專利名稱：便攜式讀寫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種射頻識別設備，特別是一種便攜式讀寫器。
背景技術(shù)：
在射頻識別系統(tǒng)中，電子標簽RFID讀寫器可以在較遠距離，即與 電子標簽相距1米對滿足IS018000-6B/C協(xié)議的電子標簽中的內(nèi)容進 行讀寫，并將所讀寫的電子標簽的信息送入與其連接的上端個人數(shù)字 助理PDA (Personal Digital Assistant)進行顯示。同時利用該設 備還可以將PDA中的數(shù)據(jù)或者文件通過內(nèi)部的通用分組無線業(yè)務GPRS 數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到與其聯(lián)網(wǎng)的服務器上。隨著EPCGlobal組織推出 的EPC C1G2標準，即后來成為IS018000-6C標準成為物流領(lǐng)域的實施 標準后，大量的企業(yè)、零售超市、物流行業(yè)開始應用電子標簽RFID技 術(shù)跟蹤和管理商品的生產(chǎn)、流通、零售，因此在現(xiàn)場迫切需要一種適 合現(xiàn)場應用的小型化、價格低廉、方便攜帶和使用的讀寫器，以便對 電子標簽進行讀寫。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種便攜式讀寫器，要解決的技術(shù)問題 是方便對電子標簽的讀寫。
本實用新型釆用以下技術(shù)方案 一種便攜式讀寫器，所述讀寫器 包括微波射頻模塊，編碼、解碼及協(xié)議處理模塊，GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸
模塊和充電處理模塊；解碼、編碼及協(xié)議處理模塊為核心，分別連接 其他模塊；核心模塊為微波射頻模塊提供編碼信號，并取出解碼信號； GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊與核心模塊進行數(shù)據(jù)交互；電池充電和指示燈接口 模塊由核心模塊控制。
本實用新型的微波射頻模塊的頻率合成器經(jīng)前置功率放大器、調(diào) 制驅(qū)動電路、微波射頻功率放大器輸出射頻信號。
本實用新型的微波射頻模塊的標簽反射信號解調(diào)電路接收反射信 號，經(jīng)差分放大電路向比較電路輸出模擬標簽信號。
本實用新型的頻率合成器采用PLL400-915A，放大器采用RF2381, 調(diào)制驅(qū)動電路釆用三極管3904，微波射頻功率放大器采用SKY77325, 差分放大電路采用INA128,比較電路采用LM319。
本實用新型的編碼、解碼及協(xié)議處理模塊的編碼和解碼單元接收 比較電路輸出的正交標簽信號，解碼生成的數(shù)據(jù)保存在其內(nèi)部的存儲 區(qū)，向協(xié)議處理單元發(fā)出中斷信號；協(xié)議處理單元用于控制編碼和解 碼單元產(chǎn)生標簽命令信號，并控制三極管和頻率合成器生成915MHz的 載波并進行振幅調(diào)制。
本實用新型的編碼、解碼及協(xié)議處理模塊的編碼和解碼單元采用 APA150,協(xié)議處理單元采用微處理器C8051F023和8位三態(tài)緩沖器 74HCT244。
本實用新型的充電處理模塊的供電單元給微處理器、8位三態(tài)緩 沖器、編碼和解碼單元提供電源，電平轉(zhuǎn)換單元是RS-232電平轉(zhuǎn)換芯 片，將0 3.3V的電平信號轉(zhuǎn)換成士12V的電平信號。
本實用新型的GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊的協(xié)議轉(zhuǎn)換單元分別接GPRS數(shù) 據(jù)傳輸單元、SIM卡座、接口轉(zhuǎn)換單元、對外接口單元。
本實用新型的GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊的協(xié)議轉(zhuǎn)換單元采用微處理器 C8051F023，GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元采用MC55，接口轉(zhuǎn)換單元采用ADM3202, 電源供電單元MIC5219給協(xié)議轉(zhuǎn)換單元提供電源。
本實用新型的充電處理模塊的充電電路單元采用BQ24013。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用解碼、編碼及協(xié)議處理模塊為 微波射頻模塊提供編碼信號，并取出解碼信號，GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊與 解碼、編碼及協(xié)議處理模塊進行數(shù)據(jù)交互，電池充電和指示燈接口模 塊在解碼、編碼及協(xié)議處理模塊控制下供電，滿足IS018000-6B/C協(xié) 議的電子標簽的讀寫，讀寫距離大于1米，操作界面美觀大方、體積 小、由電池供電并可手持，能夠讀取一維條碼信息，能夠通過無線GPRS 數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)一維條碼讀取、GPRS無線傳輸、 PDA上端控制。


