CN101561864B

CN101561864B - 信息交互装置

Info

Publication number: CN101561864B
Application number: CN2009100474346A
Authority: CN
Inventors: 秦忠; 郝妍娜; 王升阳; 潘如山; 王可意
Original assignee: SHANGHAI SUPER ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI SUPER ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2029-03-12
Also published as: CN101561864A; US8310451B2; US20100231520A1

Abstract

本发明提供一种信息交互装置，包括外部框架、前面板以及后面板，于外部框架中形成一容置空间，其中设有控制电路包括：微控制单元，内部设有控制程序；电池单元，与该微控制单元连接；键盘单元，与该微控制单元的输入端连接；射频单元，与该微控制单元双向通信连接；天线单元，与该射频单元连接，用于在2.45GHz工作频段上收发射频信号；LCD显示单元，与该微控制单元的输出端连接；近距离电子标签，其工作频段为13.56MHz。本发明的信息交互装置采用2.45GHz作为工作频段，并在其内部设有以13.56MHz为工作频段的近距离电子标签，从而实现远距离、低功耗、防冲撞的信息交互以及近距离的射频通信。

Description

信息交互装置

技术领域

本发明涉及一种信息交互装置，尤指一种基于RFID技术的有源电子标签。

背景技术

随着电子标签的发展，电子标签不仅可附着在待识别物品上作为待识别物品的电子标记，而且还可被用作一种信息交互的工具。举例来说，在学校中电子标签可作为学生和教师间进行课堂互动的工具。教师通过阅读器向学生发送包含试题内容的射频信号，学生通过持有的电子标签接收由阅读器发送的该射频信号，并将包含有答案的射频信号通过电子标签发送到教师持有的阅读器，从而实现学生和教师间的信息交互。

在上述应用中，阅读器需要与众多电子标签进行信息交互。然而，当众多电子标签同时向阅读器发送射频信号时，由于阅读器只能同时接收一定数量的电子标签所发送的射频信号，因此容易造成信号冲撞的现象从而降低阅读器读取电子标签发送的射频信号的速度以及阅读器与电子标签之间进行信息交互的可靠性。因此现有的电子标签只能应用于参与人数较少的场合中而不能满足被大范围使用的需求。并且现有的电子标签通常采用工作频段为非微波频段(2.45GHz以下)的无源电子标签，因此阅读器能够可靠地接收电子标签发送的射频信号的阅读范围比较有限从而限制了电子标签的应用。

鉴于上述现有技术的缺陷，因此有必要提供一种改进的技术以克服上述缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信息交互装置，通过采用2.45GHz即微波频段作为工作频段，并且在信息交互装置的内部同时设有采用13.56MHz作为工作频段的近距离电子标签，从而既能实现远距离、低功耗、防冲撞的信息交互并扩大信息交互装置的应用领域，又能实现近距离的射频通信。

为了达到上述目的，本发明的主要技术手段在于提供一种信息交互装置，包括外部框架、前面板以及后面板，该前面板嵌设于该外部框架的前表面中，该后面板嵌设于外部框架的后表面中，从而于外部框架中形成一容置空间，于该容置空间中设有用于控制信息交互装置与阅读系统进行信息交互的控制电路，其包括：微控制单元，内部设有控制程序；电池单元，与该微控制单元连接，用于向该微控制单元提供电源并且为信息交互装置与阅读系统间通信提供所需射频能量；键盘单元，与该微控制单元的输入端连接，用于向微处理器传送包含有相应信息的射频信号；射频单元，与该微控制单元双向通信连接，用于对键盘单元传送的射频信号以及从阅读系统接收到的射频信号进行处理；天线单元，与该射频单元连接，用于在2.45GHz工作频段上向阅读系统发送键盘单元传送的射频信号以及接收由阅读系统在2.45GHz工作频段上发送的射频信号；LCD显示单元，与该微控制单元的输出端连接，用于显示键盘单元传送的相应信息以及阅读系统发送的相应信息；以及近距离电子标签，其工作频段为13.56MHz，用于实现近距离的射频通信。

