专利名称：电子防丢防盗装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种电子防丢防盗装置，特别涉及一种用于钱包、提包、箱包、手机、移动电脑、数码相机、掌上电脑、随声听等贵重物品的电子防丢防盗装置。
背景技术：
在生活节奏速度很快、生活压力很大的今天，人们随身携带的钱包、手提包以及其他移动物品，常常因为某些原因，如乘坐公共交通工具时，丢失或被盗。这给人们造成了巨大的人力、物力、财力的损失。常见的电子防丢防盗装置，一般包括两种类型的防丢防盗装置，第一种是物理连线式防丢防盗装置，这种防丢防盗装置在物品丢失时，由于物理连线发生异常或者电路发生异常，可以及时的发出警报信息，从而防止物品的丢失，但是这种物理连线式防丢器，使用起来非常不方便，往往都会带有复杂的连线或电路连接结构，随身携带时也会由于连线暴露在身外，而影响美观。第二种是子母机式防丢防盗装置，这种防丢防盗装置往往都是采用超高频射频识别技术，利用双有源子母机进行射频通信，如果一旦物品超出了通信监测的范围，母机就会发出警报信号，从而防止物品的丢失，虽然这种防丢防盗装置没有复杂的物理连线，但是由于子机和母机是一种双有源设计，必须在子母机同时有电情况下才能使用，因此给使用者造成了充电负担；另外，子母机式防丢防盗装置由于是有源射频传输，因此传输距离较远 (IOm IOOm不等)，报警时已经无法寻回失物，而且如果一方的电源发生异常，就会导致对物品的丢失不敏感，从而发挥不了应有的作用；此外，这种子母机式防丢防盗装置由于需要子机和母机配合使用，因此如果一旦子机丢失，母机也会由于没有配套的子机而不能使用， 从而导致使用起来非常不方便，也造成了物品的浪费。因此需要一种减轻使用者充电负担，母机可重复使用，既保证正常使用距离内没有误报警，又大大提高了丢失敏感度，一旦丢失马上报警，并可及时探测物品丢失方向从而追回失物的装置。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种可以减轻使用者充电负担的电子防丢防盗装置。本发明的另一目的是提供一种阅读器可重复使用的电子防丢防盗装置。本发明的又一目的是提供一种既保证正常使用距离内没有误报警，又大大提高了丢失敏感度，一旦丢失马上报警的电子防丢防盗装置。本发明的再一目的是提供一种可及时探测物品丢失方向从而追回失物的电子防丢防盗装置。为了达到上述目的，本发明提出了一种电子防丢防盗装置，包括阅读器和 RFID (Radio Frequency ^identify，射频识别)卡，所述阅读器包括电源、核心控制电路 (可包括集成模拟前端电路)、信号发射电路和报警电路；所述核心控制电路(可经所述集
3成模拟前端电路)与所述信号发射电路相连；所述报警电路在所述核心控制电路的控制下发出报警信号；所述信号发射电路与IS015693协议下的所述RFID卡交互。通过这种方式，可以将RFID卡置于钱包、卡包等易丢物品中，通过置于物主身边的阅读器读取该RFID卡(例如读取RFID卡的编码等信息)来确定其是否在附近，一旦无法读到，即认为该RFID卡已经距离物主过远，并启动报警电路(例如蜂鸣器)报警，该RFID 卡采用IS015693协议的无源卡，无需特别供电，当该RFID卡处于阅读器阅读范围内时，可从阅读器的射频能量中获取电源并应答阅读器，使得阅读器能够识别并确定其未丢失或被盗；而当该RFID卡处于阅读器阅读范围外时，由于无法从阅读器的射频能量中获取电源， 因此会处于无电源状态，阅读器也无法对其识别，此时即可确定其丢失或被盗。由于仅需要为阅读器提供电源，因此减轻了使用者的充电负担，即使RFID卡丢失或被盗，阅读器也可重复使用，节省了用户的消费成本。进一步地，所述阅读器还包括轻触开关或触摸屏，支持用户与阅读器交互。通过这种方式，可以使用户通过轻触开关或触摸屏，对阅读器进行相应的设置，例如设置RFID卡的相应信息，实现更好的识别功能等。