基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備，包括手持移動(dòng)式RFID讀寫器、PC機(jī)接收端和PC上位機(jī)，手持移動(dòng)式RFID讀寫端和PC機(jī)接收端之間通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊連接，PC機(jī)接收端和PC上位機(jī)之間通過(guò)RS232串行通信接口通訊連接。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物資快速、準(zhǔn)確的入庫(kù)、盤點(diǎn)，具有使用便捷、靈活性高、減少儲(chǔ)存成本、提高倉(cāng)儲(chǔ)工作效率等優(yōu)點(diǎn)，滿足信息化條件下各單位對(duì)貨物存儲(chǔ)的需求。
【專利說(shuō)明】基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線射頻識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)物流倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)采用基于條形碼技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。條形碼技術(shù)雖然價(jià)格低廉，標(biāo)簽制作成本低，但由于其為紙質(zhì)材料，在運(yùn)輸與存儲(chǔ)過(guò)程中容易損壞，并且當(dāng)倉(cāng)庫(kù)管理員對(duì)貨物進(jìn)行出入庫(kù)和盤點(diǎn)操作時(shí)，需要近距離逐個(gè)對(duì)準(zhǔn)貨物條形碼標(biāo)簽掃描貨物信息，同樣需要很大的工作量。在庫(kù)存控制方面，采用隨意分類進(jìn)行貨物存放，在出入庫(kù)過(guò)程中耗費(fèi)更多時(shí)間用于查找和搬運(yùn)貨物，降低了貨物的存取效率。
[0003]RFID (Radio Frequency Identif ication,簡(jiǎn)稱 RFID)是一種應(yīng)用于信息米集系統(tǒng)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)無(wú)線射頻方式自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID標(biāo)簽的信息獲取，可自行設(shè)計(jì)嵌入各種設(shè)備中。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體，并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，能夠快速地進(jìn)行物品追蹤、管理，具有可靠性高、保密性強(qiáng)、方便快捷等特點(diǎn)，與互聯(lián)網(wǎng)、通信等技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的物品跟蹤與信息共享。
[0004]Zigbee是一種基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)，其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:
[0006]本實(shí)用新型提出了一種基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備，其目的是為了提供一種便捷、可靠的RFID無(wú)線讀寫設(shè)備。
[0007]技術(shù)方案:
[0008]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)施的:
[0009]一種基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備，包括手持移動(dòng)式RFID讀寫器、PC機(jī)接收端和PC上位機(jī)，其特征在于:手持移動(dòng)式RFID讀寫端和PC機(jī)接收端之間通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊連接，PC機(jī)接收端和PC上位機(jī)之間通過(guò)RS232串行通信接口通訊連接。
[0010]手持移動(dòng)式RFID讀寫端設(shè)置為I個(gè)或多個(gè)。