通过上述技术方案，本发明的信息交互装置中设有一电气独立且工作频段为13.56MHz的近距离电子标签，从而能够实现近距离的射频通信，例如进行门禁管理、小额支付等；并且本发明的信息交互装置为采用2.45GHz工作频段的有源电子标签，从而能够实现远距离、低功耗、防冲撞的信息交互。由于该远距离信息交互的特性，因此扩大了信息交互装置的应用范围，例如在校园、医院、养老院、会场等场所进行人员追踪、教学互动等；由于该低功耗的特性，因此电池单元可维持信息交互装置工作5年以上，从而实现本发明的信息交互装置可长期使用、免维护的功效；由于该防冲撞的特性，因此提高了信息交互装置进行信息交互的可靠性从而满足在参与人数多的大范围场合中使用的需求。

进一步地，所述微控制单元、键盘单元、射频单元以及天线单元设于印刷电路板上；所述LCD显示单元包括LCD显示器以及设于该LCD显示器下的LCD背胶片，该LCD显示器连接有扁平导线，该扁平导线还与印刷电路板连接；所述电池单元与印刷电路板连接。于所述后面板上穿设有用于向所述微控制单元烧入控制程序的封口穿槽以及设有用于填补该封口穿槽的封块。所述容置空间中还设有内部框架；所述近距离电子标签设于该内部框架的下表面以及所述后面板的内表面之间；所述LCD显示单元设于该内部框架的上表面以及印刷电路板之间；所述电池单元设于后面板的内表面上。所述内部框架中的上表面设有凹槽，于该凹槽中还穿设有穿孔，所述LCD显示单元设于该凹槽中，所述近距离电子标签限位于该穿孔中。所述印刷电路板上还穿设有用于盖设于所述LCD显示单元外的LCD槽。所述前面板上穿设有用于盖设于所述键盘单元外的键盘槽以及用于盖设于所述LCD显示单元外的LCD槽。所述后面板设有容置槽，所述近距离电子标签设于该容置槽中。通过上述简单结构，使本发明的信息交互装置具有厚度小的特点从而方便使用者携带。

进一步地，所述键盘单元为感应电容式触摸键盘。通过该装置，使本发明的信息交互装置具有防污、防水、防磨损特性从而确保本发明的信息交互装置在比较恶劣的环境条件下长期地被使用，延长其使用寿命。

附图说明

图1为本发明的信息交互装置的正面示意图；

图2为本发明的信息交互装置的背面示意图；

图3为本发明的信息交互装置的结构分解图；以及

图4为本发明的信息交互装置的控制电路模块图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的信息交互装置为具有一定厚度的卡片状，其外部包括外部框架10、前面板20以及后面板30。该外部框架10为具有一定厚度的框体。该前面板20嵌设于外部框架10的前表面中，该后面板30嵌设于外部框架10的后表面中，从而在外部框架10的内部形成一容置空间。

以下结合图3进一步说明本发明的信息交互装置内部结构。于外部框架10内部形成的容置空间中设有电池单元40、近距离电子标签50、内部框架60、LCD显示单元70以及印刷电路板80。图3还示出所述前面板20上还穿设有LCD槽21以及键盘槽22，所述后面板30的内表面上还设有容置槽31以及穿设有封口穿槽32。该电池单元40设置于后面板30的内表面上，用于向本发明的信息交互装置进行供电。该近距离电子标签50设置于后面板30的容置槽31内。该近距离电子标签50的工作频段为13.56MHz，且该近距离电子标签50包括基本的电子标签组件(为现有技术故不赘述)从而能实现近距离的射频通信。该内部框架60为一矩形板体，于其上表面开设有一凹槽61，于该凹槽61中还穿设有一矩形穿孔62。该穿孔62的尺寸与近距离电子标签50的匹配，并盖设于该近距离电子标签50外从而将近距离电子标签50限位于后面板30的容置槽31内。该LCD显示单元70包括LCD背胶片71以及LCD显示器72。该LCD背胶片71设置于内部框架60的凹槽61中，该LCD显示器72设于该LCD背胶片71的上表面。该LCD显示器72还连接有一扁平导线721。该印刷电路板80上穿设有LCD槽81以及设有键盘单元90，并与电池单元40连接。该LCD槽81盖设于LCD显示器72外从而将LCD显示器72限位于内部框架60的凹槽61内，并且该LCD显示器72通过扁平导线721与该印刷电路板80连接。该印刷电路板80上还设有内部设有控制程序的微控制单元100(如图4所示)、用于处理射频信号的射频单元110(如图4所示)连接以及用于收发射频信号的天线单元120(如图4所示)。嵌设于外部框架10前表面的前面板20盖设于该印刷电路板80上且该前面板上的LCD槽21以及键盘槽22的位置分别与LCD显示器72以及键盘单元90的位置对应。此外，在按照上述组装顺序将信息交互装置组装完成后，可通过后面板30上的封口穿槽32向微控制单元100烧入特定的控制程序，并在控制程序烧入完成后配合将一封块33填充入该封口穿槽32中。通过上述简单结构，本发明的信息交互装置具有厚度小的特点从而方便使用者携带。较佳地，该键盘单元50可采用防污、防水、防磨损的感应电容式触摸键盘，从而可进一步确保本发明的信息交互装置在比较恶劣的环境(例如工业环境)条件下长期地被使用，延长其使用寿命。

