述時鐘單元包括實時時鐘芯片10與I2C并行總線207，實時時鐘芯片10通過 I2C并行總線207連接至中央處理器1，用于記錄時間。上述顯示單元包括有機發光二極管(Organic Light-Emitting Diode，簡稱0LED) 顯示模塊11與并行總線208，OLED顯示模塊11通過并行總線208連接至中央處理器1， OLED顯示模塊11用于顯示動物電子標簽識讀設備的工作狀態和識讀到的標簽信息；OLED 顯示模塊11能夠在-40°C到80°C正常工作，可以在室外強光和高溫、低溫環境下使用。圖6a、圖6b為根據本實用新型動物電子標 簽識讀設備中OLED顯示模塊的電 路原理圖，在圖6a、圖6b中，OLED顯示模塊11的工作原理為0LED，即有機發光二極管 (Organic Light-Emitting Diode)，又禾爾為有機電激光顯不(Organic Electroluminesence Display,簡稱0ELD)，OLED屏幕具備了許多IXD不可比擬的優勢；OLED顯示技術與傳統的LCD顯示方式不同，無需背光燈，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時， 這些有機材料就會發光。OLED顯示模塊11采用專用驅動芯片，驅動OLED點陣。接口電路 采用并行驅動方式，同時由于OLED的點亮電壓高達12V，所以需要專用的DC-DC升壓電路從 4. 5V升壓到12V并可以根據要求動態調整屏幕的亮度。上述輸入單元包括鍵盤9與I/O接口 206，鍵盤9通過I/O接口 206連接至中央處 理器1，是一個輸入裝置。上述實施例動物電子標簽識讀設備的具體使用方法可以包括以下幾個方面1、將動物標簽識讀設備和外部數據處理設備綁定，數據處理設備可以是PDA、智能 手機、計算機等有藍牙通訊功能和數據處理功能的設備；2、使用對應軟件，采集動物標簽識讀設備內的脫機讀取數據；3、使用動物電子標簽識讀設備，靠近動物電子標簽，并按動鍵盤9，激活讀取功 能；4、動物電子標簽識讀設備，可以自動將識讀到的動物電子標簽數據發送到外部數 據處理設備。綜上所述，本實用新型各實施例的動物電子標簽識讀設備，棒形天線、放大電路、 信號調制解調單元與中央處理器依次信號連接，輸入單元、存儲單元、時鐘單元、顯示單元、 電源管理單元、對外傳輸接口及藍牙通訊單元，分別與中央處理器信號連接；可以通過藍牙 通訊單元，與計算機、PDA、手機等設備聯接，具有聯機和脫機兩種工作模式；可以讀取符合 ISOl 1784、ISOl 1785標準的FDX和HDX動物電子標簽，并在聯機模式下將標簽信息傳遞給 計算機、PDA、手機等數據處理設備，或在脫機模式下，將識讀數據存儲在設備內部的存儲單 元中；從而可以克服現有技術中識讀距離近、標準識讀不全、現場操作能力差、以及靠近動 物困難的缺陷，以實現識讀范圍廣、標準識讀全面、現場操作能力強、環境適應能力強、以及 安全性強的優點。最后應說明的是以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本 實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員 來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征 進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均 應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求一種動物電子標簽識讀設備，其特征在于，包括輸入單元、中央處理器、信號調制解調單元、放大電路、棒形天線、存儲單元、時鐘單元、顯示單元、電源管理單元、對外傳輸接口與藍牙通訊單元，其中所述棒形天線、放大電路、信號調制解調單元與中央處理器依次信號連接，所述棒形天線具有棒狀外型；所述輸入單元、存儲單元、時鐘單元、顯示單元、電源管理單元、對外傳輸接口及藍牙通訊單元，分別與中央處理器信號連接。
2.根據權利要求1所述的動物電子標簽識讀設備，其特征在于，所述中央處理器為CPU 或 MCU。
3.根據權利要求1所述的動物電子標簽識讀設備，其特征在于，所述信號調制解調單 元包括HDX讀寫模塊、FDX讀寫模塊與第一串行接口 ；所述HDX讀寫模塊的第一連接端及FDX讀寫模塊的第一連接端，分別與放大電路信號 連接；所述HDX讀寫模塊的第二連接端及FDX讀寫模塊的第二連接端，分別通過第一串行接 口連接至中央處理器。
4.根據權利要求1所述的動物電子標簽識讀設備，其特征在于，所述藍牙通訊單元 2. 4GHz天線、平衡轉換器、藍牙模塊與第二串行接口 ；所述2. 4GHz天線、平衡轉換器及藍牙模塊依次信號連接，所述藍牙模塊通過第二串行 接口連接至中央處理器。
5.根據權利要求1所述的動物電子標簽識讀設備，其特征在于，所述存儲單元包括 RAM、總線、FLASH與第三串行接口 ；所述RAM通過總線連接至中央處理器，所述FLASH通過第三串行接口連接至中央處理ο
6.根據權利要求1所述的動物電子標簽識讀設備，其特征在于，所述時鐘單元包括實 時時鐘芯片與I2C并行總線，所述實時時鐘芯片通過I2C并行總線連接至中央處理器。
7.根據權利要求1所述的動物電子標簽識讀設備，其特征在于，所述顯示單元包括 OLED顯示模塊與并行總線，所述OLED顯示模塊通過并行總線連接至中央處理器；所述OLED顯示模塊的工作溫度條件為_40°C到80°C。
8.根據權利要求1所述的動物電子標簽識讀設備，其特征在于，所述對外傳輸接口包 括第四串行接口和/或USB接口。
9.根據權利要求1所述的動物電子標簽識讀設備，其特征在于，所述輸入單元包括鍵 盤與I/O接口，所述鍵盤通過I/O接口連接至中央處理器。
10.根據權利要求1所述的動物電子標簽識讀設備，其特征在于，所述棒形天線為高磁 通量天線。
專利摘要本實用新型公開了一種動物電子標簽識讀設備，包括輸入單元、中央處理器、信號調制解調單元、放大電路、棒形天線、存儲單元、時鐘單元、顯示單元、電源管理單元、對外傳輸接口與藍牙通訊單元，其中所述棒形天線、放大電路、信號調制解調單元與中央處理器依次信號連接，所述棒狀天線具有棒狀外型；所述輸入單元、存儲單元、時鐘單元、顯示單元、電源管理單元、對外傳輸接口及藍牙通訊單元，分別與中央處理器信號連接。本實用新型所述動物電子標簽識讀設備，可以克服現有技術中識讀距離近、標準識讀不全、現場操作能力差、以及靠近動物困難等缺陷，以實現識讀范圍廣、標準識讀全面、現場操作能力強、環境適應能力強、以及安全性強的優點。
文檔編號G06K7/00GK201594273SQ20102000425
公開日2010年9月29日 申請日期2010年1月21日 優先權日2010年1月21日
發明者王瑜, 羅遠明, 陳錫棋 申請人:無錫市富華科技有限責任公司