专利名称：远距离定向识别子母式电子标签母卡的制作方法
技术领域：
远距离定向识别子母式电子标签母卡 本实用新型涉及车辆的无线射频识别技术，尤其涉及一种远距离定向识别子母式
电子标签的母卡。 [背景技术] 目前远距离识别技术主要由2种方式实现，一种是无源远距离电子标签，一种是 有源远距离电子标签。无源电子标签在车辆上使用因读卡速度慢和无法穿透汽车防暴隔热 膜等技术瓶颈暂时难以应用于ETC或其它远距离车辆识别管理系统；有源远距离电子标签 识别距离远但因无方向，在车辆上使用因出现临近车道干扰或跟车干扰等技术问题也无法 用于车流量大的通道管理系统中。而且有源电子标签工作模式是时时发送信号，在技术处
理不当时，微波辐射还会对人体造成一定危害。 传统的车辆出、入管理系统基本采用国际通用的ID卡或IC卡近距离识别技术管 理，然而ID卡或IC卡本身的结构决定无法实现远距离识别，使用ID卡或IC卡进行车辆出、 入管理时需要停车刷卡，不仅手续麻烦，浪费了车主大量的时间，而且停车检测会造成车辆 耗油和磨损增加，尾气排放增加等缺陷。 本实用新型要解决的技术问题是提供一种远距离定向识别子母式电子标签母卡。 利用这种母卡，不仅可以实现不停车远距离识别传统的ID卡或IC卡，而且可以避免出现临 近车道干扰或跟车干扰等技术问题。 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种远距离定向识别子 母式电子标签母卡，包括外壳和安装在外壳中的母卡电路，所述的母卡电路包括电源电路、 微处理器、红外信号接收电路、子卡识读电路和高频发射电路，所述的电源电路向微处理器 和各电路供电；所述的子卡识读电路读取子卡的内部数据，传送给微处理器；所述的红外 信号接收电路接收并处理远距离读卡器发出的红外信号，将远距离读卡器发送的数据传送 给微处理器，所述的微处理器将子卡内部数据与远距离读卡器发送的数据合并，产生新的 身份识别信号，由高频发射电路向外发射。 以上所述的远距离定向识别子母式电子标签母卡，包括子卡检测电路，所述子卡 检测电路的信号输出端接微处理器的休眠控制端，当子卡检测电路检测到子卡时，其信号 输出端发出工作状态控制信号，唤醒微处理器；子卡检测电路没有检测到子卡时，其信号输 出端发出休眠状态控制信号，微处理器休眠。 以上所述的远距离定向识别子母式电子标签母卡，所述的红外信号接收电路的控 制端接微处理器的控制信号输出端，当微处理器识别有正常的子卡时，输出控制信号，触发 红外信号接收电路进入工作状态。 以上所述的远距离定向识别子母式电子标签母卡，所述的子卡识读电路包括开关 电路、高频振荡电路和射频天线，所述的开关电路给高频振荡电路提供电源；所述的高频振荡电路产生高频振荡信号供给射频天线；所述的射频天线产生电磁场从而读取子卡的内部编码。 以上所述的远距离定向识别子母式电子标签母卡，所述的子卡识读电路包括数据加密解密电路和射频天线，所述的射频天线读取子卡内部编码或扇区，所述的数据加解密电路将子卡内部数据解密后与远距离读卡器发送的数据合并、加密压縮后产生新的身份识别信号。 以上所述的远距离定向识别子母式电子标签母卡，所述的高频发射电路包括调制电路、高频功放电路和高频发射天线，所述的调制电路将调制信号和载波信号经非线性变换成新的频率分量，再利用谐振回路选出所需的频率成分供给高频功放电路；所述的高频功放电路将调制的信号进行功率放大交由天线发射；所述的高频发射天线将经高频放大后的电磁波信号发射出去供给远距离读卡器接收。 本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡为光控、远距离射频传输和IC卡等技术的结合体。在车辆通道管理系统中解决了 ID或IC卡通用但无法远距离传输、有源远距离读卡器无方向识别产生严重干扰及无源远距离读卡无法穿透汽车防暴隔热膜的技术瓶颈。实现了不停车远距离识别传统的ID卡或IC卡。同时，本实用新型采用光控并将子卡内部数据与远距离读卡器发送的数据合并，产生新的身份识别信号，从而避免出现临近车道干扰或跟车干扰。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡的原理框图。
图2是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1微处理器及外围