圖1是本實用新型實施例微波射頻模塊電路原理圖(一)。 圖2是本實用新型實施例微波射頻模塊電路原理圖(二)。
圖3是本實用新型實施例解碼、編碼及協(xié)議處理模塊電路原理圖
(一) 。
圖4是本實用新型實施例解碼、編碼及協(xié)議處理模塊電路原理圖
(二) 。
圖5是本實用新型實施例GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊電路原理圖。
圖6是本實用新型實施例電池充電和指示燈接口模塊電路原理圖
(一) 。
圖7是本實用新型實施例電池充電和指示燈接口模塊電路原理圖
(二) 。
圖8是本實用新型實施例的工作流程圖。 圖9是本實用新型實施例的電路框圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖9 所示，本實用新型的便攜式讀寫器包括微波射頻模塊，解碼、編碼及 協(xié)議處理模塊，GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊和電池充電和指示燈接口模塊。其 中以解碼、編碼及協(xié)議處理模塊為核心，分別連接其他模塊。核心模 塊為微波射頻模塊提供編碼信號，并取出解碼信號；GPRS數(shù)據(jù)傳輸模 塊通過串行接口與核心模塊連接進行數(shù)據(jù)交互；電池充電和指示燈接 口模塊由核心模塊控制，其采集的電壓、充放電信息處理后控制指示 燈顯示。解碼、編碼及協(xié)議處理模塊接收TOA發(fā)出的指令，根據(jù)指令 的要求產(chǎn)生滿足標簽協(xié)議的編碼命令去控制微波射頻模塊發(fā)出射頻調(diào) 制載波，射頻模塊接收到標簽的回波信號后解調(diào)成基帶信號送編碼、 解碼及協(xié)議處理模塊解碼后將標簽數(shù)據(jù)返回給PDA處理。GPRS模塊在 PDA的控制下，將PDA的下發(fā)信息轉(zhuǎn)發(fā)到無線機站，同時接收無線機 站的信息并轉(zhuǎn)發(fā)給PDA。充電模塊自動完成對鋰離子電池的充電，充 電期間和充滿電均有LED指示燈指示。
微波射頻模塊包括頻率合成器、微波功率放大器和調(diào)制驅(qū)動電
路、溫補晶體振蕩器、末級功率放大器；標簽反射信號的解調(diào)電路、 差分放大電路、比較電路。解碼、編碼及協(xié)議處理模塊包括編碼和解
碼電路、協(xié)議處理電路、電平轉(zhuǎn)換電路、RS-232傳輸電路、電源提供 電路。GPRS數(shù)據(jù)傳輸部分包括GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊和協(xié)議轉(zhuǎn)化電路。 條碼掃描電路包括條碼掃描模塊。充電電路包括對鋰離子電池的充電 管理電路。
如圖1所示，微波射頻模塊采用頻率合成器U5 PLL400-915A，其 4腳接溫補晶體振蕩器T2 T12.8H4S，構(gòu)成載波合成電路；9腳經(jīng)第三 十七至三十九電阻R37 R39構(gòu)成的功率衰減網(wǎng)絡，接前置放大器U7 RF2381的4腳，前置放大器U7的3腳接調(diào)制驅(qū)動電路三極管U9 3904 的集電極，三極管U9的基極接協(xié)議處理模塊的驅(qū)動器U116的9腳， 前置放大器U7的1腳接末級功率放大器U10 SKY77325的6腳，末級 功率放大器UIO的12腳輸出射頻信號。標簽反射信號解調(diào)電路由四路 二極管解調(diào)電路構(gòu)成，如圖2所示，由電容C81 C85、 二極管D2 D5、 電容C60 C63、電阻R33 R36構(gòu)成四組標簽反射信號解調(diào)電路，接 收末級功率放大器U10輸出的射頻信號后，經(jīng)電子標簽反射回來的信 號，差分放大電路由儀表放大器U12、 U13 INA128構(gòu)成，接收標簽反 射信號解調(diào)電路輸出的解調(diào)后的標簽信號，負電壓轉(zhuǎn)換器件Ull TPS60403為差分放大器提供負電壓，比較電路由高速電壓比較器U16 LM319構(gòu)成，接收差分放大電路的模擬標簽信號，輸出標簽信號送到 編碼和解碼單元，射頻對外接口單元J1、 J2， J2接收協(xié)議處理模塊 輸出的+3. 3V電源以及對頻率合成器U5的控制信號，Jl接收協(xié)議處理
模塊輸出的+3. 3V電源以及向協(xié)議處理模塊發(fā)送兩路標簽信號。