进一步地，所述报警电路包括蜂鸣报警电路或震动报警电路。通过这种方式，可以使报警电路通过蜂鸣或者震动的方式，提醒物主物品已经丢失或被盗。进一步地，所述阅读器还包括电源调理电路，所述电源通过所述电源调理电路为所述阅读器供电。通过这种方式，可以使电源分别为阅读器中的各电路模块提供合适的电源。进一步地，所述电源包括电池(例如普通的手机电池，或者其它可充电电池、或干电池，或太阳能电池)，所述信号发射电路还包括信号放大电路。通过这种方式，可以利用电池的便携性和可重复使用性，实现电子防丢防盗装置随身携带，从而方便使用；而信号发射电路中加入信号放大电路，可以使防丢防盗检测的安全距离处于一个适当的范围，例如寻卡距离最大为50cm 80cm，同时，这种结构的电路也可以使遗失物品时立刻知道，既保证正常使用距离内没有误报警，又大大提高了丢失敏感度，一旦丢失，只需在附近用阅读器查找，停止报警的方向即是丢失方向，从而方便寻找，可及时探测物品丢失方向从而追回失物。进一步地，所述核心控制电路采用具有可读写的内部FLASH的超低功耗核心控制单元。通过这种方式，可以使核心控制电路内部集成非易失存储FLASH，从而结合轻触开关或触摸屏等外部输入装置，对阅读器进行读写等信息设置。进一步地，所述集成模拟前端工作在IS015693协议下，并通过SPI总线与所述核心控制电路通信。通过这种方式，可以使集成模拟前端通过IS015693协议，与RFID卡进行信号通讯，同时通过SPI总线与核心控制电路进行交互。进一步地，所述RFID卡是无源卡，具有全球唯一 UID (User Identify)号。通过这种方式，可以使物主仅需保证阅读器电池有电，不用为RFID卡供电，减轻了使用时的充电负担，同时也可以使RFID卡上的信息具有唯一性和代表性，针对不同的物主，UID是不同的，针对同一物主，UID是唯一的，这样就能保证不同的电子防丢防盗装置之间不会发生误判，从而保证使用的安全性和舒适性。进一步地，所述RFID卡支持自行设置所述UID号。通过这种方式，可以使阅读器具有录入RFID卡的UID号的功能，在RFID卡意外损坏或丢失之后，可更换新卡并录入新卡卡号作为目标卡，而不用更换新的阅读器，从而节省用户的使用成本。进一步地，所述核心控制电路存储有所述RFID卡的所述UID号，结合IS015693协议的防冲撞机制，对所述RFID卡唯一识别。通过这种方式，可以在核心控制电路内部存储目标RFID卡的UID，结合IS015693 协议的防冲撞机制，实现唯一的识别目标RFID卡，避免了同频段多卡干扰的问题。本发明的另一方案是提供了一种电子防丢防盗方法，其特征在于，包括以下步骤步骤SlOl，开始;步骤S102，读取核心控制电路内存储的目标RFID卡的UID号；步骤S103，配置查询参数；步骤S104，启动2个以上时隙查询；步骤S105，轮询每个时隙，如果没有任何时隙读到UID号，则报警；步骤S106，如果至少有一个时隙读到UID号，则比较读到的UID号是否为所述目标 RFID卡的UID号，如果不是则启动下一时隙；步骤S107，如果所有读到UID号的时隙都不是所述目标RFID卡的UID号，则报警；步骤S108，如果有任意时隙读到的UID号为所述目标RFID卡的UID号，则查询成功；步骤S109，如果查询成功，则挂起系统1秒以上，然后再次检测；步骤S110，如果查询失败，启动报警电路，并再次查询，直到成功才关闭报警电路。进一步的，所述步骤S104中启动16个时隙查询，所述步骤S109中挂起系统1秒。与现有技术相比，本发明具有以下优点1、单有源设计，只需阅读器有电就可使用，减轻使用者负担；2、无源射频远距离传输(50cm 80cm)技术，既保证正常使用距离内没有误报警，又大大提高了丢失敏感度，一旦丢失马上报警，可及时追回失物；3、一旦RFID 卡丢失或损坏，可使用同类RFID卡录入UID继续使用。