电路的接线图。 图3是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1电池电路和低通滤波电路的原理图。 图4是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1子卡识读电路的原理图。 图5是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1控制信号放大电路的原理图。 图6是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1子卡检测电路的原理图。 图7是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1车载电源降压稳压电路的原理图。 图8是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1红外信号接收电路的原理图。 图9是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1信号指示灯电路图。 图10是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1程序下载及卡号写入端口的接线图。[0023] 图11是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1高频发射电路 的原理图。
图12是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1的原理框图。 图13是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例2微处理器及外 围电路的接线图。 图14是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例2子卡识读电路 射频发射芯片接线图。 图15是本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例2的原理框图。 [具体实施方式
] 本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡的工作原理如图1所示，母卡包 括外壳和安装在外壳中的母卡电路，母卡电路包括电源电路、微处理器、红外信号接收电 路、子卡识读电路、高频发射电路和子卡检测电路。电源电路向微处理器和各电路供电；子 卡识读电路读取子卡的内部数据，传送给微处理器；红外信号接收电路接收并处理远距离 读卡器发出的红外信号，将远距离读卡器发送的数据传送给微处理器，微处理器将子卡内 部数据与远距离读卡器发送的数据合并，产生新的身份识别信号，由高频发射电路向外发 射。 子卡检测电路的信号输出端按微处理器的休眠控制端，当子卡检测到子卡时，其 信号输出端发出工作状态控制信号，唤醒微处理器；当子卡检测不到子卡时，其信号输出端 发出休眠状态控制信号，微处理器休眠。 红外信号接收电路的控制端接微处理器的控制信号输出端，当微处理器识别有正 常的子卡时，输出控制信号，触发红外信号接收电路进入工作状态。 母卡工作时需要将ID卡或IC卡(子卡)插入母外壳的卡槽内，母卡处于唤醒省 电工作模式，当卡槽内的子卡检测电路检测到子卡时插入时，其信号输出端发出工作状态 控制信号，唤醒微处理器。微处理器通过子卡识读电路对子卡进行识别验证，并读取子卡内 码。当微处理器识别有正常的子卡时，输出控制信号，触发红外信号接收电路进入工作状 态。母卡不在读卡器光信号扫描范围时，红外信号接收电路的输出端没有信号，微处理器处 休眠待机状态，当母卡进入远距离读卡器红外60度机身码信号扫描范围内(类似与手电筒 光照范围)，微处理器被红外信号接收电路接收到读卡器红外光信号激活后，经高频发射电 路发射读取的子卡内码或者母卡与子卡组合码，同时返回读卡器机身码，读卡器验证卡内 码和机身号的合法性，符合读卡器机身号的组合码有效，其它临近串码无效，母卡离开读卡 器扫描信号后红外信号接收电路输出端没有信号输出，微处理器和高频发射电路进入休眠 状态，高频发射电路不再发送任何电磁波信号。 本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例1如图2至图11所示。 远距离定向识别子母式电子标签母卡主要用于对普通ID卡、IC卡的标签内序列 号进行读出或写入信息，通过单片机解密运算器真伪和解读内容，然后再由射频部分远距 离发送。远距离定向识别子母式电子标签母卡由外壳和安装在外壳中的微处理器(单片机 型号ATMEGA48V)、电源电路、红外信号接收电路、子卡识读电路、高频发射电路和子卡检测 电路组成。[0034] 远距离定向识别子母式电子标签母卡的电源电路包括电池电路、低通滤波电路和车载电源降压稳压电路。如图3所示。电源采用扣式电池B1、B2供电，成本低、更换方便。