專(zhuān)利名稱(chēng)：射頻識(shí)別讀寫(xiě)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域 本實(shí)用新型涉及一種識(shí)別技術(shù)，特別涉及一種基于無(wú)線通信和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相結(jié)合的非接觸式識(shí)別技術(shù)。

背景技術(shù)：
我國(guó)在醫(yī)院信息化方面起步較晚，目前大部分醫(yī)院的病歷記錄方式主要是插卡式或者刷卡式讀寫(xiě)器，它們?nèi)菀自斐煽ǖ膿p壞和交叉感染，操作繁瑣區(qū)分正反面以至工作效率低，保密性不強(qiáng)，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)間較長(zhǎng)。隨著提高臨床工作效率的壓力越來(lái)越大，醫(yī)療工作者正在呼吁一種更為可靠的系統(tǒng)，以便在診斷患者時(shí)可以幫助他們更容易更直接地獲得他們需要的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)在電子病歷信息管理方面的不足問(wèn)題，提出了一種射頻識(shí)別讀寫(xiě)器，采用射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的電子病歷方式，實(shí)現(xiàn)電子病歷卡信息和讀卡器的非接觸式數(shù)據(jù)傳輸，并且簡(jiǎn)單高效易操作，保密性強(qiáng)，穩(wěn)定性好。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種射頻識(shí)別讀寫(xiě)器，包括射頻模塊、主控模塊、串口通信模塊及天線外圍電路，上位機(jī)通過(guò)串口通信模塊將信號(hào)送入主控模塊，同時(shí)主控模塊將數(shù)據(jù)和信號(hào)通過(guò)串口通信模塊送回上位機(jī)，主控模塊將信號(hào)輸出到射頻模塊，射頻模塊根據(jù)射頻模塊的輸入信號(hào)，輸出信號(hào)給天線外圍電路，發(fā)出讀寫(xiě)信號(hào)。上位機(jī)通過(guò)串口通信模塊將信號(hào)送入主控模塊，然后主控模塊發(fā)出操作信號(hào)到射頻模塊，射頻模塊根據(jù)射頻模塊的輸入信號(hào)，輸出信號(hào)給天線外圍電路，發(fā)出讀寫(xiě)信號(hào)，同時(shí)主控模塊再將數(shù)據(jù)和信號(hào)通過(guò)串口通信模塊送回上位機(jī)。
所述射頻模塊選用RC500芯片，所述主控模塊選用AT89S52芯片。所述AT89S52的引腳PD2中斷0(INT0)接RC500的中斷請(qǐng)求端IRQ管腳。
本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型射頻識(shí)別讀寫(xiě)器，采用射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的電子病歷方式，實(shí)現(xiàn)電子病歷卡信息和讀卡器的非接觸式數(shù)據(jù)傳輸，提供了一個(gè)便捷、可靠、快速的信息儲(chǔ)存，既提高了醫(yī)院的業(yè)務(wù)效率，又方便了患者。

圖1為本實(shí)用新型射頻識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型射頻識(shí)別讀寫(xiě)器結(jié)構(gòu)框圖； 圖3為本實(shí)用新型射頻識(shí)別讀寫(xiě)器中RC500與AT89S52的引腳連接圖； 圖4為本實(shí)用新型射頻識(shí)別讀寫(xiě)器中天線與RC500的連接圖； 圖5為本實(shí)用新型射頻識(shí)別讀寫(xiě)器中防沖突循環(huán)流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示RFID(Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)由讀寫(xiě)器和非接觸式IC卡兩部分組成。讀寫(xiě)器同非接觸式IC卡之間進(jìn)行無(wú)線通訊，因此二者都具有無(wú)線收發(fā)模塊及天線。
