智能雙頻電子標籤的製作方法

2023-05-26 04:54:31 1

專利名稱：智能雙頻電子標籤的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種智能雙頻電子標籤。
技術背景目前，市場上常用的多路經識別技術是目前智能化交通ITS領域中的重要 課題，是實現車輛行使和道路管理智能化的重要手段，也是高速公路收費的重 要依據。多路經識別技術因其能夠實現車輛行駛路徑標示的功能，使車輛行駛 和道路管理智能化、信息化，在提供交通效率、改善道路交通環境和節約交通 能源方面具有重要的意義。國內外在多路經識別技術的開發和研究方面還處於起步階段，市場上並沒 有相關的產品出現。多路經識別技術的主要研究方向是實現安裝在車輛上、裝 載有車輛和交費等信息的電子標籤裝置與設置在道路旁的電子讀寫設備和收 費站讀寫設備之間按一定規範要求的無線通訊和無線信息交互過程。目前高速公路收費主要是依靠最短路經收費，收費的依據是車輛的上下站 信息。這種收費方法簡單可行，但是不能適用於路網複雜的高速公路網。由於 不能精確的識別每輛車的行使路徑，因此不能達到"走多少路，收多少費"的 要求。現行的統一收費系統使用的收費憑證，是通過上站時發放的記錄有上站 信息的非接觸式IC卡，下站時根據卡上的上站信息判斷收費的金額。目前高速公路收費金額的拆分沒有一種有力的數據作為收費金額拆分的 依據，當前的解決方法是通過一定的數學模型，進行一定的概率統計，根據模 型進行拆分，當產生無法拆分金額時需要相關業主進行協商來解決。此種方法具有以下的弊端1. 系統參數來源準確性無法保證2. 系統參數更新滯後，誤差較大3. 適用於路網狀況簡單的情況，當路網狀況比較複雜時，會產生大量的金額 拆分異議需要相關業主進行協商4. 當因為金額拆分而產生異議時無法提供有力的，令人信服的依據5. 當產生無法拆分金額時，會使大量資金滯留，影響高速公路的正常運維另外，現有結構通行卡ic卡部分和微波電路部分分離，ic卡部分沒有很 好的保護，工作狀態不穩定。總之，在目前的高速公路收費實際應用中，還沒有一種可以投入實用的記 錄車輛行駛路徑信息的，同時兼容現有收費特點要求的標識設備。發明內容本發明的目的就在於提供一種工作狀態穩定、兼容現有收費特點要求的智 能雙頻電子標籤。本發明的目的可通過以下措施來實現-本發明包括電路板，在同一電路板上設置有微波電路和IC天線以及IC芯 片，其中，微波電路包括有電源電路、充電系統、狀態指示、存儲裝置、SPI 接口、微處理器MCU電路上、收發天線、濾波電路、射頻收發器、時鐘系統; 其中電源連接到主控器微處理器MCU電路上，存儲裝置通過SPI接口連接到 微處理器MCU電路上，微處理器MCU電路雙向連接到射頻收發器，射頻收 發器雙向連接到濾波電路，濾波電路雙向連接到收發天線，時鐘系統電路的輸 出端連結到微處理器MCU電路上。本發明中微波電路設置在電路板的一面，而IC天線以及IC晶片設置在電 路板的另一面。或者，微波電路與IC天線以及IC晶片均設置在電路板的同一 面。微波電路的頻率為433Mhz或915Mhz或2.4Ghz或5.8Ghz等開放頻段。 電路板採用雙頻雙微處理器MCU雙電路。在主控器微處理器MCU電路上還 連接有狀態指示電路。電源模塊採用通用的紐扣電池，且是可充電電池。本發明由於在同一電路板上設置有微波電路和IC天線以及IC晶片，有機 集成了兩套系統，兩套系統可以互不幹涉同時工作,可以應用於高速公路收費系統。通過本表示設備可以準確識別車輛的行駛路徑，從而判斷出車輛行駛的 路段，然後根據路段進行收費，進行收費金額的拆分。當由於金額拆分產生異 議時，可以做為業主間協商的重要依據。具體優點如下1. 可以同時工作在兩種頻率下2. 有一種模塊損壞不影響使用3. 可以記錄多條路經信息4. 支持編程5. 與現有系統完全兼容6. ic卡部分得到很好的保護，工作狀態穩定。


圖l是本發明的主視圖；圖2是本發明中微波電路的電路原理框圖；圖3是本發明中微波電路的電路原理圖；具體實施方式