[0011]手持移動(dòng)式RFID讀寫端包括讀寫端MCU、RFID讀卡模塊、讀寫端ZigBee模塊、讀寫端LCD顯示模塊、讀寫端鍵盤電路、讀寫端掉電保護(hù)模塊、讀寫端實(shí)時(shí)電路、讀寫端正常運(yùn)行指示燈、讀寫端電源模塊；讀寫端MCU分別連接RFID讀卡模塊、讀寫端IXD顯示模塊、讀寫端掉電保護(hù)模塊、讀寫端實(shí)時(shí)電路、讀寫端鍵盤電路、讀寫端ZigBee模塊和讀寫端正常運(yùn)行指示燈；讀寫端電源模塊為讀寫端MCU、RFID讀卡模塊、讀寫端ZigBee模塊供電；RFID讀卡模塊連接天線。
[0012]PC機(jī)接收端包括接收端MCU、接收端ZigBee模塊、接收端電源模塊、接收端電平轉(zhuǎn)換模塊、接收端實(shí)時(shí)電路、接收端掉電保護(hù)模塊和接收端正常運(yùn)行指示燈；接收端MCU分別連接接收端ZigBee模塊、接收端電平轉(zhuǎn)換模塊、接收端實(shí)時(shí)電路、接收端掉電保護(hù)模塊、接收端正常運(yùn)行指示燈；接收端電源模塊為接收端MCU、接收端ZigBee模塊、接收端電平轉(zhuǎn)換模塊供電；接收端電平轉(zhuǎn)換模塊連接PC上位機(jī)。
[0013]優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0014]該實(shí)用新型基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備，將ZigBee技術(shù)和RFID技術(shù)相結(jié)合，以單片機(jī)為系統(tǒng)控制器，利用ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線自組網(wǎng)原理實(shí)現(xiàn)了手持移動(dòng)式RFID讀寫端和PC機(jī)接收端的遠(yuǎn)程無(wú)線通信，無(wú)需布線，網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力強(qiáng)，可根據(jù)具體的情況隨時(shí)隨地將RFID讀寫端連入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)管理容易，能夠迅速采集多個(gè)電子標(biāo)簽信息，提高了組網(wǎng)的便捷性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?，?shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)存物資快速、準(zhǔn)確的入庫(kù)、盤點(diǎn)，滿足物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求。
[0015]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0016]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型手持移動(dòng)式RFID讀寫端結(jié)構(gòu)原理圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型PC機(jī)接收端結(jié)構(gòu)原理圖；
[0019]圖4為本實(shí)用新型手持移動(dòng)式RFID讀寫端MCU原理圖；
[0020]圖5為本實(shí)用新型PC機(jī)接收端MCU原理圖；
[0021]圖6為本實(shí)用新型手持移動(dòng)式RFID讀寫端和PC機(jī)接收端電源模塊電路圖；
[0022]圖7為本實(shí)用新型手持移動(dòng)式RFID讀寫端RFID讀卡模塊電路圖；
[0023]圖8為本實(shí)用新型手持移動(dòng)式RFID讀寫端和PC機(jī)接收端ZigBee收發(fā)模塊電路圖；
[0024]圖9為本實(shí)用新型PC機(jī)接收端電平轉(zhuǎn)換模塊電路圖；
[0025]圖10為本實(shí)用新型手持移動(dòng)式RFID讀寫端IXD顯示模塊電路圖；
[0026]圖11為本實(shí)用新型手持移動(dòng)式RFID讀寫端鍵盤電路圖；
[0027]圖12為本實(shí)用新型手持移動(dòng)式RFID讀寫端和PC機(jī)接收端實(shí)時(shí)電路圖。
[0028]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0029]10.手持式移動(dòng)式RFID讀寫端、20.PC機(jī)接收端、30.PC上位機(jī)、40.讀寫端MCU、50.讀寫端RFID讀卡模塊、60.讀寫端LCD顯示模塊、70.讀寫端掉電保護(hù)模塊、80.讀寫端實(shí)時(shí)電路、90.讀寫端鍵盤電路、100.讀寫端ZigBee模塊、110.讀寫端電源模塊、120.讀寫端正常運(yùn)行指示燈、130.接收端MCU、140.接收端ZigBee模塊、150.ZigBee模塊電源模塊、160.接收端電平轉(zhuǎn)換模塊、170.接收端實(shí)時(shí)電路、180.接收端掉電保護(hù)模塊、190.接收端正常運(yùn)行指示燈。