如圖2所示讀寫(xiě)器結(jié)構(gòu)框圖主要包括射頻模塊3、主控模塊2、串口通信模塊1及天線外圍電路4。射頻模塊3選用的RC500芯片是與Mifare卡實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的核心部件，也是讀寫(xiě)Mifare卡的關(guān)鍵接口芯片。該芯片采用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，可用于對(duì)應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼。主控模塊2來(lái)控制射頻模塊3的RC500芯片，驅(qū)動(dòng)天線外圍電路4對(duì)Mifare卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作。上位機(jī)通過(guò)串口通信模塊1與讀寫(xiě)器的主控模塊AT89S52相連，發(fā)送讀卡、寫(xiě)卡等命令，接收主控模塊2的數(shù)據(jù)與操作信號(hào)。
如圖3所示RC500芯片引腳1(OSCIN)，32(OSCOUT)為晶振輸入輸出端，外接13.56MHz的時(shí)鐘電路作為同步系統(tǒng)的編碼器和解碼器的時(shí)間基準(zhǔn)，同時(shí)也作為信號(hào)的載波頻率。引腳2(IRQ)為中斷請(qǐng)求端，通過(guò)在寄存器中設(shè)置IRQ位指示一定的事件并使IRQ腳有效，其端口和單片機(jī)的中斷0相連接。引腳5(TX1)，7(TX2)為發(fā)送器，發(fā)送由包絡(luò)信號(hào)調(diào)制的13.56MHz的載波；引腳29(RX)為接收器輸入，卡應(yīng)答輸入腳。引腳9(NCS)為片選禁止信號(hào)，接單片機(jī)的I/O口線P2.7。引腳13～20(D0～D7)為8位雙向數(shù)據(jù)總線，在本系統(tǒng)中，此8位數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)數(shù)據(jù)端口P0口直接連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；引腳21(ALE)為地址鎖存使能信號(hào)，接單片機(jī)的地址鎖存。
如圖4所示本讀卡器的創(chuàng)新點(diǎn)是將可調(diào)電容Cvar并聯(lián)到C2上，這樣可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)電容作出微調(diào)，從而對(duì)天線設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，使得讀寫(xiě)距離可可擴(kuò)大到90mm。
軟件系統(tǒng)的改進(jìn)以往的讀寫(xiě)器每次只能進(jìn)行單張卡的讀取，如果多張卡進(jìn)入讀卡器讀寫(xiě)范圍內(nèi)，極易造成讀卡器的死機(jī)。本軟件系統(tǒng)采用了防沖突指令，如果有多張卡同時(shí)在讀寫(xiě)器讀寫(xiě)范圍內(nèi)，讀寫(xiě)器將會(huì)首先與每一張卡進(jìn)行通信，讀取每一張卡的序列號(hào)(Serial Number)。由于每一張Mifareone卡都具有惟一的序列號(hào)，絕不會(huì)相同，因此程序員將啟動(dòng)讀寫(xiě)器中的AntiCollision防碰撞功能配合卡上的防重疊功能模塊，根據(jù)卡序列號(hào)來(lái)選定其中一張卡。被選中的卡將被激活，可以與讀寫(xiě)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；而未被選中的卡處于等待狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備與讀寫(xiě)器進(jìn)行通信。
讀寫(xiě)器通過(guò)發(fā)送ANTICOLLISION和SELECT命令執(zhí)行防沖突循環(huán)操作，這兩條命令的格式如下表 其中SEL為命令代碼，SEL代碼為93、95或97，分別對(duì)應(yīng)于UID CL1、UID CL2或UID CL3；NVB表示此次防沖突命令的UID域中正確的比特?cái)?shù)；BCC字節(jié)只有在UID的4字節(jié)都正確時(shí)才存在，它表示此時(shí)整個(gè)UID都被識(shí)別，防沖突流程結(jié)束。