本發明以下結合附圖和實施例作以詳細的描述-實施例1如圖所示，本發明包括電路板1,在同一電路板上設置有微波電路和IC 天線2以及IC晶片3，其中，微波電路包括有電源電路、充電系統、狀態指 示、存儲裝置、SPI接口、微處理器MCU電路上、收發天線、濾波電路、射 頻收發器、時鐘系統；其中電源連接到主控器微處理器MCU電路上，存儲裝 置通過SPI接口連接到微處理器MCU電路上，微處理器MCU電路雙向連接 到射頻收發器，射頻收發器雙向連接到濾波電路，濾波電路雙向連接到收發天 線，時鐘系統電路的輸出端連結到微處理器MCU電路上。實施例2本發明包括電路板1，在同一電路板上設置有微波電路和IC天線2以及 IC晶片3，其中，微波電路包括有電源電路、充電系統、狀態指示、存儲裝置、 SPI接口、微處理器MCU電路上、收發天線、濾波電路、射頻收發器、時鐘 系統；其中電源連接到主控器微處理器MCU電路上，存儲裝置通過SPI接口 連接到微處理器MCU電路上，微處理器MCU電路雙向連接到射頻收發器，射頻收發器雙向連接到濾波電路，濾波電路雙向連接到收發天線，時鐘系統電路的輸出端連結到微處理器MCU電路上。本發明中微波電路設置在電路板的 一面，而IC天線以及IC晶片設置在電路板的另一面。或者，微波電路與IC 天線以及IC晶片均設置在電路板的同一面。 實施例3如圖所示，本發明包括電路板1，在同一電路板上設置有微波電路和IC 天線2以及IC晶片3，其中，微波電路包括有電源電路、充電系統、狀態指 示、存儲裝置、SPI接口、微處理器MCU電路上、收發天線、濾波電路、射 頻收發器、時鐘系統；其中電源連接到主控器微處理器MCU電路上，存儲裝 置通過SPI接口連接到微處理器MCU電路上，微處理器MCU電路雙向連接 到射頻收發器，射頻收發器雙向連接到濾波電路，濾波電路雙向連接到收發天 線，時鐘系統電路的輸出端連結到微處理器MCU電路上。微波電路的頻率為433Mhz或915Mhz或2.4Ghz或5.8 Ghz等開放頻段。 電路板採用雙頻雙微處理器MCU雙電路。在主控器微處理器MCU電路上還 連接有狀態指示電路。電源模塊採用通用的紐扣電池，且是可充電電池。。本發明的工作原理如下本發明通過卡盒內部設計，以及電路板的設計相 結合，最大範圍內提供兩套天線可以同時使用。電路結構詳細說明如下-系統採用雙頻雙微處理器MCU雙電路，其中433MHz高頻標示系統晶片 採用Nordic VLSI公司的系統級RF晶片nRF9E5 ，其內置nRF905 433/868/915MHz收發器、8051兼容微控制器和4輸入10位80ksps A/D轉換 器。可以工作於ShockBurst(自動處理前綴、地址和CRC)方式。內置電壓調整 模塊，最大限度地抑制噪音，系統的工作電壓為1.9 3.6V，載波檢測。nRF905 具有功耗低，工作可靠的優點。它不僅在內部固化了按照專用短程通訊協議規 範的無線數據收發程序，而且通過接口電路完成對微波收發電路，時鐘電路， 存儲電路，電池供電控制電路的電氣連接。EEPROM為25AA320, 25AA320是32Kb串行EEPROM,通過SPI接口與 nRF9E5進行通信,作為系統的程序存儲載體。總線信號需要時鐘輸入(SCK)，數 據輸入(SI)和數據輸出(SO)，採用低功耗CMOSA技術,具有區塊寫入的保護和 內置寫入保護，高可靠性，100萬次擦除/寫入，數據保存200年。上電復位電路是系統微處理器的專用復位電路，只有在電池裝入時，通過電源控制器向微處理器和主電路提供電源，同時向微處理器提供復位脈衝，以 滿足微處理器啟動運行的復位要求，隨之，微處理器完成初始化， 一段延時之 後，系統進入省電休眠模式，上電復位的作用隨之結束。除非更換電池，否則 上電復位電路不再啟動。電源模塊採用通用的圓形紐扣電池,向系統提供3伏電源並且可以充電。 正常使用時J6 (BAT)通過J4和J5向智慧卡提供電源，其中J4為VCC， J5 為GND。在充電時，充電+極J2通過三極體Tl電阻Rl向BAT充電J1，J3 均為負極，再配有電源的卡箱中存放時實現存儲管理和充電保養的同步性，而且 負極對稱的設計可以防止卡插錯誤造成損壞，外殼超聲波技術封裝可以確保防 水防潮防止短路。 雙頻智能標示卡的通信實現圓形紐扣電池通過電極(J4為正極，J5為負極)向系統供電，系統上電時，上 電復位電路POWER RESET啟動，SPI自動和片外25AA320相連，在nRF9E5 上電後，處理器自動執行ROM引導區中的代碼，系統根據引導程序，通過引 腳MISO (接收EEPROM的SDO送來的數據)、SCK (給EEPROM的SCK 提供時鐘信號)、MOSI (送數據到EEPROM的SDI)、 EECSN (給EEPROM 的CSN送使能信號)把EEPROM(25AA320)中的程序代碼拷貝到nRF9E5的 4KB RAM中。上電復位完成以後，經過一段延時系統進入省電休眠模式。