如圖3所示，解碼、編碼及協(xié)議處理模塊包括編碼和解碼單元 U119 ， U119釆用可編程邏輯處理器APA150， U16的輸出經(jīng)過U116的 緩沖連接至U119的解碼輸入端，協(xié)議處理單元U115采用微處理器U115 C8051F023和8位三態(tài)緩沖器U116，時鐘單元Y101 24MHz和Ulll 22. 1184MHz給微處理器U115提供頻率信號，供電單元U112、 U113、 U114給微處理器U115、 8位三態(tài)緩沖器U116、編碼和解碼單元U119 提供電源，U115通過總線連接U119，并通過U119的93、 94、 95腳， 具有邏輯轉(zhuǎn)換功能連接U5和U9。如圖4所示，RS232串行通訊電平轉(zhuǎn) 換單元U118 MAX3232、條碼接口 J115 C0N12連接微處理器U115與條 形碼讀頭，控制其工作并采集條形碼數(shù)據(jù)，GPRS接口單元J2 C0N4 連接U119的擴展串口腳，即42、 43腳，對外接口單元J204連接燒錄 器對微處理器進行數(shù)據(jù)下載燒錄，Jl連接解碼、編碼及協(xié)議處理模塊 和電池充電、指示燈接口模塊，為核心模塊提供電源和各類觸發(fā)信號; J3連接解碼、編碼及協(xié)議處理模塊和微波射頻模塊，為核心模塊控制 射頻功能提供信號通路以及相應工作電源。
如圖5所示，GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊包括協(xié)議轉(zhuǎn)換單元，協(xié)議轉(zhuǎn)換單 元包括微處理器U4、時鐘電路Y1，微處理器采用C8051F023、時鐘電 路采用22. 1184MHz，微處理器的串行接口接GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元U6 MC55的串行接口、接口轉(zhuǎn)換單元U7 ADM3202的電平轉(zhuǎn)換輸入端，微 處理器編程接口接J3，串行接口同時外接Jl、 J5、 JIO，其中J5和 J10為調(diào)試時使用。接對外接口單元J1連接解碼、編碼及協(xié)議處理模
塊，電源供電單元U8 MIC5219為微處理器提供電源。
如圖6和圖7所示，電池充電和指示燈接口模塊包括充電電路單 元U2BQ2祖3，對外接口單元J1、 Jll，指示燈單元D1、 D2、 D4，按 鍵電路S4、 S5，對外接口 JP1、 J4、 J5、 J6、 J7、 J8、 J9，使用J7連 接電源適配器對內(nèi)部鋰電池進行充電，使用JP1和J4為PDA提供外部 進行數(shù)據(jù)交換的接口， J5連接電池充電和指示燈接口模塊與解碼、編 碼及協(xié)議處理模塊，J6連接按鍵板與指示燈板為其提供電源與指示燈 信號，J8連接手柄的觸發(fā)端、J9連接鋰電池的輸出端。
如圖8所示，本實用新型的便攜式讀寫器工作過程讀寫器接通 電源時，除微波射頻模塊中的末級功率放大器外，其余的功能單元均 被供電，微處理器U115在PDA的控制下工作。
微波射頻模塊的頻率合成器U5在編碼和解碼單元U119控制下， 通過控制CLOCK、 DATA、 EN管腳產(chǎn)生915MHz的載波，載波的功率為 -6dBm，經(jīng)過由R37、 R38、 R39組成的T型衰減網(wǎng)絡后，輸出-9dBm再 輸入前置功率放大器U7后輸出功率為4dBm，來自編碼和解碼單元Ul 19 元的標簽命令信號通過三極管U9反相驅(qū)動后控制U7的增益控制腳達 到對915MHz載波信號進行振幅調(diào)制的目的，經(jīng)過振幅調(diào)制后的調(diào)制載 波輸入末級功率放大器U10后輸出功率達到27dBm，經(jīng)由天線輻射出 去。
標簽反射信號經(jīng)由天線接收后，通過四個相距八分之一波長微帶 線的四路二極管D2 D5解調(diào)電路，標簽反射信號經(jīng)由C81 C85耦合 到二極管解調(diào)電路，經(jīng)過二極管解調(diào)后輸出解調(diào)后的標簽信號，耦合
電容C60 C63隔去解調(diào)輸出的直流成份，四路信號再輸入差分放大器 U12和U13，經(jīng)過一級高增益差分放大器后，從U12和U13輸出兩路放 大的、正交的40kHz模擬標簽信號，通過比較器U16將輸入的四路標 簽信號，分別將反相的兩路信號比較后，最終輸出兩路幅度為3.3V的 正交標簽信號，送到編碼和解碼單元做解碼處理。
編碼和解碼單元U119在微處理器U115的控制下，產(chǎn)生標簽命令 信號控制三極管U9和頻率合成器U5，生成915MHz的載波并進行振幅 調(diào)制。經(jīng)過比較電路U16輸出的兩路正交信號進入編碼和解碼單元 U119， U119對標簽信號進行解碼生成數(shù)據(jù)保存在其內(nèi)部的存儲區(qū)，然 后發(fā)出中斷信號通知微處理器U115讀取數(shù)據(jù)，U115完成標簽協(xié)議的 處理。U116完成3. 3V電平和5V電平之間的轉(zhuǎn)換，U113將3. 7V的電 池電壓轉(zhuǎn)換成3. 3V電壓。
