CN101639964A - 一种基于无线射频的便携物品防盗报警***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于无线射频的便携物品防盗报警***及其控制方法主要针对便携式物品特别是车载物品的防盗报警问题。该发明包括1个阅读器、2个以上的电子标签、和1个无线警报器。所述的阅读器及电子标签的主要部分为主控制器、射频芯片，***在硬件上还包括监控范围可选择模块、低电量检测模块、新标签识别模块，并能够实现防冲突和低功耗的工作。本发明功耗低，电池使用寿命长，易于实现便携式及贵重物品，如办公室电脑、行李、手机等物品的监控。

Description

一种基于无线射频的便携物品防盗报警***及其控制方法

技术领域

本发明属于一种超高频无线防盗报警***领域，特别涉及一种基于无线射频的便携物品防盗报警***及其控制方法。

背景技术

无线射频识别(RFID)技术逐渐成为一种主流应用技术，该技术使快速物品识别成为可能。无线射频识别技术具有稳定性高，移动性强，价格低廉，不易受环境(如温度)影响的特点。目前在便携物品的防盗报警***中，主要还是使用一些机械锁或红外技术进行防盗报警，尚未将无线射频识别技术应用与便携物品的防盗中。鉴于上述的无线射频识别的技术优点和便携式物品的特点，无线射频识别技术在防盗报警领域将会有很好的发展前景。

中国专利号为ZL200620119023.5的发明专利公开了一种RFID物品监控***，在所述公开的专利技术中，包括了物品监控终端、射频标签、物品管理中心主机和报警单元，其中每个射频标签对应一个物品监控终端，然后该物品监控终端通过网络与物品管理中心主机连接，再由物品管理中心主机与报警单元连接。该现有技术比较复杂，每个射频标签对应一个物品监控终端，这就使得需要较多的物品监控终端，另外还增加了一个物品管理中心主机，这就增加了***的成本和消耗。另外，该专利技术没有实现监控范围可调、低电量检测和新标签识别功能。

发明内容

本发明提供了一种基于无线射频的便携物品防盗报警***及其方法。它实现了通过一个阅读器监控数个电子标签的功能，节省了阅读器的个数，免去了管理中心主机的设置要求，减少成本，简单可靠，适用于较小范围的防盗报警应用。

本发明的另外一个目的是提供该基于无线射频的便携物品防盗报警***的控制方法，实现防冲突算法、监控范围可调，以及降低功耗的功能。

为解决上述技术问题，本发明包括如下技术方案：一种基于无线射频的便携物品防盗报警***，包括一个阅读器、两个以上的电子标签和报警单元；所述阅读器和电子标签通过射频通信连接，阅读器通过无线通信与报警单元连接；

所述阅读器包括阅读主控制器、阅读器无线发送接收模块、第一天线、无线发送模块和第二天线；阅读主控制器通过阅读器无线发送接收模块与第一天线连接；阅读主控制器通过无线发送模块与第二天线连接；

所述报警单元包括报警器、无线接收模块和第四天线，所述报警器通过无线接收模块与第四天线连接；

所述电子标签包括标签主控制器、电子标签无线发送接收模块、第三天线，所述标签主控制器通过电子标签无线发送接收模块与第三天线连接。

所述阅读控制器包括与阅读主控制器连接的监控范围选择模块。所述监控范围选择模块为阅读器发射功率大小调节器。所述阅读控制器还包括显示***运行状态的LED显示模块。

所述电子标签包括与标签主控制器连接的低电量检测模块；低电量检测模块包括低电量检测芯片，低电量检测芯片输入端与电子标签的电压端连接，输出端与标签主控制器连接。

所述电子标签包括一个与标签主控制器输入端连接的新标签识别模块，新标签识别模块为拨码开关。

本发明的另一个目的在于提供一种基于无线射频的便携物品防盗报警***的控制方法，其特征在于至少包括如下步骤：

A、给每个电子标签设定地址代码，调节阅读器的监控范围；

B、阅读器采取先发言的方式，逐一给每个电子标签发送信号，检测电子标签是否在阅读器的监控范围；

C、当电子标签被移出阅读器的监控范围时，阅读器通过阅读器无线发送接收模块，接收电子标签发送的报警信号，阅读器通知无线发送模块发送信号给无线接收模块，无线接收模块收到信号后控制报警器报警。

所述步骤B中，以阅读器逐一给所有的电子标签发送信号的过程循环2～6次为一个检测周期，若一个检测周期内，阅读器能收到1次或一次以上电子标签返回的信号，则判断电子标签在阅读器的监控范围内，阅读器进入下一个检测周期，否则阅读器判断电子标签被移出阅读器的监控范围。

其特征在于所述步骤B中，阅读器发射信号的间隔期间，装置的射频芯片处于关机状态，单片机处于低功耗模式。

所述的步骤A中阅读器的监控范围通过如下步骤进行，先给阅读器设定若干个档位的发射功率，一旦阅读器设定某个固定的档位后，阅读器发送信号给电子标签，电子标签根据接收到的信号内容，自动调节自身的发射功率，实现监控范围可调。

