双线框形式的餐盘标签读取装置及方法

1.一种双线框形式的餐盘标签读取装置，设有微控芯片、射频信号发射电路以及射频信号接收电路，匹配电路以及天线，其中微控芯片分别与射频信号发射电路和射频信号接收电路相连接，其特征在于设有两路匹配电路以及与匹配电路一一对应连接的两个天线，匹配电路的输出端与天线相连接，所述天线的线圈均采用框型线圈，每路匹配电路的输入端均与一路射频开关电路相连接，射频开关电路的控制信号输入端与微控芯片相连接，射频开关电路的射频信号输入端与射频信号发射电路相连接，两个天线线圈部分重叠放置；
所述微控芯片采用ARM实现，微控芯片通过射频信号线与射频信号发射电路相连接，微控芯片经控制信号线与匹配模块向连接；
所述射频信号发射电路包括与微控芯片相连接的调制电路，与调制电路输出端相连接的功率放大电路，其中功率放大电路的输出端与功率分配电路相连接，所述射频信号接收电路包括与微控芯片相连接的比较判决电路，输出端与比较判决的输入端相连接的中频解调电路，输出端与中频解调电路的输入端相连接的包络检波电路，其中包络检波电路的输入端经匹配模块中的匹配电路与射频天线相连接；
两个框型天线线圈部分重叠，且天线外部设有金属外壳；
采用两个天线线圈部分重叠，重叠区域的面积为单个天线框面积的1/5-1/4；
餐盘标签读取装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤1：系统上电，装置完成基本数据的加载，微控芯片产生射频信号和天线切换控制信号；
步骤2：射频信号发射电路将射频信号传送至匹配模块中的射频开关电路输入端，由微控芯片向匹配模块输出两路天线切换控制信号，两路天线切换控制信号在同一时刻一路为高电平，另一路为低电平，接收到高电平控制信号的射频开关电路导通，进而控制相应的射频天线导通，天线A和天线B中的一个处于工作状态并向待检测区域发射射频信号；
步骤3：微控芯片向匹配模块发送的两路天线切换控制信号的高低电平轮流切换，改变匹配模块中射频开关电路的开关状态，使天线A和天线B轮询工作，保证在某一时间段内只有一个天线发射射频信号，射频天线A和射频天线B轮询工作，相互弥补对方盲区，从而使餐盘天线一定高度范围内磁场均匀，在任意位置都能读取餐盘标签；
步骤3中由于餐盘天线外部通过金属壳包围，能够保证餐盘天线不会窜读到邻近餐盘天线上的标签，当贴有标签的餐具放置在餐盘天线上时，射频信号能够检测到餐具中的标签，并把该标签信息通过射频信号线传送回射频信号接收电路。

双线框形式的餐盘标签读取装置及方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及射频识别技术领域，具体的说是一种能够实现餐盘标签的准确读取，降低漏读、窜读率的双线框形式的餐盘标签读取装置及方法。\n背景技术\n[0002] 近年来，餐饮结算行业取得快速发展，传统的人工结算方式，都是人为对菜品进行判断定价后再在计算机上进行运算，这种结算方法不但费时费工，而且经常会由客观因素导致出错，已经不能满足实际应用的需要。利用RFID技术实现餐盘的快速读取，已是餐饮行业的需求，能够实现完全自动结算，降低了结算出错率，大大提高了结算的效率。但是目前餐盘标签读取装置中的餐盘天线多采用单个大天线框形式，主要存在两个缺点，第一，餐盘天线中间有盲区，存在漏读现象：采用单个大天线框的形式的餐盘天线，由于餐盘天线面积较大，磁场在天线的中间分布较为稀疏，当读取面积比较大的餐盘标签时，读取距离较远，效果较好，但是餐盘标签要镶嵌在餐盘或者碗的底部，面积仅为纽扣大小，当设计的餐盘天线面积较大时，天线中间会存在盲区，实际应用时，会出现漏读现象，而设计的餐盘天线面积较小时，餐盘标签的读取距离近，又不能满足实际需要；第二，读取范围不可控，存在窜读现象：餐盘天线的面积比较大时，餐盘周围的磁场能量比较强，能够读取餐盘天线框以外的餐盘标签，导致用户实际结算值与实际消费值有一定的误差，结算出错率较高，影响客户的使用，不符合实际应用要求。