无线唤醒式有源学生标签识别系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种无线唤醒式有源学生标签识别系统，包括随身携带的学生标签和安装于学校大门口的读卡器，所述的学生标签主要由射频模块、射频天线以及电源模块组成，所述的读卡器主要由接收射频模块、发射射频模块、与接收射频模块相对应连接的接收天线、与发射射频模块相对应连接的发射天线以及串口通信模块组成，读卡器一直发送无线唤醒信号，当学生标签进入读卡器接收天线的有效作用距离内，学生标签接收到无线唤醒信号，并将其身份号码、电量状态信息发送至读卡器后进入休眠状态。本实用新型专利技术识别系统不仅解决学生进出校门时由于忘记刷卡而造成记录异常问题，而且不会有学生拥堵的情况发生，具有较强的推广应用价值。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种无线射频识别装置，尤其涉及用于学生进入或离开学校时的 信息登记系统。
技术介绍
现在很多学校在学校门口都安装了刷卡机，给学生配发了表明学生身份的无源射 频识别卡，在学生进入或者离开学校大门时由学生手动刷卡，刷卡机则把所需要的信息保 存下来或者通过一定通信手段发给其他设备以作他用。这种无源射频识别卡的不足之处 是需要学生在经过学校门口的时候主动去刷卡，但是经常有学生在进出校门时忘记刷卡， 造成该生出入学校的记录异常；而且由于该类卡与刷卡机的通信距离一般不超过10厘米， 即需要靠近刷卡，刷读速度慢，因而在学生流量大的时候及易造成拥堵。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种无需靠近刷卡就可读取学生标签信息从而避免忘 记刷卡或刷卡拥堵现象的识别系统。为达到上述目的，本技术所采用的技术方案是一种无线唤醒式有源学生标 签识别系统，包括随身携带的学生标签和安装于学校大门口的读卡器，所述的学生标签主 要由射频模块、射频天线以及电源模块组成，所述的读卡器主要由接收射频模块、发射射频 模块、与接收射频模块相对应连接的接收天线、与发射射频模块相对应连接的发射天线以 及串口通信模块组成，所述的发射射频模块通过发射天线一直发送无线唤醒信号，所述的 学生标签具有唤醒和休眠两种状态，当学生标签进入读卡器接收天线的有效作用距离内， 学生标签接收到无线唤醒信号，并将其身份号码、电量状态信息发送至读卡器后进入休眠 状态。进一步地，所述的接收天线的有效作用距离为以读卡器为中心的半径为0 20米 的距离。所述的学生标签的电源模块为纽扣式干电池。所述读卡器的接收射频模块与发射射频模块工作在不同的频段。所述学生标签的射频天线长度为2 4cm。该系统还包括与读卡器的串口通信模块相电连接的上位机。由于上述技术方案的采用，本技术具有以下优点本技术学生标签识别 系统所采用的标签实质是有源射频卡，读卡器一直在发送唤醒信号，通过设置读卡器无线 信号的有效作用距离，如5米，使得当学生标签在有效作用距离之外处于休眠状态，当进入 读卡器的有效作用距离内，即被唤醒，从而读卡器可读取相应学生标签的身份号码、电量状 态等信息，继而学生标签再次进入休眠状态，耗电微小。本技术识别系统不仅解决学生 进出校门时由于忘记刷卡而造成记录异常问题，而且不会有学生拥堵的情况发生，具有较 强的推广应用价值。附图说明附图1为本技术无线唤醒式有源学生标签识别系统原理框图；附图2为本技术识别系统使用状态图；附图3为学生标签工作流程图；附图4为读卡器工作流程图；其中1、学生标签；11、射频模块；12、射频天线；13、电源模块；2、读卡器；21、接收射频模块；22、发射射频模块；23、接收天线；24、发射天 线；25、串口通信模块；3、上位机；10、门口；具体实施方式下面将结合附图对本技术优选的实施方式进行详细说明如图1和图2所示的学生标签识别系统，其包括多个学生标签1、与学生标签1无 线通信连接的读卡器2、与读卡器2相数据交互的上位机3。其中，所述的学生标签1主 要由射频模块11、射频天线12以及电源模块13组成，本实施例中，射频模块11由射频 芯片和一块单片机芯片组成，射频芯片可选用型号为nRF905的芯片，单片机选用型号为 MSP430F2001，射频天线12直接印制在PCB板上，电源模块13采用CR2032纽扣式干电池。 故本技术的学生标签实质为有源射频卡，在学生标签内置有相应的身份ID号码。关于 学生标签的具体电路，本领域技术人员根据上述原理即可具体实现，故对其具体实施电路 在此不再赘述。