图1为本发明实施例1的电子防丢防盗装置结构示意图。图2为图1中电源调理电路功能示意图。图3为图1中集成模拟前端与核心控制电路接口交互示意图。图4为图1中集成模拟前端的信号放大、收发功能示意图。图5为图1中系统初始化流程图。图6为图1中阅读器读目标RFID卡UID号流程图。图7为图1中阅读器控制流程图。图8为本发明实施例2的电子防丢防盗装置结构示意图。
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图9为本发明实施例3的电子防丢防盗装置结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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是本发明的一部分实施例，不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的工作原理如下利用射频识别(RFID)技术，采用13. 56MHz频段的 IS015693协议实现无源电子标签(Tag，例如射频卡)，即RFID卡，的远距离识别。射频识别的阅读器(Reader)与RFID卡通过电磁耦合的方式实现相互间的数据通信，在IS015693通信协议中规定了信号的调制方式、下行数据(阅读器向RFID卡传输数据)编码格式、上行数据(RFID卡向阅读器传输数据)编码格式，并支持防冲撞。信号调制方式由于阅读器与电子标签之间的通信是以无线的方式通过天线之间的电磁藕合来完成的，因此首先需要将数字信号调制到高频载波上才能进行传输。阅读器向RFID卡发送命令采用ASK的调制方式，其中调制度是一项重要指标，调制度过高会使标签无法获得足够的能量供应，调制度过低又会使解调电路无法恢复载波中的数字信息。 本设计采用的电子标签是TI公司生产的Tag-it，其可识别的信号调制度为10% -30%或 100%。下行数据编码格式阅读器向RFID卡发送指令的编码格式。在协议中共规定了两种形式，分别为快速模式和慢速模式。慢速模式采用脉冲位置调制(Pulse Position Modulation)的方式进行编码，每256时间单位传递1个字节的数据，数据传输速率为 1.61A/S。快速模式采用位置脉冲调制(Position Burst Modulation)的方式进行编码，每 4个时间单位传递2bit数据，数据传输速率是慢速模式的16倍，可以达到^^b/s，但是识别距离没有慢速模式远。上行数据编码格式RFID卡首先将回传的数据信息进行曼彻斯特编码，然后再用编码后的数据信息以ASK方式调制低速率的子载波(子载波由13. 56MHz载波经分频得到，分别为423. 75KHz (fO/32)和484. ^KHz (fO/28)，最后再由子载波进行负载调制，影响 13. 56MHz的载波形成的磁场结构，以此方式回传RFID卡信息。防冲撞机制在IS015693协议中规定了系统的防冲撞机制，主要讲述了 RFID卡内部处理机制，在阅读器发现有冲突发生后如何采取相应的操作，可以根据各应用系统自身的特点加以制定。首先阅读器以广播方式发送下行命令帧结束的时间作为相对时间基准， 开辟1或16个接连产生的时窗，这些时窗的大小、彼此之间的时间间隔、下行命令结束到第一个返回的上行时窗之间的时间间隔都有严格规定。RFID卡一旦收到阅读器命令和一并提供的定时参数以及描述阅读器有关特征的系统参数后，所有在通信区内的RFID卡可从阅读器分配的时窗中选择与自己匹配的一个作为返回的上行信道时间，在该信道时间内向阅读器报告其UID识别码。一旦出现多个RFID卡同时选择同一个上行时窗时，阅读器就会检测到冲突的存在，在发动新一轮的链路连接尝试时为冲突的RFID卡重新分配时窗。经过多轮试探搜索，阅读器总有机会为通信区内所有RFID卡提供所需服务。本发明将13. 56MHz的IS015693协议的RFID卡置于钱包内，用阅读器(Reader)