L5、 L6、电容C30、电容C31、电容C32、电容C33组成电源低通滤波电路，保证单片机及其他电路稳定工作。车载电源降压稳压电路由三极管Q7、三极管Q8、电阻R22、电阻R23、 D6、电容C17、电阻R21、电容C16等器件组成，用于外接车载电源(图7)。 为了节能，使电池使用寿命更长，单片机(MCU)平时处于在休眠状态。单片机及及外围电路的接线如图2所示。当EMID卡(子卡)插入母卡外壳的卡槽中时，子卡检测电路(图6)中的检测开关Sl闭合，子卡检测电路的输出端key由高电平转为低电平，单片机key脚转为低电平，由休眠转为工作。此时，单片机(MCU)的PD6脚发出信号给子卡识读电路的控制端口 PD6。 如图4所示，单片机(MCU)的控制信号经电阻R13、使高频振荡电路的三极管Q4、Q5进入工作状态。三极管Q4、Q5、电容C10、C18、C19、线圈L3组成高频振荡电路。高频振荡电路中线圈L3作为天线用于识别普通EMID卡并读出卡片内部的信息。卡片内部的信息由Dl经电容C8耦合经电阻Rll至三极管Q3的基极。电阻R9、 RIO、电容C27为三极管Q3偏置，保证三极管Q3工作在正常状态。电阻R7、电阻R8、电容C5构成输出匹配电路。保证所读出的信息经端口 Al、 A2传出给单片机。单片机接收到信息后在内部进行解压处理、比较，判断是否为正常的EMID卡。如不是正常的EMID卡，则停止下一步工作，继续回到休眠状态。如信息符合要求，则由控制端(SWOUT)输出控制信号经由电阻R6、电阻R7、三极管Q9组成的控制信号放大电路(图5)控制红外信号接收电路工作，解除红外信号接收电路的休眠状态。图8中的电阻R19、发光二极管D2组成读卡有效指示电路。 控制信号放大电路的输出端SW接红外信号接收电路的端口 SW。红外信号接收电路(图8)由红外芯片U1、电阻R25、R21、电容C20、C21等元器件组成。当母卡进入远距离读卡器红外60度机身码信号扫描范围内，红外信号接收电路将红外编码信号输出(经IR端)给单片机解压处理并识别身份。当身份识别不成功时。单片机则停止下一步工作，继续回到休眠状态。当身份识别成功时，单片机内部将红外编码信号与EMID卡的内码组合并运算加密。运算出新的ID密码由输出端(RFSW)传送给高频发射 路(图11)发射RFID编码。高频发射电路包括控制开关Ql、433MHz射频振荡电路、匹配电路和发射天线ANTl。单片机输出的ID密码经电阻R5、 R6传送至三极管Ql。三极管Ql为控制开关，三极管Q2、本振Y2、电感L1、L2、电容C25、C1等元器件组成433MHz射频振荡电路。电容C2、电容C24、电容C28、电容C29、L4、电阻R28、电阻R2等为匹配电路保证无线传输的稳定工作。电阻R18、发光二极管D3组成检测身份有效指示电路(图9)。在图7中，三极管Q7、三极管Q8、电阻R22、电阻R23、 D6、电容C17、电阻R21、电容
C16等器件组成外接车载电源降压稳压电路。图10所示的C0N1为程序下载及卡号写入端□。 本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡实施例2的结构原理与实施例1基本相同，同样由外壳和安装在外壳中的微处理器(单片机型号ATMEGA48V)、电源电路、红外信号接收电路、子卡识读电路、高频发射电路和子卡检测电路组成。其中电源电路、红外信号接收电路、高频发射电路和子卡检测电路与实施例1相同，以下仅描述与实施例1的不同部分。本实施例使用的子卡为MIFARE 1卡，MIFARE 1卡插入时检测开关Sl动作闭合，此时单片机(M CU)开始工作，发出指令给单片机控制端口D1-D7动作，控制信号经电阻R7、电阻R30至R35进入射频发射芯片MFRC522。MFRC522用于识别普通MIFARE 1卡并读出卡片内部的信息。MFRC522通过射频发射接收天线TX1、TX2与子卡进行通信，将所读出的信息传出给单片机。MFRC522是NXP公司推出的非接触式读写卡芯片，完全集成了 13. 56MHz下所有的被动非接触式通信方式和协议。MFRC522内部发送器部分可驱动读写器天线与IS014443/MIFARE1卡，接收部分用于处理IS014443A兼容的应答器信号，数字部分处理IS014443A帧和错误码检测。采用CRYPT01方式验证卡，必须将正确密匙装入内部CRYPTOl寄存器，再将验证命令发送到卡。MIFARE1卡收到命令进行响应，然后MFRC522的微处理器检测通信状态标志，如果验证成功，则与MIFARE1卡继续进行CRYPT01加密下的通信。单片机接收到信息后内部进行解压处理、比较，判断是否为正常的MIFARE l卡。