\n发明内容\n[0003] 本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种能够实现餐盘标签的准确读取，降低漏读、窜读率的双线框形式的餐盘标签读取装置及方法。\n[0004] 本发明可以通过以下措施达到：\n[0005] 一种双线框形式的餐盘标签读取装置，设有微控芯片、射频信号发射电路以及射频信号接收电路，匹配电路以及天线，其中微控芯片分别与射频信号发射电路和射频信号接收电路相连接，其特征在于设有两路匹配电路以及与匹配电路一一对应连接的两个天线，匹配电路的输出端与天线相连接，所述天线的线圈均采用框型线圈，每路匹配电路的输入端均与一路射频开关电路相连接，射频开关电路的控制信号输入端与微控芯片相连接，射频开关电路的射频信号输入端与射频信号发射电路相连接，两个天线线圈部分重叠放置。\n[0006] 本发明中射频开关电路与匹配电路封装在一起，形成匹配模块，射频信号接收电路与匹配模块的信号反馈端相连接。\n[0007] 本发明中射频开关电路与匹配电路封装在一起，形成匹配模块，射频信号接收电路与匹配模块的信号反馈端相连接。\n[0008] 本发明所述微控芯片可以采用ARM实现，微控芯片1用于产生射频信号和天线切换控制信号，其中射频信号通过射频线号线a经由射频信号发射电路传送至匹配模块，天线切换控制信号通过控制信号线直接传送至匹配模块。\n[0009] 本发明中匹配模块设有射频开关电路、射频开关电路以及与射频开关电路相连接的匹配电路、与射频开关电路相连接的匹配电路，其中射频开关电路和匹配电路与射频天线A对应，射频开关电路和匹配电路与射频天线B对应。\n[0010] 本发明中的射频开关电路用于完成对射频天线的切换控制，微控芯片发送的天线切换控制信号由两路控制信号线b分别传送至两路射频开关电路，同一时刻，两路天线切换控制信号一路为高电平，一路为低电平，接收到高电平控制信号的射频开关电路导通，控制相应的射频天线导通，同时，射频信号传送至相应天线。\n[0011] 本发明中的两路匹配电路用于对对应的射频天线进行阻抗匹配，将对应天射频线的频率谐振至13.56M，输出阻抗变换至50Ω，从而保证射频读写器发出的射频信号尽可能多的到达射频天线，并通过射频天线辐射出去。\n[0012] 本发明中所述射频信号发射电路包括与微控芯片相连接的调制电路，与调制电路输出端相连接的功率放大电路，其中功率放大电路的输出端与功率分配电路相连接，本发明所述射频信号接收电路包括与微控芯片相连接的比较判决电路，输出端与比较判决的输入端相连接的中频解调电路，输出端与中频解调电路的输入端相连接的包络检波电路，其中包络检波电路的输入端经匹配模块中的匹配电路与射频天线相连接。\n[0013] 本发明中两个框型天线线圈部分重叠，且天线外部设有金属外壳，由于磁场不能穿过金属，通过金属屏蔽能够有效抑制磁场的分布，防止餐盘天线读取到餐盘天线框以外的餐盘标签，从而有效地解决了餐盘标签的窜读问题。\n[0014] 本发明采用两个天线框部分重叠互补的形式，两个天线分别记为射频天线A和射频天线B，微控芯片通过控制信号控制射频开关电路，使得同一时刻，只有一个天线工作，射频天线A工作时，磁场区域能够覆盖自身上方一定高度区域，并覆盖射频天线B中间区域，同理，射频天线B工作时，磁场区域能够覆盖自身上方一定高度区域，也能覆盖天线A中间区域；射频天线A和射频天线B轮询工作，相互弥补对方盲区，从而使餐盘天线一定高度范围内磁场均匀，在任意位置都能读取餐盘标签，无漏读现象；射频天线A和射频天线B的重叠区域的重叠区域C，如果重面积过大，则两个天线读取距离较远，容易引起窜读，如果重叠区域面积过小，则单个天线中间空洞区域不能被另一个天线所覆盖，优选的，重叠区域的面积为单个天线框面积的1/5-1/4。