一种基于近场感应的标签信息显示装置及益智玩具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于近场感应的标签信息显示装置及益智玩具，所述装置包括：包括，用于感应近场感应的磁场产生交流电压、并与近场感应标签对应的读写主机交换数据的天线，用于近场感应通讯并内置有近场感应通讯协议的应答模块，用于根据应答模块接收到的对应的读写主机的指令/数据发出对应响应指令的MCU，以及用于根据MCU的响应指令显示对应的近场感应信息的显示设备；所述天线与应答模块连接，应答模块通过天线获取对应的读写主机的指令/数据以及工作电压；所述应答模块、所述显示设备均与所述MCU连接。通过本实用新型的方案，能够使近场感应标签在无内置电池的情况下具备显示功能。
【专利说明】一种基于近场感应的标签信息显示装置及益智玩具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及非接触式识别和互联【技术领域】，尤其涉及一种基于近场感应的标签信息显示装置及益智玩具。
【背景技术】
[0002]随着无线通讯技术的日新月异，近场感应如RFID (Radio FrequencyIdentification,射频识别)和NFC (Near Field Communication,近距离无线通信)的应用越来远广泛。目前许多智能手机和平板都配备有NFC或RFID识别功能，然而现有的NFC或RFID标签通常只能被对应的读写器(读写主机)简单的读写，标签本身无法显示被写入的内容。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提出一种基于近场感应的标签信息显示装置及益智玩具，能够使标签可以在无内置电池的情况下具备显示功能。
[0004]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0005]一种基于近场感应的标签信息显示装置，包括，用于感应近场感应的磁场产生交流电压、并与近场感应标签对应的读写主机交换数据的天线，用于近场感应通讯并内置有近场感应通讯协议的应答模块，用于根据应答模块接收到的对应的读写主机的指令/数据发出对应响应指令的MCU，以及用于根据MCU的响应指令显示对应的近场感应信息的显示设备；
[0006]所述天线与应答模块连接，应答模块通过天线获取对应的读写主机的指令/数据以及电压；所述应答模块、所述显示设备均与所述MCU连接。
[0007]其中，所述应答模块包括，用于将交流电压整流滤波为设定类型的电压的整流稳压电路，以及内置有近场感应通讯协议的应答器，所述整流稳压电路、所述应答器均与MCU连接。
[0008]其中，所述天线包括，用于感应近场感应的磁场产生交流电压的第一天线，用于与近场感应标签对应的读写主机交换数据的第二天线，所述第一天线连接所述整流稳压电路；所述第二天线连接所述应答器。
[0009]其中，还包括，用于根据MCU的响应指令输出其他互动信息的互动设备。
[0010]其中，所述互动设备包括LED指示灯、按键、喇叭、振动电机中的一种或多种。
[0011]其中，所述应答模块包括可与IS01443A、IS01443B或IS015693协议的动态标签进行近场感应通讯的应答器。
[0012]其中，所述应答器通过I2C接口或者SPI接口与MCU连接；所述显示设备为液晶显示屏、OLED显示屏或电子墨水屏。
[0013]—种益智玩具,包括底座、以及在底座上活动摆放的活动单元,所述活动单元设有近场感应标签，所述底座设有与近场感应标签对应的读写主机，所述活动单元还设有上述所述的标签信息显示装置。
[0014]实施本实用新型实施例，具有如下有益效果:
[0015]本实用新型实施例通过将近场感应的能量转换为电能，MCU利用近场感应得到的能量工作，获取与标签对应的读写主机传过来的指令/数据，并通过显示屏显示对应的信息。解决了现有NFC标签或RFID标签只能被读写器简单的读写的局限，使得标签可以在无内置电池的情况下具备显示功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本实用新型的一种基于近场感应的标签信息显示装置的一实施例的结构示意图。
[0018]图2是本实用新型的一种基于近场感应的标签信息显示装置的另一实施例的结构示意图。
[0019]图3是本实用新型的一种基于近场感应的标签信息显示装置的实施例的供电模块的电路图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合本实用新型的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0021]请参见图1，本实施例的一种基于近场感应的标签信息显示装置具体包括:天线