供電單元U112將電池電壓3. 7V轉(zhuǎn)換成3. 3V和2. 5V供給微處理 器U115，供電單元U114將電池電壓3. 7V轉(zhuǎn)換成3. 3V供給末級功率 放大器UIO， U114的EN腳被U115控制作為功率輸出的開關(guān)腳。供電 單元U118采用RS-232電平轉(zhuǎn)換器，YIOI是U115的時鐘，Ulll是U119 的時鐘，J115是一維條碼接口， J2是GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊的接口， J3 是與微波射頻電路的接口， Jl是與PDA的接口， J204是U119的程序 燒錄接口。
GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元U6接收、發(fā)送GSM信號并轉(zhuǎn)換為串行通訊數(shù)
據(jù)，U4將U6的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換成自定義的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，U8為 U4和U6提供3. 3V電壓，U7為U4提供RS-232電平轉(zhuǎn)換，SIM1提供SIM卡接口電路，Jl為GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊與讀寫器協(xié)議處理模塊的接 口， J3為U4提供編程數(shù)據(jù)接口， J5和J10為預留的調(diào)試接口。
充電電路單元U2是電池充電的芯片，S4是讀條碼的按鍵開關(guān)， S5是讀標簽的按鍵開關(guān)，JP1是PDA的外延接口，指示燈D1、 D2、 D4 分別是電源、充電和工作指示燈。當便攜式讀寫器電源開關(guān)接通時， Dl指示燈常亮，D2是充電指示燈，當電池電壓充滿時，指示燈常亮， 當電池電量下降到30%時，指示燈常閃，D4是工作指示燈，讀寫器讀 取到標簽或者條碼信息時點亮。
按鍵檢測過程微處理器U115檢測按鍵開關(guān)S4、 S5的狀態(tài)，如 果檢測到按鍵保持按下狀態(tài)達到50毫秒，則發(fā)送按鍵觸發(fā)消息并等待 上位機PDA命令。
接收命令檢測過程使用串行通訊的方式進行命令傳輸，當微處 理器U115接收到一幀PDA發(fā)送的數(shù)據(jù)則進行數(shù)據(jù)規(guī)則校驗，如果通過 校驗則認為是命令數(shù)據(jù)。
命令處理、命令回應過程讀寫器接收到命令后會根據(jù)命令內(nèi)容
進行執(zhí)行，對應執(zhí)行的結(jié)果進行回應?；貞幸韵滤姆N情況命令執(zhí)
行成功、執(zhí)行失敗、命令數(shù)據(jù)規(guī)則校驗錯誤和電量低拒絕執(zhí)行等情況。
待機條件檢測與待機省電模式處理過程當讀寫器在一定的時間 內(nèi)沒有接收到任何命令則進入待機狀態(tài)，此時讀寫器工作在省電模式: 即關(guān)閉除微處理器U115之外的所有電源，直到接收到新的命令為止。 現(xiàn)有技術(shù)的固定式讀寫器具有相當?shù)奈锢沓叽绾屯庥^，采用外部 交流電源供電，僅適合于安裝在固定的地點使用。本實用新型的便攜
式讀寫器向電子標簽發(fā)射微波能量激勵電子標簽工作，同時發(fā)給電子
標簽命令，電子標簽取得微波能量后，根據(jù)讀寫器發(fā)送的命令反射回 來相應的信息，便攜式讀寫器通過對標簽反射回來的回波信號進行解 調(diào)、放大，解碼、譯碼處理，實現(xiàn)讀取標簽內(nèi)存儲的固定數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù) 區(qū)的數(shù)據(jù)，也可以對數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進行改寫。為了有良好的操作界
面和顯示界面，采用PDA作為上端的控制和顯示設備具有可行性。
權(quán)利要求1.一種便攜式讀寫器，其特征在于所述讀寫器包括微波射頻模塊，編碼、解碼及協(xié)議處理模塊，GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和充電處理模塊；解碼、編碼及協(xié)議處理模塊為核心，分別連接其他模塊；核心模塊為微波射頻模塊提供編碼信號，并取出解碼信號；GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊與核心模塊進行數(shù)據(jù)交互；電池充電和指示燈接口模塊由核心模塊控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式讀寫器，其特征在于所述微波射頻 模塊的頻率合成器(U5)經(jīng)前置功率放大器(U7)、調(diào)制驅(qū)動電路、 微波射頻功率放大器(U10)輸出射頻信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式讀寫器，其特征在于所述微波射頻 模塊的標簽反射信號解調(diào)電路接收反射信號，經(jīng)差分放大電路(U12、 U13)向比較電路(U16)輸出模擬標簽信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式讀寫器，其特征在于所述頻率合成 器(U5)采用PLL400-915A，放大器(U7)采用RF2381，調(diào)制驅(qū)動 電路采用三極管3904，微波射頻功率放大器(U10)采用SKY77325， 差分放大電路(U12、U13)采用INA128，比較電路(U16)采用LM319。