當 卡系統通過入口感應區時，nRF9E5內置433/868/915MHz收發器通過收發天 線和匹配電路收到入口設備發出的433MHz喚醒微波信號，載波檢測(cd)變 高，微處理器MCU自激周期由1分鐘變為1秒，由入庫狀態變為工作狀態 並清空4K的數據存儲RAM，自動檢測電池電量，電量不足時提示，當收到 --個有效地址，地址匹配(am)被置高，同時觸發工作於ShockBurst接收方 式下，收到有效地址(crc校驗正確)的射頻數據包(入口站信息以及實時時 間信息)時，nRF9E5去掉前導碼地址和crc位，地址匹配寄存器位(AM)和 數據準備好寄存器位(DR)置高，微處理器MCU把TRXI —CE置底，進入 低功耗模式，微處理器MCU以合適的速率通過SPI接口讀出數據。nRF9E5 地址匹配寄存器位(AM)和數據準備好寄存器位(DR)置低。微處理器MCU 把要發送的接點的地址和數據寫入nRF9E5，微處理器MCU設置TRX| __CE TX| —EN為高來激活nRF9E5 ShockBurst進行數據傳輸，nRF9E5給要發送的自身數據加上前綴和CRC校驗，通過天線轉換為微波輻射信號發射出去， 當數據發送完後，數據準備好寄存器位(DR)置高並通知微處理器MCU數 據已經處理完畢，nRF9E5進入待機省電模式。在nRF9E5與入口設備進行 433MHz的信息交換時，IC卡與入口讀寫設備進行13.56MHz的同步通信，兩 者之間由於工作於相差較遠的頻率互不幹擾。當卡系統通過標示站感應區時，nRF9E5同樣以433MHz的工作頻率與標 示站進行信息交換，標示站發出的射頻數據包包括標示站信息以及實時時間信 息，此數據包存儲於入口站數據包之後形成數據累加存儲。由於標示站沒有IC 卡讀寫設備，因此IC卡不參與通信。也就是在標識站系統只有433MHz的單 頻率設備工作。當卡系統通過出口感應區時，出口感應設備發出的433MHz微波信號 被nRF9E5偵測到，載波檢測(cd)變高，轉變工作狀態進行電量檢測， ShockBurst接收方式下nRF9E5通過ANT1, ANT2連接的天線以及匹配電路 接收出口站信息。ShockBurst發送方式nRF9E5把4K的數據存儲RAM中存 儲的出入口信息和標示站信息以及各自時間信息發送給出口站設備，出口站設 備接受到數據結束標誌把接收信息轉交微機網絡後，處於等待狀態，等待下一 次觸發。而nRF9E5發送完數據以後，結束信號觸發程序自動把自激周期由1 秒變為1分鐘，自身狀態由工作狀態變為入庫狀態，以降低功耗。。
權利要求
1. 一種智能雙頻電子標籤，它包括電路板(1)，其特徵在於在同一電路板上設置有微波電路和IC天線(2)以及IC晶片(3)，其中，微波電路包括有電源電路、充電系統、狀態指示、存儲裝置、SPI接口、微處理器MCU電路上、收發天線、濾波電路、射頻收發器、時鐘系統；其中電源連接到主控器微處理器MCU電路上，存儲裝置通過SPI接口連接到微處理器MCU電路上，微處理器MCU電路雙向連接到射頻收發器，射頻收發器雙向連接到濾波電路，濾波電路雙向連接到收發天線，時鐘系統電路的輸出端連結到微處理器MCU電路上。
2、 根據權利要求1所述的智能雙頻電子標籤，其特徵在於所述微波電路設置在電路板的一面，而IC天線以及IC晶片設置在電路板的另一面。
3、 根據權利要求1所述的智能雙頻電子標籤，其特徵在於所述所述微波電路與IC天線以及IC晶片均設置在電路板的同一面。
4、 根據權利要求1所述的智能雙頻電子標籤，其特徵在於所述微波電路的頻率為433Mhz或915Mhz或2.4Ghz或5.8 Ghz。
5、 根據權利要求1所述的智能雙頻電子標籤，其特徵在於所述電路板 採用雙頻雙微處理器MCU雙電路。
6、 根據權利要求1或2或3或4或5所述的智能雙頻電子標籤，其特徵 在於在所述主控器微處理器MCU電路上還連接有狀態指示電路。
7、 根據權利要求1或2或3或4或5所述的智能雙頻電子標籤，其特徵 在於所述的電源模塊採用通用的紐扣電池，且是可充電電池。全文摘要
本發明公開了一種智能雙頻電子標籤，它包括電路板，在同一電路板上設置有微波電路和IC天線以及IC晶片，其中，微波電路包括有電源電路、充電系統、狀態指示、存儲裝置、SPI接口、微處理器MCU電路上、收發天線、濾波電路、射頻收發器、時鐘系統；本發明優點如下1.可以同時工作在兩種頻率下。2.有一種模塊損壞不影響使用。3.可以記錄多條路經信息。4.支持編程。5.與現有系統完全兼容。6.ic卡部分得到很好的保護，工作狀態穩定。
文檔編號G06K19/077GK101246559SQ20071005398
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月12日 優先權日2007年2月12日
發明者劉明豪 申請人:劉明豪