所述的学生标签1具有两种状态，即唤醒状态和休眠状态，当射频模块11接收到 无线唤醒信号时，学生标签1将进入唤醒状态；在没有接收到无线唤醒信号时，学生标签将 一直处于休眠低功耗状态。读卡器2主要由接收和发射两条支路组成，发射支路包括发射射频模块22、发射 天线24，整个支路在工作时一直发出无线唤醒信号。接收支路包括接收射频模块21、接收 天线23，其用于接收被唤醒的学生标签所发送的信息。同时，接收射频模块21和发射射频 模块22还共同与一串口通信模块25相连接，通过该串口通信模块25将数据传送给上位机 3，上位机3可以为常用计算机或其他设备，以对登记的数据进行存储或作其他分析利用。本实施例中，读卡器2的射频模块21、22在硬件上也采用型号为nRF905的射频芯 片和型号为STC12C5A56S2单片机芯片组成。读卡器2的无线唤醒信号的作用范围可根据 具体的场合有所调整，本实施例中，读卡器2的有效作用距离为以读卡器为中心的半径为5 米范围内的距离，当然，如果学校大门比较大，可以加长读卡器接收天线的长度。关于读卡 器的具体电路，本领域技术人员根据上述原理即可具体实现，故对其具体实施电路同样不 再赘述。图2示出了本技术识别系统使用示意图，读卡器2设置在靠近学校门口 10的 外侧，读卡器2无线信号的有效区域如图中多圈圆形所示，设定最外圈至读卡器的距离为5 米，当携带学生标签1的学生进入校门或者离开校门时，学生标签1就会被读卡器2在5米 的半径范围内唤醒，接着学生标签就会周期性发送数据信息给读卡器2，该信息包括表明该标签身份的ID号码、电池是否欠电需要更换等，读卡器2接收到这些数据信息后，可通过 RS232串口通信模块将这些数据信息发送给计算机。上述对本技术识别系统功能结构进行了说明，下面将对本技术中读卡器 对学生标签的识别方法进行介绍图3和图4分别给出了学生标签和读卡器的工作流程，首先，对各学生标签的工作 周期、唤醒窗口时间以及读卡器的有效作用范围进行设定，本实施例中，学生标签工作周期 为2s，2s内有1.2ms为唤醒标签的窗口时间，读卡器的有效作用范围为以其为中心的半径 5米的范围内；开启读卡器工作电源，读卡器的发射支路一直发送无线唤醒信号，唤醒频点 为423. 4MHz，发送数据的功率IOdBm ；同时，接收支路一直工作于接收模式，工作的频点为 433. 2MHz。对于学生标签而言，在距离读卡器无线信号有效作用距离之外，其一直处于休眠 状态，本实施例所提供的系统中，采用16M外接晶振的射频芯片riRF905，在掉电模式时的耗 电典型值仅为2. 5 μ A，单片机耗电不超过1 μ A。当学生标签被唤醒时，射频芯片nRF905的 耗电典型值12. 2mA,单片机耗电也不超过100 μ Α。故整个学生标签是低功耗工作的，这保 证了电池长期有效的工作。当学生标签进入读卡器的有效作用距离，在1.2ms的时间内其被唤醒，之后，其 每隔2s发送一次表明自己身份及电池状态的数据，此时，学生标签即处于唤醒状态，读卡 器即可读取相应学生标签的信息，之后，学生标签再次进入休眠状态，从而完成整个识别过程。需要说明的是，在具体实施时，读卡器发送的无线唤醒信号要有一定的强度并且 要连续不断的发射；学生标签在唤醒频点进入接收模式时的窗口时间不可太长，时间长则 产生大功耗；学生标签的射频天线尺寸不能太长，3cm左右即可，天线尺寸越长，越接近于 433MHz信号的四分之一波长，则标签可被唤醒的距离、与读卡器通信的距离越远。对于有些 学校大门比较大的场合，可以考虑加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线唤醒式有源学生标签识别系统，包括随身携带的学生标签（１）和安装于学校大门口的读卡器（２），其特征在于：所述的学生标签（１）主要由射频模块（１１）、射频天线（１２）以及电源模块（１３）组成，所述的读卡器（２）主要由接收射频模块（２１）、发射射频模块（２２）、与接收射频模块（２１）相对应连接的接收天线（２３）、与发射射频模块（２２）相对应连接的发射天线（２４）以及串口通信模块（２５）组成，所述的发射射频模块（２２）通过发射天线（２４）一直发送无线唤醒信号，所述的学生标签（１）具有唤醒和休眠两种状态，当学生标签（１）进入读卡器（２）接收天线（２３）的有效作用距离内，学生标签（１）接收到无线唤醒信号，并将其身份号码、电量状态数据发送至读卡器（２）后进入休眠状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王稳，苗现华，
申请(专利权)人：健雄职业技术学院，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]