本发明的积极效果在于：(1)它采取一个阅读器对应多个电子标签的通信方式，从而减少了阅读器的数量。为了避免一个阅读器对多个电子标签同时工作而产生的信号冲突，该发明采用了防冲突算法。即每一个标签设定一个唯一的地址代码，采用阅读器先发言的方式，逐一给标签发送信号，检测标签是否在阅读器的监控范围之内。(2)阅读器还设置了一个可以调节发射功率的档位开关，阅读器可以设定档位，并能发送信号给电子标签，电子标签通过判断接收到的信号内容，自动调节自身的发射功率，从而实现监控范围可调。(3)电子标签内设置了低电量检测芯片，当电量低于额定值时，电子标签发送一个特殊信号给阅读器，告知用户对应的标签低电量。(4)标签内设置有一个8位的拨码开关并与标签主控制器连接，用户可以通过调节拨码开关来设定新标签的地址，从而实现了新标签的添加功能。

附图说明

图1是本发明的阅读器、报警器、电子标签的原理框图；

图2是本发明的阅读器电路原理图；

图3是本发明标签电路原理图；

图4是本发明报警电路原理图；

图5是本发明中标签的低功耗算法程序框图；

图6是本发明中新标签识别程序框图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例和附图对本发明做详细的说明。

图1为本发明的工作原理图，包括一个阅读器1，两个以上电子标签2，报警单元3，阅读器1与电子标签2通过射频通信连接，阅读器1通过无线通信与报警单元3连接。当***中的电子标签2同时工作时，为了防止信号冲突，先给每个标签设定一个唯一的地址代码，采用阅读器1先发言的方式，逐一给电子标签2发送信号，检测标签是否在阅读器的监控范围内。同时，在阅读器1上安装一个无线发送模块7，在报警单元3上安装一个无线接收模块12。当其中一个电子标签2被人为移动出阅读器1的监控范围，阅读器1通知无线发送模块7发送信号给无线接收模块12，无线接收模块12受到信号后控制警报器报警。

图1～图4为阅读器1、电子标签2、报警单元3的原理框图和电路原理图，阅读器1包括阅读主控制器4、阅读器无线发送接收模块5、第一天线6、无线发送模块7和第二天线8、监控范围选择模块9；所述电子标签2包括标签主控制器16、电子标签无线发送接收模块15、第三天线14、低电量检测模块18和新标签识别模块17；所述报警单元3包括报警器13、无线接收模块12和第四天线11。

阅读主控制器4通过阅读器无线发送接收模块5与第一天线6连接；阅读主控制器4通过无线发送模块7与第二天线8连接；所述报警器13通过无线接收模块12与第四天线11连接；所述标签主控制器16通过电子标签无线发送接收模块15与第三天线14连接。

本发明涉及的方法包括当多个标签同时应用于货物防盗报警时的防冲突算法，监控范围可调，延长电池寿命的低功耗算法，低电量检测，识别新标签，无线报警及***的高可靠性。

防冲突算法的实现：当***中六个电子标签2同时工作时，就会产生信号冲突。发明者通过给每个标签设定一个唯一的地址代码。采用阅读器1先发言的方式，逐一给电子标签2发送信号，检测标签是否在阅读器1的监控范围之内。

无线报警功能的实现：硬件上，通过无线收发模块控制警报器的状态。即，在阅读器1上安装一个无线发送模块7，在警报器13上安装一个无线接收模块12。软件上，通过编写程序代码实现如下功能：当电子标签2被人为移出阅读器1的监控范围时，阅读器1通知无线发送模块7发送信号给无线接收模块12，无线接收模块12接收到信号之后控制警13报器报警。

***可靠性的实现：通过编写程序代码设定阅读器循环发送4次信号给标签为一次检测周期。若在检测周期内，阅读器能收到一次或一次以上电子标签2返回的信号，则判断电子标签2在阅读器1的监控范围之内。否则，视为电子标签2已被移出监控范围，同时无线警报器13报警。

监控范围可调的功能的实现：阅读器1内设置有监控范围选择模块9，监控范围选择模块9为可以调节阅读器发射功率的档位开关。阅读器1内设置有数个档位的发射功率，一旦设定某个档位，阅读器1即发送信号给电子标签2。标签电子标签通过判断接收的信号的内容，自动调节自身的发射功率，从而实现了监控范围的可调。

低电量检测功能的实现：硬件上，电子标签2设有低电量检测模块18，所述低电量检测模块18使用低电量检测芯片，其与标签主控制器16连接。在电子标签2电压低于2.7V，即低电量时，电子标签2发送一个特殊信号给阅读器1，阅读器1收到该特殊信号后，***运行状态显示模块10告知用户所对应的标签已处于低电量状态。