如不是正常的MIFARE 1卡，则停止下一步工作，继续回到休眠状态。如信息符合要求，则由控制端(SW0UT)输出控制信号经控制信号放大电路(图5)控制红外信号接收电路工作。其他工作原理同实施例1。[0040] 本实用新型远距离定向识别子母式电子标签母卡专攻于目前车辆进、出通道(如停车场出、入管理系统和ETC管理系统)远距离识别技术问题。以上2个实施例都采用了光控、远距离射频传输和IC卡技术，彻底解决电子标签远程传输的穿透性、方向性、辐射危害性和设备兼容性等技术难题。 定向远距离不停车收费技术因通行效率高、无需排队等候刷卡交费、具有以下优点 科技性车主不用停车、不用摇窗户，10米范围自动遥感刷卡，全面提高产品智能化； 省时性自动刷卡比停车刷卡通行速度至少提高了 20倍，不再需要排队等候刷卡通行； 省油性自动刷卡比停车刷卡通行时间每次至少节省30秒，一天刷卡4次，节省时间120秒；比如1.8L排量的汽车，按目前5.4元/L油价计算，一年节约用油近IOOL，既可节约540元以上； 便利性远距离自动刷卡，车主不用小心翼翼的把车停靠在刷卡机旁，减少了刮碰事件的发生； 环保性远距离自动刷卡，不用停车等候，减少了汽车尾气的排放，使我们呼吸的
空气更加清洁。
权利要求一种远距离定向识别子母式电子标签母卡，包括外壳和安装在外壳中的母卡电路，其特征在于，所述的母卡电路包括电源电路、微处理器、红外信号接收电路、子卡识读电路和高频发射电路，所述的电源电路向微处理器和各电路供电；所述的子卡识读电路读取子卡的内部数据，传送给微处理器；所述的红外信号接收电路接收并处理远距离读卡器发出的红外信号，将远距离读卡器发送的数据传送给微处理器，所述的微处理器将子卡内部数据与远距离读卡器发送的数据合并，产生新的身份识别信号，由高频发射电路向外发射。
2. 根据权利要求1所述的远距离定向识别子母式电子标签母卡，其特征在于，包括子卡检测电路，所述子卡检测电路的信号输出端接微处理器的休眠控制端，当子卡检测电路检测到子卡时，其信号输出端发出工作状态控制信号，唤醒微处理器；子卡检测电路没有检测到子卡时，其信号输出端发出休眠状态控制信号，微处理器休眠。
3. 根据权利要求1所述的远距离定向识别子母式电子标签母卡，其特征在于，所述的红外信号接收电路的控制端接微处理器的控制信号输出端，当微处理器识别有正常的子卡时，输出控制信号，触发红外信号接收电路进入工作状态。
4. 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的远距离定向识别子母式电子标签母卡，其特征在于，所述的子卡识读电路包括开关电路、高频振荡电路和射频天线，所述的开关电路给高频振荡电路提供电源；所述的高频振荡电路产生高频振荡信号供给射频天线；所述的射频天线产生电磁场从而读取子卡的内部编码。
5. 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的远距离定向识别子母式电子标签母卡，其特征在于，所述的子卡识读电路包括数据加密解密电路和射频天线，所述的射频天线读取子卡内部编码或扇区，所述的数据加解密电路将子卡内部数据解密后与远距离读卡器发送的数据合并、加密压縮后产生新的身份识别信号。
6. 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的远距离定向识别子母式电子标签母卡，其特征在于，所述的高频发射电路包括调制电路、高频功放电路和高频发射天线，所述的调制电路将调制信号和载波信号经非线性变换成新的频率分量，再利用谐振回路选出所需的频率成分供给高频功放电路；所述的高频功放电路将调制的信号进行功率放大交由天线发射；所述的高频发射天线将经高频放大后的电磁波信号发射出去供给远距离读卡器接收。
专利摘要本实用新型公开了一种远距离定向识别子母式电子标签母卡，包括外壳和安装在外壳中的母卡电路，母卡电路包括电源电路、微处理器、红外信号接收电路、子卡识读电路和高频发射电路，电源电路向微处理器和各电路供电；子卡识读电路读取子卡的内部数据，传送给微处理器；红外信号接收电路接收并处理远距离读卡器发出的红外信号，将远距离读卡器发送的数据传送给微处理器，微处理器将子卡内部数据与远距离读卡器发送的数据合并，产生新的身份识别信号，由高频发射电路向外发射。本实用新型实现了不停车远距离识别13.56M MF非接触式IC卡和EM4100非接触式ID卡，而且可以避免出现临近车道干扰或跟车干扰。
文档编号G07B15/00GK201489547SQ20092020411
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者郭浩瑞 申请人:深圳市多威尔科技有限公司