[0030]【具體實(shí)施方式】:
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體說(shuō)明:
[0032]本實(shí)用新型提出了一種基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備，如圖1所示，包括手持移動(dòng)式RFID讀寫器10、PC機(jī)接收端20和PC上位機(jī)30，其特征在于:手持移動(dòng)式RFID讀寫端10和PC機(jī)接收端20之間通過(guò)ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊連接，PC機(jī)接收端20和PC上位機(jī)30之間通過(guò)RS232串行通信接口通訊連接。
[0033]上述手持移動(dòng)式RFID讀寫端10可以根據(jù)需要設(shè)置為I個(gè)或多個(gè)。[0034]如圖2、圖4、圖6、圖7、圖8、圖10、圖11、圖12中所示，上述手持移動(dòng)式RFID讀寫端10包括讀寫端MCU40、RFID讀卡模塊50、讀寫端ZigBee模塊100、讀寫端IXD顯示模塊60、讀寫端鍵盤電路90、讀寫端掉電保護(hù)模塊70、讀寫端實(shí)時(shí)電路80、讀寫端正常運(yùn)行指示燈120、讀寫端電源模塊110 ;讀寫端MCU40分別連接RFID讀卡模塊50、讀寫端IXD顯示模塊60、讀寫端掉電保護(hù)模塊70、讀寫端實(shí)時(shí)電路80、讀寫端鍵盤電路90、讀寫端ZigBee模塊100和讀寫端正常運(yùn)行指示燈120 ;讀寫端電源模塊110為讀寫端MCU40、RFID讀卡模塊50、讀寫端ZigBee模塊100供電(提供3.3V工作電源)；RFID讀卡模塊50連接天線。
[0035]如圖3、圖5、圖6、圖8、圖9、圖12中所示，上述PC機(jī)接收端20包括接收端MCU130、接收端ZigBee模塊140、接收端電源模塊150、接收端電平轉(zhuǎn)換模塊160、接收端實(shí)時(shí)電路170、接收端掉電保護(hù)模塊180和接收端正常運(yùn)行指示燈190 ;接收端MCU130分別連接接收端ZigBee模塊140、接收端電平轉(zhuǎn)換模塊160、接收端實(shí)時(shí)電路170、接收端掉電保護(hù)模塊180、接收端正常運(yùn)行指示燈190 ;接收端電源模塊150為接收端MCU130、接收端ZigBee模塊140、接收端電平轉(zhuǎn)換模塊160供電(提供3.3V工作電源)；接收端電平轉(zhuǎn)換模塊160連接PC上位機(jī)30。
[0036]如圖4中所示，手持移動(dòng)式RFID讀寫端MCU采用超低功耗16位單片機(jī)。負(fù)責(zé)連接底層硬件設(shè)備，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和處理的功能。
[0037]如圖5中所示，PC機(jī)接收端MCU采用超低功耗16位單片機(jī)。完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸功能。
[0038]如圖6中所示，手持移動(dòng)式RFID讀寫端和PC機(jī)接收端電源模塊采用電池供電方式，提供3.3V工作電源。
[0039]如圖7中所示，手持移動(dòng)式RFID讀寫端RFID讀卡模塊包括讀寫卡芯片、電源控制電路、低通濾波電路、接收電路和天線匹配電路。
[0040]讀寫卡芯片選用了低電壓、低功耗、小尺寸非接觸式讀寫基站芯片，完全集成了
13.56MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議，通過(guò)lOMbit/s的SPI方式與手持移動(dòng)式RFID讀寫端MCU通信。
[0041]系統(tǒng)通過(guò)與讀寫卡芯片連接的天線和電子標(biāo)簽線圈產(chǎn)生共振來(lái)傳遞數(shù)據(jù)，當(dāng)讀寫卡芯片的天線檢測(cè)到電子標(biāo)簽的響應(yīng)信號(hào)后，經(jīng)過(guò)天線匹配后把接收信號(hào)傳送到讀寫卡芯片，讀寫卡芯片內(nèi)部接收緩沖器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、解調(diào)，并根據(jù)寄存器的設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)處理，從而完成讀寫卡芯片與電子標(biāo)簽的通訊，讀寫卡芯片完成和電子標(biāo)簽的通訊后再將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至手持移動(dòng)式RFID讀寫端MCU。