本发明的信息交互装置通过控制电路来实现与阅读系统的信息交互。如图4所示，该控制电路包括微控制单元100、电池单元40、键盘单元90、射频单元110、天线单元120、LCD显示单元70以及近距离电子标签50。该微控制单元100分别与电池单元40、键盘单元90、射频单元110以及LCD显示单元70连接，而该近距离电子标签50为一电气独立的单元，不与上述单元进行连接。该电池单元40用于向微控制单元100提供电源从而驱动微控制单元100进行工作，并且提供信息交互装置与阅读系统间通信所需的射频能量。因此本发明的信息交互装置为有源(Active)电子标签从而能实现远距离、低功耗的信息交互。由于本发明的信息交互装置具有低功耗的特性，因此电池单元40可维持信息交互装置工作5年以上，从而实现本发明的信息交互装置可长期使用、免维护的功效。该键盘单元90与所述微控制单元100的输入端连接，当信息交互装置持有人根据自己的选择按动键盘单元90时会将相应的信号传送给微控制单元100。该射频单元110与所述微控制单元100双向通信连接，该射频单元110还与用于接受及发送无线射频信号的天线单元120连接。该射频单元110的作用是对键盘单元90传送的射频信号以及从阅读系统接收到的射频信号进行放大、滤波等信号处理。本发明的信息交互装置的工作频段为2.45GHz，其优点在于2.45GHz为一个全球的ISM(Industrial Scientific Medical)频段，其频率范围是2.4Ghz至2.4853Ghz，ISM频段主要开放给工业、科学、医学三个主要领域免费使用，因此本发明的信息交互装置在该频段工作时无需获得该频段的使用授权；此外，采用该微波频段不仅能实现远距离以及低功耗的信息交互，并且还能防止当众多信息交互装置同时与阅读系统进行通信时产生信号冲撞的现象。在信息交互装置已进入阅读系统的阅读范围的情况下，当信息交互装置持有人按动键盘单元90时，微处理单元100会将相应的信号传送给该射频单元110，且由该天线单元120在2.45GHz的工作频段上将该信号发送给阅读系统；当阅读系统在2.45GHz的工作频段上向信息交互装置发送射频信号时，该天线单元120会接收该信号并由该射频单元110进行信号处理后传送至微处理单元100。通过上述过程可实现本发明的信息交互装置与阅读系统之间的信息交互。该LCD显示单元70与微控制单元100的输出端连接，用于将信息交互装置持有人通过按动键盘单元90传送的相应信息以及阅读系统发送的相应信息显示于LCD显示器72上，使信息交互装置持有人直观地看到该信息。如前所述，该近距离电子标签50的工作频段为13.56MHz，因此其作用是实现近距离的射频通信。