如圖5所示為讀寫(xiě)器(PCD)完成位幀防沖突的流程圖，其操作步驟如下 1)讀寫(xiě)器將用于與選擇防沖突類(lèi)型和級(jí)別的代碼賦值給SEL。
2)讀寫(xiě)器將“20H”賦值給NVB，此值表示PCD不發(fā)出UID CLn的任一部分，而迫使在場(chǎng)的PICC發(fā)回完整的UID CLn。
3)讀寫(xiě)器發(fā)送SEL和NVB到射頻卡。
4)在讀寫(xiě)范圍內(nèi)的所有卡片返回UID CLn。
5)假如多于一個(gè)卡發(fā)回應(yīng)答，則產(chǎn)生了沖突，此時(shí)讀寫(xiě)器接收到的應(yīng)答信息至少有1位既是0又是1，即該位的前半部分和后半部分都有調(diào)制信號(hào)。如果不發(fā)生沖突，則可跳過(guò)(6)～(10)步。讀寫(xiě)器應(yīng)認(rèn)出第1個(gè)發(fā)生沖突的位置。
6)讀寫(xiě)器指定NVB的值為UID CLn的有效位個(gè)數(shù)，所謂“有效位”是指接收到的UID CLn發(fā)生沖突之前的部分，后面再由PCD決定加一位“0”或“1”。一般加“1”。
7)讀寫(xiě)器發(fā)送命令SEL NVB和有效位數(shù)據(jù)。
8)只有其UID CLn部分與PCD發(fā)送的有效數(shù)據(jù)內(nèi)容相等時(shí)，才發(fā)出UID CLn的其余位。這樣就排除了沖突位為“0”的PICC。
9)假如還有沖突發(fā)生，重復(fù)(6)～(9)步，最大循環(huán)次數(shù)為32。
10)假如沒(méi)有沖突再發(fā)生，讀寫(xiě)器指定NVB為“70H”，此值表示讀寫(xiě)器將發(fā)送完整的UID CLn。
11)讀寫(xiě)器發(fā)送命令SEL、NVB、帶有CRC_A校驗(yàn)的40BIT UID CLn。
12)與40位UID CLn匹配的PICC，以SAK作為應(yīng)答。
進(jìn)行防沖突時(shí)，讀寫(xiě)器將得到卡片的序列號(hào)(Serial Number)。序列號(hào)存儲(chǔ)在卡的Block 0中，共有5個(gè)字節(jié)，實(shí)際有用的為4個(gè)字節(jié)，另一個(gè)字節(jié)為序列號(hào)的校驗(yàn)字節(jié)。
防沖突函數(shù)為 char M500PiccCascAnticoll(0，unsigned char *snr) *snr是輸出函數(shù)，表示卡向讀寫(xiě)器返回的序列號(hào)。
char M500PiccCascAnticoll(unsigned char bcnt，unsigned char *snr) { …… while(！complete &&(status＝＝MI)OK))//正執(zhí)行防沖突子程序 { ResetInfo(MInfo)； WriteIO(RegChannelRedundancy，0x03)； nbits＝bcnt％8； //已經(jīng)接收到的位數(shù) if(nbits) //如果接收的末位數(shù)不為0 { WriteIO(RegBitFraming，nbits＜＜4|nbits)； nbytes＝bcnt/8+1； //已經(jīng)接收到的字節(jié)數(shù) …… } else //如果接收到的末位數(shù)為0 { nbytes＝bcnt/8； //已經(jīng)接收到的字節(jié)數(shù) } SerBuffer[0]＝0x93；//命令代碼 SerBuffer[1]＝0x20+((bcnt/8)＜＜4)+nbits；//要發(fā)送的數(shù)據(jù)位 for(i＝0；i＜nbytes；i++) { SerBuffer[i+2]＝snr_in[i]；//已知的卡序列號(hào)賦值給發(fā)送的系列號(hào) } if(status＝＝MI_OK||status＝＝MI_COLLERR) { if(MInfo.nBitsReceived?。?40-bcnt))//如果接收的字節(jié)數(shù)不為5 { status＝MI_BITCOUNTERR；//位錯(cuò)誤 } else { byteOffset＝0； if(nbits?。?) { snr_in[nbytes-1]＝snr_in[nbytes-1]|SerBuffer[0]； byteOffset＝1； } for(i＝0；i＜(4-nbytes)；i++) { snr_in[nbytes+i]＝SerBuffer[i+byteOffset]； //把發(fā)送存儲(chǔ)器的序列號(hào)依次送給snr } if(status?。