6定时检测RFID卡是否能够读到。一旦读不到则立刻报警。另外，阅读器内置FLASH支持ID 录入，方便更换RFID卡。如图1所示，本发明实例1提供了一种电子防丢防盗装置。其主要由核心控制电路1，集成模拟前端电路2、信号放大发射电路3、轻触开关4、蜂鸣报警电路5、电源调理电路 6组成的阅读器部分及若干RFID卡7组成。所述核心控制电路经所述集成模拟前端电路与所述信号发射电路相连；所述报警电路在所述核心控制电路的控制下发出报警信号；所述信号发射电路与IS015693协议下的所述RFID卡交互。如图2所示，为电源调理电路功能示意图，其主要功能是为集成模拟前端提供电源，为射频信号提供恒压偏置电源，以及为射频信号放大电路提供电源。其在阅读器中的作用将在后面阐述。如图3所示，为集成模拟前端与核心控制电路接口交互示意图。集成模拟前端采用TRF7960。它可为核心控制IC提供一个3. 3V的电源，并在使能之后为核心控制IC提供一个3. 39MHz的外部时钟。核心控制IC采用MSP430超低功耗16位MCU。它首先使能集成模拟前端，等外部时钟稳定后将主时钟切换到外部时钟。然后配置集成模拟前端的协议模式、速率等。如图4所示，为集成模拟前端信号放大及收发过程。模拟前端的阅读信号通过附加偏执电源来保证信号放大电路工作在放大状态。放大的信号经过滤波电路(低通_> 带通->低通)，由天线发射出去。当天线接收到返回的信号后，经滤波电路(低通_>带通->低通)返回到集成模拟前端。如图5所示，为图1中系统初始化流程图。核心控制电路启动阅读后，集成模拟前端解析命令并产生符合IS015693协议的信号。如果接收到返回信号，集成模拟前端解析信号，并产生一个中断。这时，核心控制IC可通过SPI数据总线读取UID号。如图6所示，为图1中阅读器读目标RFID卡UID号的流程图。如图7所示，为图1中阅读器控制流程图，设计以秒为间隔，查询RFID卡的UIDJn 果能够读到，说明目标物仍在安全范围内；如果读不到，说明目标物被盗，则设计以蜂鸣器报警。图6和图7的具体流程如下步骤S101，开始；步骤S102，读取核心控制电路内存储的目标RFID卡UID号；步骤S103，配置查询参数；步骤S104，启动16时隙查询；步骤S105，轮询每个时隙，如果没有任何时隙读到UID，则报警；步骤S106，如果至少有一个时隙读到UID，则比较读到的UID是否为目标UID，如果不是则启动下一时隙；步骤S107，如果所有读到UID的时隙都不是目标UID，则报警；步骤S108，如果有任意时隙读到的UID为目标UID，则查询成功；步骤S109，如果查询成功，则挂起系统ls，然后再次检测；步骤S110，如果查询失败，启动蜂鸣器，并再次查询，直到成功才关闭蜂鸣器。报警后，目标物还未离物主太远时，还可使用本设计探测目标物丢失方向。此时，可以使Reader在附近查询，查询过程中，使蜂鸣器停止报警的地方，就是目标物的附近。此外，阅读器还支持更换RFID卡，换卡后只需录入新卡UID号即可使用。阅读器还可通过长按按键，进入录入UID功能模式，此时，阅读器读取RFID卡UID号，并将其存入核心控制电路的内部FLASH。如图8所示，为本发明实施例2的电子防丢防盗装置结构示意图。其与实施例1 的区别在于，采用了震动方式报警。在查询失败，未在有效距离内检测到RFID卡时，本发明实施例2通过震动器进行震动报警。震动器由微型电机和偏心轮构成。偏心轮的重心不在中心，当电机启动时，离心力作用于偏心轮会产生震感。这样可以在不惊动用户以外的人的情况下让用户知道物品丢失。如图9所示，为本发明实施例3的电子防丢防盗装置结构示意图。其与实施例1 的区别在于，采用触控方式实现用户与报警器之间的交互。本发明实施例3采用并口彩屏与SPI接口触屏，并在屏幕上显示各级菜单，用户通过点触屏幕对报警器实施操作与设置。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明还可以通过其他结构来实现，本发明的特征并不局限于上述较佳的实施例，只要是采用此协议或方式进行目标物检测，无论是采用声、光、震动等各种形式报警，或采用触摸屏、显示屏等各种方式进行人机交互，或采用同类射频读写芯片作为集成模拟前端，都落入了本发明的保护范围之中。任何熟悉该项技术的人员在本发明的技术领域内，可轻易想到的变化或修饰， 都应涵盖在本发明的专利保护范围之内。8