[0042]讀寫卡芯片的天線接口包括:VMID、TXU TX2、RX。從TXl和TX2引腳發(fā)射的信號(hào)是已調(diào)制的13.56MHz載波信號(hào)以驅(qū)動(dòng)天線。C15、C18、C19、C23、C22、C21構(gòu)成天線匹配電路。
[0043]接收電路由R24、R25、C13、C14組成，L1、L2、C17、C20構(gòu)成EMC低通濾波器。電源控制電路(R26、R27、Q8)讓射頻電路電源的通斷處于可控狀態(tài)，只有當(dāng)需要讀卡時(shí)才給讀寫卡芯片電路供電，平時(shí)不需要讀卡時(shí)讀寫卡芯片電路的電源處于斷開狀態(tài)，這樣降低了系統(tǒng)功耗。
[0044]如圖8中所示，手持移動(dòng)式RFID讀寫端和PC機(jī)接收端ZigBee模塊選用符合
2.4GHz IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器。它的外圍電路包括晶振時(shí)鐘電路、射頻輸入/輸出匹配電路和微控制器接口電路三個(gè)部分。芯片采用16MHz晶振。使用單端天線，射頻輸入/輸出匹配電路為非平衡阻抗轉(zhuǎn)換電路，非平衡變壓器由電容C7和電感L11、L12、L13以及一個(gè)PCB微波傳輸線組成。ZigBee芯片通過(guò)4線SPI總線(S1、SO、SCLK、CSn)設(shè)置芯片的工作模式，并實(shí)現(xiàn)讀/寫緩存數(shù)據(jù)，讀/寫狀態(tài)寄存器等。
[0045]PC機(jī)接收端ZigBee模塊可同時(shí)與多個(gè)手持移動(dòng)式RFID讀寫端ZigBee模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0046]如圖9中所示，PC機(jī)RS232串口的電平標(biāo)準(zhǔn)和單片機(jī)的TTL電平不一致，因此在單片機(jī)和PC機(jī)之間的串口通訊有一個(gè)RS232/TTL電平轉(zhuǎn)換電路。
[0047]如圖10中所示，手持移動(dòng)式RFID讀寫端采用點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊，可以顯示8X4行16X16點(diǎn)陣的漢字，其顯示分辨率為128X64，利用該模塊構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。
[0048]如圖11中所示，手持移動(dòng)式RFID讀寫端鍵盤電路由4個(gè)獨(dú)立按鍵組成，包括功能鍵、上翻鍵、下翻鍵和確認(rèn)鍵四個(gè)按鍵，用于向MCU輸入控制命令。
[0049]如圖12中所示,手持移動(dòng)式RFID讀寫端和PC機(jī)接收端實(shí)時(shí)電路。
[0050]PC上位機(jī)30可由互聯(lián)網(wǎng)接入。上位機(jī)中安裝有智能管理系統(tǒng)，智能管理系統(tǒng)包括資料管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)維護(hù)等多個(gè)功能模塊。
[0051]上述基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備的工作過(guò)程如下:
[0052]每一個(gè)RFID電子標(biāo)簽被賦予一個(gè)唯一的電子標(biāo)簽編碼，電子標(biāo)簽存儲(chǔ)被識(shí)別物資的相關(guān)信息，將RFID電子標(biāo)簽置于入庫(kù)物資上，當(dāng)無(wú)線射頻系統(tǒng)工作時(shí)，PC上位機(jī)向RFID讀寫端發(fā)出相關(guān)指令，由RFID讀寫端天線將其以無(wú)線電波形式發(fā)射出去。當(dāng)工作區(qū)域內(nèi)有電子標(biāo)簽時(shí)，電子標(biāo)簽天線感應(yīng)到電磁波,產(chǎn)生感應(yīng)電流,供內(nèi)部芯片工作。