\n[0015] 一种上述餐盘标签读取装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：\n[0016] 步骤1：系统上电，装置完成基本数据的加载，微控芯片产生射频信号和天线切换控制信号；\n[0017] 步骤2：射频信号发射电路将射频信号传送至匹配模块中的射频开关电路输入端，由微控芯片向匹配模块输出两路天线切换控制信号，两路天线切换控制信号在同一时刻一路为高电平，另一路为低电平，接收到高电平控制信号的射频开关电路导通，进而控制相应的射频天线导通，天线A和天线B中的一个处于工作状态并向待检测区域发射射频信号；\n[0018] 步骤3：微控芯片向匹配模块发送的两路天线切换控制信号的高低电平轮流切换，改变匹配模块中射频开关电路的开关状态，使天线A和天线B轮询工作，保证在某一时间段内只有一个天线发射射频信号，射频天线A和射频天线B轮询工作，相互弥补对方盲区，从而使餐盘天线一定高度范围内磁场均匀，在任意位置都能读取餐盘标签。\n[0019] 本发明步骤3中由于餐盘天线外部通过金属壳包围，能够保证餐盘天线不会窜读到邻近餐盘天线上的标签，当贴有标签的餐具放置在餐盘天线上时，射频信号能够检测到餐具中的标签，并把该标签信息通过射频信号线传送回射频信号接收电路。\n[0020] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：（1）餐盘天线内部无盲点，无漏读问题：餐盘天线采用两个重叠互补的天线框代替单个大天线框，利用天线切换技术，使两个天线轮询工作，相互弥补对方盲区，从而使餐盘天线一定高度范围内磁场均匀，在任意位置都能读取餐盘标签，无漏读现象。（2）采用金属外壳，无窜读问题：餐盘天线框外部包围有一层金属外壳，由于磁场不能穿过金属，通过金属屏蔽能够有效抑制磁场的分布，防止餐盘天线读取到餐盘天线框以外的餐盘标签，从而有效地解决了餐盘标签的窜读问题。\n[0021] 附图说明：\n[0022] 附图1是本发明的电路结构框图；\n[0023] 附图2是本发明中双线框形式天线的结构示意图；\n[0024] 附图说明：微控芯片1，射频信号发射电路2，射频信号接收电路3，匹配模块4，射频开关电路5，射频开关电路6，匹配电路7，匹配电路8，金属外壳9，射频天线A，射频天线B，重叠区域C，射频线号线a,控制信号线b。\n[0025] 具体实施方式：\n[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。\n[0027] 实施例1：\n[0028] 如附图1所示，本发明提出了一种双线框形式的餐盘标签读取装置，设有微控芯片\n1、射频信号发射电路2以及射频信号接收电路3，微控芯片1分别与射频信号发射电路2和射频信号接收电路3相连接，其特征在于还设有输入端通过射频线号线a与射频信号发射电路\n2的输出端相连接的用于完成对射频天线的切换控制和匹配的匹配模块4，与匹配模块4对应连接的天线A和天线B，微控芯片1通过控制信号线b与匹配模块相连接。\n[0029] 本发明所述微控芯片1可以采用ARM实现，微控芯片1用于产生射频信号和天线切换控制信号，其中射频信号通过射频线号线a经由射频信号发射电路2传送至匹配模块4，天线切换控制信号通过控制信号线b直接传送至匹配模块4。\n[0030] 本发明中匹配模块4设有射频开关电路5、射频开关电路6以及与射频开关电路5相连接的匹配电路7、与射频开关电路6相连接的匹配电路8，其中射频开关电路5和匹配电路7与射频天线A对应，射频开关电路6和匹配电路8与射频天线B对应。\n[0031] 本发明中的射频开关电路5和射频开关电路6用于完成对射频天线的切换控制，微控芯片1发送的天线切换控制信号由两路控制信号线b分别传送至射频开关电路5和射频开关电路6，同一时刻，两路天线切换控制信号一路为高电平，一路为低电平，接收到高电平控制信号的射频开关电路导通，控制相应的射频天线导通，同时，射频信号传送至相应天线。\n[0032] 本发明中的匹配电路7和匹配电路8用于对对应的射频天线进行阻抗匹配，将对应天射频线的频率谐振至13.56M，输出阻抗变换至50Ω，从而保证射频读写器发出的射频信号尽可能多的到达射频天线，并通过射频天线辐射出去。