权利要求
1.一种电子防丢防盗装置，包括阅读器和RFID卡，其特征在于，所述阅读器包括电源、核心控制电路、信号发射电路和报警电路；所述核心控制电路与所述信号发射电路相连；所述报警电路在所述核心控制电路的控制下发出报警信号；所述信号发射电路与 IS015693协议下的所述RFID卡交互。
2.如权利要求1所述的电子防丢防盗装置，所述阅读器还包括轻触开关或触摸屏，支持用户与阅读器交互；所述报警电路包括蜂鸣报警电路或震动报警电路。
3.如权利要求1所述的电子防丢防盗装置，所述阅读器还包括电源调理电路，所述电源通过所述电源调理电路为所述阅读器供电；所述电源包括电池，所述信号发射电路还包括信号放大电路。
4.如权利要求1-3任一项所述的电子防丢防盗装置，其特征在于，所述核心控制电路采用具有可读写的内部FLASH的超低功耗核心控制芯片。
5.如权利要求1-3任一项所述的电子防丢防盗装置，其特征在于，所述核心控制电路工作在ISO15693协议下。
6.如权利要求1-3任一项所述的电子防丢防盗装置，其特征在于，所述RFID卡是无源卡，具有全球唯一 UID号，所述RFID卡支持自行设置所述UID号。
7.如权利要求6所述的电子防丢防盗装置，其特征在于，所述核心控制电路存储有所述RFID卡的所述UID号，结合IS015693协议的防冲撞机制，对所述RFID卡唯一识别。
8.如权利要求1所述的电子防丢防盗装置，其特征在于，所述核心控制电路定时轮询 16个时隙查找所述RFID卡，并在无法找到所述RFID卡的情况下启动所述报警电路报警。
9.一种电子防丢防盗方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤S101，开始；步骤S102，读取核心控制电路内存储的目标RFID卡的UID号； 步骤S103，配置查询参数； 步骤S104，启动2个以上时隙查询；步骤S105，轮询每个时隙，如果没有任何时隙读到UID号，则报警； 步骤S106，如果至少有一个时隙读到UID号，则比较读到的UID号是否为所述目标 RFID卡的UID号，如果不是则启动下一时隙；步骤S107，如果所有读到UID号的时隙都不是所述目标RFID卡的UID号，则报警； 步骤S108，如果有任意时隙读到的UID号为所述目标RFID卡的UID号，则查询成功； 步骤S109，如果查询成功，则挂起系统1秒以上，然后再次检测； 步骤S110，如果查询失败，启动报警电路，并再次查询，直到成功才关闭报警电路。
10.如权利要求9所述的电子防丢防盗方法，其特征在于，所述步骤S104中启动16个时隙查询，所述步骤S109中挂起系统1秒。
全文摘要
本发明公开了一种电子防丢防盗装置及其方法。方案主要由核心控制电路、集成模拟前端电路、信号放大电路、轻触开关、蜂鸣报警电路、电源调理电路组成的阅读器部分及若干RFID卡组成。防丢防盗装置将RFID卡置于钱包、卡包等易丢物品中，通过置于物主身边的阅读器读取已存储的该RFID卡的全球唯一的UID号来确定其是否在附近。一旦无法读到，认为该卡已经距离物主过远，并启动蜂鸣器报警。RFID卡采用ISO15693协议的无源卡，无需特别供电。当它处于阅读器阅读范围内时，可从阅读器的射频能量中获取电源并应答阅读器，使得阅读器能够识别并获取其UID号；否则处于无电源状态。无源RFID卡具有免维护、低成本、长寿命、小体积、唯一UID号等特点，方便使用。
文档编号G08B13/24GK102243796SQ20111009292
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者徐燕平 申请人:徐燕平