[0053]管理員啟動(dòng)手持移動(dòng)式RFID讀寫端，通過(guò)管理員賬號(hào)密碼，配置好通訊連接。通過(guò)無(wú)線射頻方式將電子標(biāo)簽與RFID讀寫端關(guān)聯(lián)起來(lái)，當(dāng)標(biāo)簽發(fā)出的射頻信號(hào)被讀寫端感應(yīng)到后，RFID讀寫端自動(dòng)讀取該物資的相關(guān)信息。內(nèi)部控制電路對(duì)電波進(jìn)行解調(diào)，并通過(guò)ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至PC機(jī)接收端，PC機(jī)接收端通過(guò)RS232串行通信與PC上位機(jī)進(jìn)行通訊連接。
[0054]本實(shí)用新型使用單片機(jī)控制器作為手持移動(dòng)式RFID讀寫端和PC機(jī)接收端的控制核心，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物與物的互聯(lián)，利用手持移動(dòng)式RFID讀寫端機(jī)作為移動(dòng)的RFID信息采集設(shè)備，與PC機(jī)接收端通過(guò)ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊，利用PC上位機(jī)作為智能管理平臺(tái)，PC上位機(jī)智能管理系統(tǒng)通過(guò)PC機(jī)接收端的RS232串口接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物資快速、準(zhǔn)確的入庫(kù)、盤點(diǎn)，具有使用便捷、靈活性高、減少儲(chǔ)存成本、提高倉(cāng)儲(chǔ)工作效率等優(yōu)點(diǎn)，滿足信息化條件下各單位對(duì)貨物存儲(chǔ)的需求。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備，包括手持移動(dòng)式RFID讀寫器(10)、PC機(jī)接收端(20)和PC上位機(jī)(30)，其特征在于:手持移動(dòng)式RFID讀寫端(10)和PC機(jī)接收端(20)之間通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊連接，PC機(jī)接收端(20)和PC上位機(jī)(30)之間通過(guò)RS232串行通信接口通訊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備，其特征在于:手持移動(dòng)式RFID讀寫端(10)設(shè)置為I個(gè)或多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備，其特征在于:手持移動(dòng)式RFID讀寫端(10)包括讀寫端MCU (40),RFID讀卡模塊(50)、讀寫端ZigBee模塊(100)、讀寫端LCD顯示模塊(60)、讀寫端鍵盤電路(90)、讀寫端掉電保護(hù)模塊(70)、讀寫端實(shí)時(shí)電路(80)、讀寫端正常運(yùn)行指示燈(120)、讀寫端電源模塊(110);讀寫端MCU (40)分別連接RFID讀卡模塊(50)、讀寫端LCD顯示模塊(60)、讀寫端掉電保護(hù)模塊(70)、讀寫端實(shí)時(shí)電路(80)、讀寫端鍵盤電路(90)、讀寫端ZigBee模塊(100)和讀寫端正常運(yùn)行指示燈(120);讀寫端電源模塊(110)為讀寫端MCU (40), RFID讀卡模塊(50)、讀寫端ZigBee模塊(100)供電；RFID讀卡模塊(50)連接天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于ZigBee的RFID讀寫設(shè)備，其特征在于:PC機(jī)接收端(20 )包括接收端MCU (130 )、接收端Zi gBee模塊(140 )、接收端電源模塊(150 )、接收端電平轉(zhuǎn)換模塊(160)、接收端實(shí)時(shí)電路(170)、接收端掉電保護(hù)模塊(180)和接收端正常運(yùn)行指示燈(190);接收端MCU (130)分別連接接收端ZigBee模塊(140)、接收端電平轉(zhuǎn)換模塊(160)、接收端實(shí)時(shí)電路(170)、接收端掉電保護(hù)模塊(180)、接收端正常運(yùn)行指示燈(190)；接收端電源模塊(150)為接收端MCU (130)、接收端ZigBee模塊(140)、接收端電平轉(zhuǎn)換模塊(160)供電；接收端電平轉(zhuǎn)換模塊(160)連接PC上位機(jī)(30)。
【文檔編號(hào)】G06K17/00GK203573335SQ201320707110
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】佟維妍, 李英順, 魏寶武, 楊松, 高成, 王德彪 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué), 沈陽(yáng)翔源科技有限公司