一种基于NB-IoT的阅读器制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于NB‑IoT的阅读器，其解决了现有2.4GHz阅读器安装复杂、通讯能力差的技术问题，设有主板、无线天线、2.4G天线和电池，无线天线、2.4G天线和电池分别与主板连接；主板设有SIM卡、NB‑IoT模块、CPU和RFID模块，NB‑IoT模块通过电压匹配电路与CPU与连接，RFID模块与CPU连接，NB‑IoT模块与SIM卡、无线天线连接，RFID模块与2.4G天线连接；RFID模块设有无线收发芯片，无线收发芯片的SPI接口与CPU的控制引脚连接，无线收发芯片的输出引脚与CPU的GPIO引脚连接；无线收发芯片的天线输出引脚通过天线匹配电路与2.4G天线连接；无线收发芯片的电源输入引脚通过电源控制电路与CPU的输出引脚连接；本实用新型专利技术可广泛应用于2.4GHz阅读器。 1

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB-IoT的阅读器
本技术涉及一种阅读器，特别是涉及一种基于NB-IoT的阅读器。
技术介绍
一种2.4G远距离RFID阅读器，目前主要服务与教育系统，主、副阅读器读取2.4G双频卡的卡号，实现进出校信息的采集。NB-IoT是基于蜂窝网络的窄带物联网技术，聚焦于低功耗广域网，具有广覆盖、低功耗、低成本、大联接等特点，是一种可在全球范围广泛应用的新兴技术。NB-IoT这些优点可以使用到阅读器上。在一些规模比较大的学校，尤其是不能携带电子设备的学校，学生人数比较多，对放学后学生的位置家长和老师都没有定位的方法。对来接孩子放学的家长因为不知道孩子的位置，经常要盲目的寻找或者一直等到孩子自己找过来，尤其是校门比较多的情况会更加麻烦。虽然可以提前约好位置，但是实际情况可能变化比较大，还是不能第一时间了解到孩子的位置。如果孩子携带了智能设备比若说手机、手表之类的，可以轻松解决这个问题。但是很多时候这些东西是不能带入学校的，所以就需要一种设备，可以定位孩子的位置，给家长和老师一个参考。2.4GHz阅读器就是其中一个方案。如图1所示，通用的2.4GHz阅读器主要应用在学校进出校考勤上，一般应用需要主副2个阅读器。上级信息机要给主副读头供电，同时与主读头通讯。主读头需要与副读头通讯，接收副读头的读卡信息汇总后发给上级信息机。读头与上级信息机的通讯接口基本上都是485、232或者是以太网，现场施工时，上级信息机主读头与副读头之间需要布线，这就让安装变得复杂。而且因为485、232等接口通讯距离比较近，上级信息机安装位置离阅读器不能太远，否则就会出现通讯异常的问题。通用的2.4GHz阅读器无法来实现校园学生的定位，一个因为布线安装比较复杂，另一个就是所选用的通讯接口距离都不能做到很远。
技术实现思路
本技术针对现有2.4GHz阅读器安装复杂、通讯能力差的技术问题，提供一种安装简单、通讯能力强的基于NB-IoT的阅读器。为此，本技术的技术方案是，设有主板、无线天线、2.4G天线和电池，无线天线、2.4G天线和电池分别与主板连接；主板设有SIM卡、NB-IoT模块、CPU和RFID模块，NB-IoT模块通过电压匹配电路与CPU与连接，RFID模块与CPU连接，NB-IoT模块与SIM卡、无线天线连接，RFID模块与2.4G天线连接；RFID模块设有无线收发芯片，无线收发芯片的SPI接口与CPU的控制引脚连接，无线收发芯片的输出引脚与CPU的GPIO引脚连接；无线收发芯片的天线输出引脚通过天线匹配电路与2.4G天线连接；无线收发芯片的电源输入引脚通过电源控制电路与CPU的输出引脚连接；电压匹配电路包括电阻R93、电阻R94和二极管D1，电阻R93的一端与NB-IoT模块的数据发送引脚连接，电阻R93另一端与CPU的数据接收引脚连接，电阻R94的一端、二极管D1的正极与NB-IoT模块的数据接收引脚连接，电阻R94的另一端与NB-IoT模块的电源输出引脚，二极管D1的负极与CPU的数据发送引脚连接。优选地，天线输出引脚包括RFP引脚、RFN引脚；天线匹配电路包括电感L19、电感L15、电感L20、电容C63、电容C64和电容C111，电感L19两端分别与RFP引脚、RFN引脚连接，电容C111、电感L20串联后与RFP引脚连接，电容C64、电感L15和电容C63串联后与RFN引脚连接，电容C63、电容C64的公共端与2.4G天线的输入引脚连接。优选地，电源控制电路包括电阻R107、电阻R146、电阻R100、三级管Q100和场效应管U100，电阻R107的一端与CPU的电源控制引脚引脚连接，电阻R107的另一端与三极管Q100的基极连接；电阻R146的一端与三极管Q100的基极连接，电阻R146的另一端与三极管Q100的发射极连接；三极管Q100的集电极通过电阻R100与场效应管U100的源极连接，场效应管U100的栅极与三极管Q100的集电极连接，场效应管U100的漏极与无线收发芯片的电源输入引脚连接。