1、应答模块2、MCU30、以及显示设备40。其中，天线I用于感应近场感应的磁场产生交流电压、并与近场感应标签对应的读写主机交换数据；应答模块2主要用于近场感应通讯并将获得的对应的读写主机的指令/数据发送给MCU30，因此应答模块2内置有近场感应通讯协议；MCU30主要用于根据应答模块接收到的对应的读写主机的指令/数据发出对应响应指令；显示设备40用于根据MCU的响应指令显示对应的近场感应信息，如显示读写主机写入近场感应标签的信息。本实施例中，天线I与应答模块2连接，应答模块2通过天线I既可获取对应的读写主机的指令/数据，又能获得工作电压；应答模块2、显示设备40均与MCU30连接。
[0022]较佳的，本实施例的标签信息显示装置中，所述应答模块2集成了整流稳压电路和应答器的功能，既可用于将交流电压整流滤波为设定类型的电压，本实施例中具体为将天线I产生的交流电压整流滤波为3.3V的直流电压；又可用于与对应的读写主机近场感应通讯。本实施例中，所述的应答模块2可为自带整流稳压的应答器1C，如奥地利微的AS3953)，既可将交流电压整流滤波为设定类型的电压、又可获得与近场感应标签对应的读写主机的指令/数据。并且本实施例的天线I既可通过感应的近场感应磁场产生电能为整个显示系统供电，又可获得与近场感应标签对应的读写主机的指令/数据，即通过一个天线即可完成通讯和获取能量的功能，有利于减小装置的体积，降低成本。
[0023]如图2，作为本实用新型的另一实施方式，将应答器20和整流稳压电路50以各自独立的方式接入，同时设置两个天线:第一天线11、第二天线12，通过第一天线11、第二天线12实现上一实施例中的天线I的功能。其中，第一天线11用于感应近场感应的磁场并产生交流电压为系统提供工作电压；第二天线12用于与近场感应标签对应的读写主机交换数据。整流稳压电路50用于将交流电压整流滤波为设定类型的电压，应答器20内置有近场感应通讯协议主要用于与对应的读写主机近场感应通讯；第一天线11与整流稳压电路50的输入端连接，整流稳压电路50的输出端与MCU30连接；第二天线12与应答器20连接，应答器20与MCU30连接。
[0024]工作时，第一天线11根据感应到的近场感应磁场产生交流电压，整流稳压电路50将所述交流电压整流滤波为设定的电压为系统供电，本实施例中所述整流稳压电路50用于将第二天线10产生的交流电压整流滤波为3.3V的直流电压。上电后，应答器20便可通过第二天线12获得与近场感应标签对应的读写主机的指令/数据并发送给MCU30，MCU30根据对应的读写主机的指令/数据发出对应响应指令，显示设备40根据MCU30的响应指令显示对应的近场感应标签的信息。本实施例通过设置两个天线可提供更稳定的电能。其中，应答器20通过I2C接口或者SPI接口与MCU30连接，保证了将获得的读写主机的指令/数据准确高效的发送到MCU30。
[0025]本实施例的标签信息显示装置中第一天线11和所述整流稳压电路50 —起作为供电模块，该模块的具体电路图如图3所示，包括第一天线11的天线线圈、整流电路和稳压器，天线线圈与整流电路的电压输入端连接，整流电路的一个电压输出端连接稳压器的电压输入端(I )，整流电路的另一个电压输出端通过电容C5连接MCU30的电压输入端，稳压器的电压输出端(3)连接MCU30的电压输入端。本实施例的整流电路包括电容Cl、C2和C3，所述电容Cl、C2为无极电容，通过第一天线的天线线圈的电感量，经计算调试后选取合适的电容值设置成13.56MHz的谐振状态，如94pF对应第二天线的电感量约为1.5uH ;整流电路还包括整流二极管D1、D2、D3和D4，所述整流二极管D1、D2、D3和D4为快速恢复二极管。本实施例的MCU30选用单片机MSP4`30G2433，其具有超低功耗，能够面向各种外接设备。本实施例中，所述稳压器选用3-120683343稳压器，可以在超低的消耗电流(1.0^4)条件下工作，并且其输入输出电压差小，可以获得较大的输出电流和高精度的输出电压，基于其超低消耗电流和小型封装的特点，非常适用于便携设备。该供电模块实现了将天线线圈近场感应的电压先后经过整流、稳压，输出3.3V的电压为单片机MSP430G2433供电。
[0026]本实用新型上述的近场感应为NFC感应或RFID感应；对应的近场感应标签可为NFC无源标签或RFID无源标签。当然还可为其他非接触式识别的近场感应方式，本实用新型对此不作限定。本实用新型实施例的近场感应为NFC感应，对应的近场感应标签为IS01443A、IS01443B或IS015693等国际近场感应协议的动态标签，即所述的应答模块2包括可与IS01443A、IS01443B或IS015693等国际近场感应协议的动态标签进行近场感应通讯的应答器，如RF430CL330H应答器。
[0027]本实用新型上述实施例的显示设备40可为液晶显示屏、OLED (有机发光二极管)显示屏，其中，OLED显示屏工作时所需的电流较小。所述的显示设备40还可为电子墨水屏(E-1NK)，电子墨水屏基于双稳态原理和省电等特点，显示数据刷新后可较长时间的停留在显示屏上，即时在断电后，即不再由NFC提供电能的情况下，依然可以保持为静态显示。