识别新标签功能的实现：硬件上，标签主控制器16的P1口外接一个8位的拨码开关，并将P1口设为输入口。通过编写程序代码使得电子标签2的地址为P1口的输入值。这样在标签丢失后添加新的标签时，用户可以通过调节拨码开关来设定新标签的地址。

图5为本发明的标签低功耗算法程序框图。为了能够实现低功耗的目的，本发明除了在硬件上选用超低功耗的单片机(如MSP430系列单片机或Mega64)外，在软件上，依照低功耗算法实现低功耗的目的，通过编写程序代码尽量缩短射频芯片的工作时间，当射频芯片完成一次发送接收任务之后处于关机状态，同时单片机进入低功耗模式，待到阅读器发送下一个信号时，再开启单片机及射频芯片。如此循环下去，使功耗降到最低。

图6是本发明中新标签识别程序框图。硬件上，标签主控制器16的P1口外接一个8位的拨码开关，并将P1口设为输入口。通过编写程序代码，读取P1口信息，并将结果作为电子标签2的地址。这样在标签丢失后添加新的标签时，用户可以通过调节拨码开关来设定新标签的地址。

Claims (10)

1、一种基于无线射频的便携物品防盗报警***，其特征在于：包括一个阅读器(1)、两个以上的电子标签(2)和报警单元(3)；所述阅读器(1)和电子标签(2)通过射频通信连接，阅读器(1)通过无线通信与报警单元(3)连接；

所述阅读器(1)包括阅读主控制器(4)、阅读器无线发送接收模块(5)、第一天线(6)、无线发送模块(7)和第二天线(8)；阅读主控制器(4)通过阅读器无线发送接收模块(5)与第一天线(6)连接；阅读主控制器(4)通过无线发送模块(7)与第二天线(8)连接；

所述报警单元(3)包括报警器(13)、无线接收模块(12)和第四天线(11)，所述报警器(13)通过无线接收模块(12)与第四天线(11)连接；

所述电子标签(2)包括标签主控制器(16)、电子标签无线发送接收模块(15)、第三天线(14)，所述标签主控制器(16)通过电子标签无线发送接收模块(15)与第三天线(14)连接。

2、根据权利要求1所述的基于无线射频的物品防盗报警***，其特征在于：所述阅读控制器(4)包括与阅读主控制器(4)连接的监控范围选择模块(9)。

3、根据权利要求2所述的基于无线射频的物品防盗报警***，其特征在于：所述监控范围选择模块(9)为阅读器发射功率大小调节器。

4、根据权利要求3所述的基于无线射频的物品防盗报警***，其特征在于：所述阅读控制器(4)还包括显示***运行状态的LED显示模块(10)。

5、根据权利要求1所述的基于无线射频的物品防盗报警***，其特征在于：所述电子标签(2)包括与标签主控制器(16)连接的低电量检测模块(18)；低电量检测模块(18)包括低电量检测芯片，低电量检测芯片输入端与电子标签(2)的电压端连接，输出端与标签主控制器(16)连接。

6、根据权利要求5所述的基于无线射频的物品防盗报警***，其特征在于：所述电子标签(2)包括一个与标签主控制器(16)输入端连接的新标签识别模块(17)，新标签识别模块(17)为拨码开关。

7、根据权利要求1所述的基于无线射频的便携物品防盗报警***的控制方法，其特征在于至少包括如下步骤：

A、给每个电子标签(2)设定地址代码，调节阅读器(1)的监控范围；

B、阅读器(1)采取先发言的方式，逐一给每个电子标签(2)发送信号，检测电子标签(2)是否在阅读器(1)的监控范围；

C、当电子标签(2)被移出阅读器(1)的监控范围时，阅读器(1)通过阅读器无线发送接收模块(5)，接收电子标签(2)发送的报警信号，阅读器(1)通知无线发送模块(7)发送信号给无线接收模块(12)，无线接收模块(12)收到信号后控制报警器(13)报警。

8、根据权利要求7所述的基于无线射频的便携物品防盗报警***的控制方法，其特征在于：所述步骤B中，以阅读器(1)逐一给所有的电子标签(2)发送信号的过程循环2～6次为一个检测周期，若一个检测周期内，阅读器(1)能收到1次或一次以上电子标签(2)返回的信号，则判断电子标签(2)在阅读器(1)的监控范围内，阅读器(1)进入下一个检测周期，否则阅读器(1)判断电子标签(2)被移出阅读器(1)的监控范围。

9、根据权利要求7所述的基于无线射频的便携物品防盗报警***的控制方法，其特征在于所述步骤B中，阅读器(1)发射信号的间隔期间，装置的射频芯片处于关机状态，单片机处于低功耗模式。

10、根据权利要求7所述的基于无线射频的便携物品防盗报警***的控制方法，其特征在于所述的步骤A中阅读器(1)的监控范围通过如下步骤进行，先给阅读器(1)设定若干个档位的发射功率，一旦阅读器(1)设定某个固定的档位后，阅读器(1)发送信号给电子标签(2)，电子标签(2)根据接收到的信号内容，自动调节自身的发射功率，实现监控范围可调。

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