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式讀寫器，其特征在于所述編碼、解 碼及協(xié)議處理模塊的編碼和解碼單元(U119)接收比較電路(U16) 輸出的正交標簽信號，解碼生成的數(shù)據(jù)保存在其內(nèi)部的存儲區(qū)，向 協(xié)議處理單元(U115)發(fā)出中斷信號；協(xié)議處理單元(U115)用于 控制編碼和解碼單元產(chǎn)生標簽命令信號，并控制三極管和頻率合成器生成915MHz的載波并進行振幅調(diào)制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式讀寫器，其特征在于所述編碼、解 碼及協(xié)議處理模塊的編碼和解碼單元(U119)釆用APA150，協(xié)議 處理單元(U115)釆用微處理器C8051F023和8位三態(tài)緩沖器(U116) 74HCT244。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的便攜式讀寫器，其特征在于所述充電處理 模塊的供電單元(U112、 U113、 U114)給微處理器(U115)、 8位 三態(tài)緩沖器(U116)、編碼和解碼單元(U119)提供電源，電平轉(zhuǎn) 換單元(U118)是RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片，將0 3.3V的電平信號 轉(zhuǎn)換成土12V的電平信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的便攜式讀寫器，其特征在于所述GPRS數(shù) 據(jù)傳輸模塊的協(xié)議轉(zhuǎn)換單元(U4)分別接GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元(U6)、 SIM卡座、接口轉(zhuǎn)換單元(U7)、對外接口單元(J3、 Jl、 JIO、 J5)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式讀寫器，其特征在于所述GPRS數(shù) 據(jù)傳輸模塊的協(xié)議轉(zhuǎn)換單元(U4)采用微處理器C8051F023， GPRS 數(shù)據(jù)傳輸單元(U6)采用MC55，接口轉(zhuǎn)換單元(U7)采用ADM3202， 電源供電單元(U8) MIC5219給協(xié)議轉(zhuǎn)換單元(U4)提供電源。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的便攜式讀寫器，其特征在于所述充電處理 模塊的充電電路單元(U2 )采用BQ24013。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式讀寫器，要解決的技術(shù)問題是方便對電子標簽的讀寫。本實用新型的便攜式讀寫器包括微波射頻模塊，編碼、解碼及協(xié)議處理模塊，GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和充電處理模塊；解碼、編碼及協(xié)議處理模塊分別連接其他模塊，為微波射頻模塊提供編碼信號，并取出解碼信號；與GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊進行數(shù)據(jù)交互；控制電池充電和指示燈接口模塊。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，滿足ISO18000-6B/C協(xié)議的電子標簽的讀寫，讀寫距離大于1米，操作界面美觀大方、體積小、由電池供電并可手持，能夠讀取一維條碼信息，能夠通過無線GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)一維條碼讀取、GPRS無線傳輸、PDA上端控制。
文檔編號H04B7/26GK201000628SQ20072011801
公開日2008年1月2日 申請日期2007年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月8日
發(fā)明者劉春江, 文藝清, 陳長安 申請人:深圳市遠望谷信息技術(shù)股份有限公司