本技术的有益效果是，设有NB-IoT模块，数据传输稳定性好；在低功耗模式下，RFID芯片深度睡眠只有几个uA，CPU低功耗模式耗电小于3mA，NB-IoT模块在省电模式只有5uA，阅读器本身的耗电小于5mA；在工作模式下，平均耗电整机小于100mA。附图说明图1是现有阅读器安装示意图；图2是无线阅读器连接示意图；图3是无线阅读器考勤应用安装示意图；图4是无线阅读器的模块连接图；图5是RFID模块原理图；图6是NB-IoT模块的电路原理图；图7是本技术的低功耗流程图；图8是本技术的读卡判读流程图。图中符号说明：1.CPU；2.RFID模块；3.2.4G天线；4.NB-IoT模块；5.无线天线；6.SIM卡；7.供电电路；8.电池；9.外部太阳能板；10.主板；11.信息机。具体实施方式下面结合实施例对本技术做进一步描述。如图2、3所示，在考勤应用上，阅读器通过NB-IoT无线通讯与信息机通讯。安装时，主阅读器、副阅读器分别安装在校门内外两侧，信息机的安装位置不受限制，本实施例中的信息机安装在门卫室。如图4所示，基于NB-IoT的2.4GHz阅读器设有主板10、无线天线5、2.4G天线3和电池8，无线天线5、2.4G天线3、电池8分别与主板10连接。主板10设有SIM卡6、NB-IoT模块4、CPU1和RFID模块2，CPU1通过SPI接口与RFID模块2通讯，CPU1通过串口与NB-IoT模块4通讯，NB-IoT模块4与SIM卡6、无线天线5连接，实现数据的无线上传功能；RFID模块2与2.4G天线3连接，实现对2.4G卡ID号的读取；NB-IoT模块4与RFID模块2连接。CPU1与供电电路7连接，供电电路7与电池8连接，电池8与外部太阳能板9通过供电电路7与CPU1连接，电池和太阳能电池板给供电电路提供电源输入，保障整个系统的供电。如图5所示，RFID模块2设有无线收发芯片，该无线收发芯片选用SI24R1芯片，SI24R1芯片的SPI接口连接到CPU1的控制引脚，实现RFID卡号的上传及CPU1对RFID参数的设置，SPI接口包括CE引脚、CSN引脚、SCK引脚、MOSI引脚和MISO引脚。SI24R1芯片的IRQ引脚连接CPU1的GPIO引脚，IRQ引脚是SI24R1芯片的输出引脚，低电平有效，用来通知CPU1已经收到数据，准备接收；CPU1的GPIO引脚设置为中断触发，当检测到IRQ引脚为低电平时，开始进入数据接收模式。SI24R1芯片的RFP引脚是第一天线输出引脚，RFN引脚是第二天线输出引脚。RFP引脚、RFN引脚与天线匹配电路连接后，与2.4G天线3连接。天线匹配电路包括电感L19、电感L15、电感L20、电容C63、电容C64和电容C111。RFP引脚通过电感L19与RFN引脚连接，RFP引脚与电感L20、电容C111串联后接地，RFN引脚与电感L15、电容C63和电容C64串联后接地，2.4G天线3的输入引脚与电容C63、电容C64的公共端连接。2.4G卡一直处于发射状态，1s能发射一次。当2.4G卡进入到2.4GHz阅读器的接收范围，2.4G天线将接收到卡的信息，经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB‑IoT的阅读器，其特征是，设有主板、无线天线、2.4G天线和电池，所述无

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IoT的阅读器，其特征是，设有主板、无线天线、2.4G天线和电池，所述无线天线、2.4G天线和电池分别与所述主板连接；所述主板设有SIM卡、NB-IoT模块、CPU和RFID模块，所述NB-IoT模块通过电压匹配电路与所述CPU与连接，所述RFID模块与所述CPU连接，所述NB-IoT模块与所述SIM卡、无线天线连接，所述RFID模块与所述2.4G天线连接；所述RFID模块设有无线收发芯片，所述无线收发芯片的SPI接口与所述CPU的控制引脚连接，所述无线收发芯片的输出引脚与所述CPU的GPIO引脚连接；所述无线收发芯片的天线输出引脚通过天线匹配电路与所述2.4G天线连接；所述无线收发芯片的电源输入引脚通过电源控制电路与所述CPU的输出引脚连接；所述电压匹配电路包括电阻R93、电阻R94和二极管D1，所述电阻R93的一端与所述NB-IoT模块的数据发送引脚连接，所述电阻R93另一端与所述CPU的数据接收引脚连接，所述电阻R94的一端、二极管D1的正极与所述NB-IoT模块的数据接收引脚连接，所述电阻R94的另一端与所述NB-IoT模块的电源输出引脚，所述二极管D1的负极与所述CPU的数据发送引脚连接。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：于大伟，刘一江，邢晓良，王功艳，邓忠波，李越，
申请(专利权)人：山东卡尔电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37