本发明的信息交互装置可应用于校园、医院、养老院、会场等场所，以下以校园为例来说明本发明的信息交互装置的具体应用。由于本发明的信息交互装置包括一采用13.56MHz为工作频段的近距离电子标签50，因此本发明的信息交互装置可实现门禁管理、小额支付等功能。具体来说，当学生需要进入校园或图书馆等场所时，学生将持有的信息交互装置贴近位于门口的阅读器，该阅读器通过读取信息交互装置中存储的学生信息使门禁打开，从而实现门禁管理的功能。当学生需要用餐或购买物品时，学生将持有的信息交互装置贴近设于食堂或小卖部的阅读器，该阅读器可从信息交互装置存储的余额中扣除相应的费用，从而实现小额支付的功能。由于本发明的信息交互装置采用2.45GHz工作频段且本发明的信息交互装置为有源的电子标签，因此阅读系统能够在几十米的阅读范围内可靠地与信息交互装置进行信息交互，从而本发明的信息交互装置可实现人员追踪、教学互动等功能。具体来说，当学生进入校园后，学生持有的信息交互装置会主动地寻找附近的阅读系统并与该阅读系统建立实时通信，因此阅读系统能够实时地追踪学生的位置，从而实现人员追踪的功能。当教师需要对学生进行随堂小测验以检验教学效果时，教师可通过阅读系统发送试题到学生持有的信息交互装置，该试题会显示于各信息交互装置的LCD显示器72上。学生在阅读试题后通过按动键盘单元90来选择相应的答案，且答案亦会显示于信息交互装置的LCD显示器72上。每个学生持有的信息交互装置中还存储有唯一的ID号，该ID号会伴随该学生的答案一起通过信息交互装置发送到教师的阅读系统，从而使教师根据各学生的答案判断各学生的听课效果以及整体的教学效果。如上所述，本发明的信息交互装置可实现教学互动的功能。

可以理解的是，上述实施例的详细说明及具体应用是为了阐述和解释本发明的原理而不是对本发明的保护范围的限定。但凡其他不脱离本发明的主旨及技术精神的前提下，所完成的均等变化与修饰变更，均应包括于本发明所涵盖的权利要求的范围中。

Claims

1.一种信息交互装置，包括外部框架、前面板以及后面板，该前面板嵌设于该外部框架的前表面中，该后面板嵌设于外部框架的后表面中，从而于外部框架中形成一容置空间，其特征在于，于该容置空间中设有用于控制信息交互装置与阅读系统进行信息交互的控制电路，其包括：

微控制单元，内部设有控制程序；

电池单元，与该微控制单元连接，用于向该微控制单元提供电源并且为信息交互装置与阅读系统间通信提供所需射频能量；

键盘单元，与该微控制单元的输入端连接，用于向微处理器传送包含有相应信息的射频信号；

射频单元，与该微控制单元双向通信连接，用于对键盘单元传送的射频信号以及从阅读系统接收到的射频信号进行处理；

天线单元，与该射频单元连接，用于在2.45GHz工作频段上向阅读系统发送键盘单元传送的射频信号以及接收由阅读系统在2.45GHz工作频段上发送的射频信号；

LCD显示单元，与该微控制单元的输出端连接，用于显示键盘单元传送的相应信息以及阅读系统发送的相应信息；以及

近距离电子标签，其工作频段为13.56MHz，用于实现近距离的射频通信。

2.如权利要求1所述的信息交互装置，其特征在于，所述微控制单元、键盘单元、射频单元以及天线单元设于印刷电路板上；所述LCD显示单元包括LCD显示器以及设于该LCD显示器下的LCD背胶片，该LCD显示器连接有扁平导线，该扁平导线还与印刷电路板连接；所述电池单元与印刷电路板连接。

3.如权利要求2所述的信息交互装置，其特征在于，于所述后面板上穿设有用于向所述微控制单元烧入控制程序的封口穿槽以及设有用于填补该封口穿槽的封块。

4.如权利要求3所述的信息交互装置，其特征在于，所述容置空间中还设有内部框架；所述近距离电子标签设于该内部框架的下表面以及所述后面板的内表面之间；所述LCD显示单元设于该内部框架的上表面以及印刷电路板之间；所述电池单元设于后面板的内表面上。

5.如权利要求4所述的信息交互装置，其特征在于，所述内部框架中的上表面设有凹槽，于该凹槽中还穿设有穿孔，所述LCD显示单元设于该凹槽中，所述近距离电子标签限位于该穿孔中。

6.如权利要求5所述的信息交互装置，其特征在于，所述印刷电路板上还穿设有用于盖设于所述LCD显示单元外的LCD槽。

7.如权利要求6所述的信息交互装置，其特征在于，所述前面板上穿设有用于盖设于所述键盘单元外的键盘槽以及用于盖设于所述LCD显示单元外的LCD槽。

8.如权利要求7所述的信息交互装置，其特征在于，所述后面板设有容置槽，所述近距离电子标签设于该容置槽中。

9.如权利要求1至8中任一项所述的信息交互装置，其特征在于，所述键盘单元为感应电容式触摸键盘。