[0028]较佳的，本实用新型上述实施例的标签信息显示装置还包括若干互动设备60，所述的互动设备60均与MCU30连接，用于根据MCU30的响应指令输出其他互动信息。所述的互动设备60包括LED指示灯、按键、喇叭、振动电机中的一种或多种。
[0029]通过本实用新型上述实施例的基于近场感应的标签信息显示装置，通过将近场感应的能量转换为电能，MCU利用近场感应得到的能量工作，获取与近场感应标签对应的读写主机传过来的指令/数据，并备显示对应的近场感应标签信息。解决了现有NFC标签或RFID标签等近场感应标签只能被读写器简单的读写的局限，使装配了该装置的近场感应标签可以在无内置电池的情况下具备显示功能。
[0030]基于上述实施例的基于近场感应的标签信息显示装置，本实用新型还提供考虑一种益智玩具，该益智玩具包括底座、以及在底座上活动摆放的活动单元，所述活动单元设有近场感应标签，所述底座设有与近场感应标签对应的读写主机，所述活动单元还设有上述实施例所述的标签信息显示装置。其中，所述活动单元可为积木、七巧板、拼图或棋子。
[0031]本实用新型还提供了一种基于上述实施例的标签信息显示装置的益智玩具的实施例，下面以积木为例对本实用新型的益智玩具做进一步的解释。具体实施时可使其具有正方体的结构积木，积木的一面装有显示屏，另一面装有用于感应近场感应的磁场并产生交流电压的第二天线，将该积木放在设有NFC主机的底座上时可以根据场景的需求，显示字符或者图形。特别地，本实施例采用液晶显示屏、OLED显示屏，可以获得更低的消耗电流。同时，本实施例还在该积木内放置小型振动电机，可以在完成主机提出的任务后给予振动回馈，增强了玩具互动功能，提升了用户的操作趣味性。
[0032]通过实施本实用新型的上述实施例，设有标签的活动单元通过将近场感应的能量转换为电能，活动单元的MCU利用近场感应获得的能量工作，获取与标签对应的读写主机传过来的指令和数据，控制活动单元上的显示设备显示对应的标签信息。使得标签可以在无内置电池的情况下具备显示功能。
[0033]以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利要求范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种基于近场感应的标签信息显示装置，其特征在于，包括，用于感应近场感应的磁场产生交流电压、并与近场感应标签对应的读写主机交换数据的天线，用于近场感应通讯并内置有近场感应通讯协议的应答模块，用于根据应答模块接收到的对应的读写主机的指令/数据发出对应响应指令的MCU，以及用于根据MCU的响应指令显示对应的近场感应信息的显示设备； 所述天线与应答模块连接，应答模块通过天线获取对应的读写主机的指令/数据以及工作电压；所述应答模块、所述显示设备均与所述MCU连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应答模块包括，用于将交流电压整流滤波为设定类型的电压的整流稳压电路，以及内置有近场感应通讯协议的应答器，所述整流稳压电路、所述应答器均与MCU连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述天线包括，用于感应近场感应的磁场产生交流电压的第一天线，用于与近场感应标签对应的读写主机交换数据的第二天线，所述第一天线连接所述整流稳压电路；所述第二天线连接所述应答器。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括，用于根据MCU的响应指令输出其他互动信息的互动设备。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述互动设备包括LED指示灯、按键、喇叭、振动电机中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应答模块包括可与IS01443A、IS01443B或IS015693协议的动态标签进行近场感应通讯的应答器。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述应答器通过I2C接口或者SPI接口与MCU连接；所述显示设备为液晶显示屏、OLED显示屏或电子墨水屏。
8.—种益智玩具,包括底座、以及在底座上活动摆放的活动单元,其特征在于,所述活动单元设有近场感应标签，所述底座设有与近场感应标签对应的读写主机，所述活动单元还设有如权利要求1所述的标签信息显示装置。
【文档编号】A63H33/04GK203502984SQ201320646290
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】邹文高, 杜玉强, 朱向军, 邓欢, 陈少强 申请人:步步高教育电子有限公司