組I_COLLERR)//無(wú)誤也無(wú)碰撞 { dummyShift2＝snr_in[0]^snr_in[1]^snr_in[2]^snr_in[3]； //用循環(huán)冗余檢驗(yàn)傳輸數(shù)位是否正確 dummyShift1＝SerBuffer[MInfo.nBytesReceived-1]； if(dummyShift2！＝dummyShift1) //如果校驗(yàn)不對(duì)，則狀態(tài)標(biāo)示為校驗(yàn)錯(cuò)誤 { status＝MI_SERNRERR； } else { complete＝l； } } else//碰撞發(fā)生 { bcnt＝bcnt+MInfo.collPos-nbits； //最終接收數(shù)等于已接受的位數(shù)加上碰撞位 status＝MI_OK； } } } } …… return status； } 設(shè)計(jì)說(shuō)明 1.進(jìn)行射頻電路PCB設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮普通PCB設(shè)計(jì)的布局外，還需考慮如何減小電路中各部分之間的相互干擾，尤其是減小天線與射頻電路之間的干擾；由于天線和讀卡器的分離，在實(shí)際使用中極大方便了使用者。
2.在射頻電路PCB設(shè)計(jì)中，電源線和地線的合理布局可以最大程度克服電磁干擾的重要手段。為了降低電源于地線之間噪音，我們采取三個(gè)措施1)在電源線與地線之間加上去藕電容；2)電源線比一般數(shù)據(jù)連線粗；3)用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒(méi)有被用上的地方都與地相連作為地線用。
3.為了消除高頻干擾，數(shù)字電源與模擬電源之間接入10μH電感。數(shù)字地與模擬地公用一個(gè)地；電源電路的去藕合電容選用貼片式的，盡量和電源腳靠近，均勻貼放在RC500芯片輪廓外側(cè)。
權(quán)利要求1.一種射頻識(shí)別讀寫(xiě)器，其特征在于，包括射頻模塊、主控模塊、串口通信模塊及天線外圍電路，上位機(jī)通過(guò)串口通信模塊將信號(hào)送入主控模塊，同時(shí)主控模塊將數(shù)據(jù)和信號(hào)通過(guò)串口通信模塊送回上位機(jī)，主控模塊將信號(hào)輸出到射頻模塊，射頻模塊根據(jù)射頻模塊的輸入信號(hào)，輸出信號(hào)給天線外圍電路，發(fā)出讀寫(xiě)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述射頻識(shí)別讀寫(xiě)器，其特征在于，所述射頻模塊選用RC500芯片，所述主控模塊選用AT89S52芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述射頻識(shí)別讀寫(xiě)器，其特征在于，所述AT89S52的引腳PD2中斷0(INT0)接RC500的中斷請(qǐng)求端IRQ管腳。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種射頻識(shí)別讀寫(xiě)器，包括射頻模塊、主控模塊、串口通信模塊及天線外圍電路，將信號(hào)接收處理后發(fā)送出去，實(shí)現(xiàn)電子病歷卡信息和讀卡器的非接觸式數(shù)據(jù)傳輸，提供了一個(gè)便捷、可靠、快速的信息儲(chǔ)存，既提高了醫(yī)院的業(yè)務(wù)效率，又方便了患者。并且讀寫(xiě)器擴(kuò)展性強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高，功耗低，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)G06K17/00GK201556217SQ20092021016
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者李向東, 樂(lè)建威, 王新圖, 杜銘唐, 曾念章 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)