\n[0033] 本发明中所述射频信号发射电路2包括与微控芯片1相连接的调制电路，与调制电路输出端相连接的功率放大电路，其中功率放大电路的输出端与功率分配电路相连接，本发明所述射频信号接收电路3包括与微控芯片相连接的比较判决电路，输出端与比较判决的输入端相连接的中频解调电路，输出端与中频解调电路的输入端相连接的包络检波电路，其中包络检波电路的输入端经匹配模块4中的匹配电路与射频天线相连接。\n[0034] 实施例2：\n[0035] 如图2所示，本发明提出了一种双线框形式的餐盘标签读取装置，包括金属外壳9，匹配模块4，射频天线A，射频天线B。\n[0036] 所述金属外壳9：餐盘天线框外部包围有一层金属外壳，由于磁场不能穿过金属，通过金属屏蔽能够有效抑制磁场的分布，防止餐盘天线读取到餐盘天线框以外的餐盘标签，从而有效地解决了餐盘标签的窜读问题。\n[0037] 所述匹配模块4，在控制信号的控制作用下，完成对射频天线A和射频天线B的切换控制和匹配。\n[0038] 所述餐盘天线采用两个天线框重叠互补的形式，包括射频天线A和射频天线B，微控芯片通过控制信号控制射频开关电路，使得同一时刻，只有一个天线工作，射频天线A工作时，磁场区域能够覆盖自身上方一定高度区域，并覆盖射频天线B中间区域，同理，射频天线B工作时，磁场区域能够覆盖自身上方一定高度区域，也能覆盖天线A中间区域；射频天线A和射频天线B轮询工作，相互弥补对方盲区，从而使餐盘天线一定高度范围内磁场均匀，在任意位置都能读取餐盘标签，无漏读现象。\n[0039] 所述重叠区域C，为射频天线A和射频天线B的重叠区域，如果重叠区域面积过大，则两个天线读取距离较远，容易引起窜读，如果重叠区域面积过小，则单个天线中间空洞区域不能被另一个天线所覆盖，优选的，重叠区域的面积为单个天线框面积的1/5-1/4。\n[0040] 实施例3：\n[0041] 本发明还提出一种上述餐盘标签读取装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：\n[0042] 步骤1：系统上电，装置完成基本数据的加载，微控芯片产生射频信号和天线切换控制信号；\n[0043] 步骤2：射频信号发射电路将射频信号传送至匹配模块中的射频开关电路输入端，由微控芯片向匹配模块输出两路天线切换控制信号，两路天线切换控制信号在同一时刻一路为高电平，一路为低电平，接收到高电平控制信号的射频开关电路导通，进而控制相应的射频天线导通，天线A和天线B中的一个处于工作状态并向待检测区域发射射频信号；\n[0044] 步骤3：微控芯片1向匹配模块4发送的两路天线切换控制信号的高低电平轮流切换，改变匹配模块中射频开关电路的开关状态，使天线A和天线B轮询工作，保证在某一时间段内只有一个天线发射射频信号，射频天线A和射频天线B轮询工作，相互弥补对方盲区，从而使餐盘天线一定高度范围内磁场均匀，在任意位置都能读取餐盘标签。\n[0045] 步骤4：由于餐盘天线外部通过金属壳包围，能够保证餐盘天线不会窜读到邻近餐盘天线上的标签，当贴有标签的餐具放置在餐盘天线上时，射频信号能够检测到餐具中的标签，并把该标签信息通过射频信号线传送回射频信号接收电路。\n[0046] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：（1）餐盘天线内部无盲点，无漏读问题：餐盘天线采用两个重叠互补的天线框代替单个大天线框，利用天线切换技术，使两个天线轮询工作，相互弥补对方盲区，从而使餐盘天线一定高度范围内磁场均匀，在任意位置都能读取餐盘标签，无漏读现象。（2）采用金属外壳，无窜读问题：餐盘天线框外部包围有一层金属外壳，由于磁场不能穿过金属，通过金属屏蔽能够有效抑制磁场的分布，防止餐盘天线读取到餐盘天线框以外的餐盘标签，从而有效地解决了餐盘标签的窜读问题。