一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置及益智玩具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置及益智玩具，所述裝置包括：包括，用于感應近場感應的磁場產(chǎn)生交流電壓、并與近場感應標簽對應的讀寫主機交換數(shù)據(jù)的天線，用于近場感應通訊并內(nèi)置有近場感應通訊協(xié)議的應答模塊，用于根據(jù)應答模塊接收到的對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)發(fā)出對應響應指令的MCU，以及用于根據(jù)MCU的響應指令顯示對應的近場感應信息的顯示設備；所述天線與應答模塊連接，應答模塊通過天線獲取對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)以及工作電壓；所述應答模塊、所述顯示設備均與所述MCU連接。通過本發(fā)明的方案，能夠使近場感應標簽在無內(nèi)置電池的情況下具備顯示功能。
【專利說明】一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置及益智玩具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非接觸式識別和互聯(lián)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置及益智玩具。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通訊技術(shù)的日新月異，近場感應如RFID (Radio FrequencyIdentification,射頻識別)和NFC (Near Field Communication,近距離無線通信)的應用越來遠廣泛。目前許多智能手機和平板都配備有NFC或RFID識別功能，然而現(xiàn)有的NFC或RFID標簽通常只能被對應的讀寫器(讀寫主機)簡單的讀寫，標簽本身無法顯示被寫入的內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置及益智玩具，能夠使標簽可以在無內(nèi)置電池的情況下具備顯示功能。
[0004]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置，包括，用于感應近場感應的磁場產(chǎn)生交流電壓、并與近場感應標簽對應的讀寫主機交換數(shù)據(jù)的天線，用于近場感應通訊并內(nèi)置有近場感應通訊協(xié)議的應答模塊，用于根據(jù)應答模塊接收到的對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)發(fā)出對應響應指令的MCU，以及用于根據(jù)MCU的響應指令顯示對應的近場感應信息的顯示設備；
[0006]所述天線與應答模塊連接，應答模塊通過天線獲取對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)以及電壓；所述應答模塊、所述顯示設備均與所述MCU連接。
[0007]其中，所述應答模塊包括，用于將交流電壓整流濾波為設定類型的電壓的整流穩(wěn)壓電路，以及內(nèi)置有近場感應通訊協(xié)議的應答器，所述整流穩(wěn)壓電路、所述應答器均與MCU連接。
[0008]其中，所述天線包括，用于感應近場感應的磁場產(chǎn)生交流電壓的第一天線，用于與近場感應標簽對應的讀寫主機交換數(shù)據(jù)的第二天線，所述第一天線連接所述整流穩(wěn)壓電路；所述第二天線連接所述應答器。
[0009]其中，還包括，用于根據(jù)MCU的響應指令輸出其他互動信息的互動設備。
[0010]其中，所述互動設備包括LED指示燈、按鍵、喇叭、振動電機中的一種或多種。
[0011]其中，所述應答模塊包括可與IS01443A、IS01443B或IS015693協(xié)議的動態(tài)標簽進行近場感應通訊的應答器。
[0012]其中，所述應答器通過I2C接口或者SPI接口與MCU連接；所述顯示設備為液晶顯示屏、OLED顯示屏或電子墨水屏。
[0013]—種益智玩具,包括底座、以及在底座上活動擺放的活動單元,所述活動單元設有近場感應標簽，所述底座設有與近場感應標簽對應的讀寫主機，所述活動單元還設有上述所述的標簽信息顯示裝置。
[0014]實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果:
[0015]本發(fā)明實施例通過將近場感應的能量轉(zhuǎn)換為電能，MCU利用近場感應得到的能量工作，獲取與標簽對應的讀寫主機傳過來的指令/數(shù)據(jù)，并通過顯示屏顯示對應的信息。解決了現(xiàn)有NFC標簽或RFID標簽只能被讀寫器簡單的讀寫的局限，使得標簽可以在無內(nèi)置電池的情況下具備顯示功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1是本發(fā)明的一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明的一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置的實施例的供電模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合本發(fā)明的附圖對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]請參見圖1，本實施例的一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置具體包括:天線
1、應答模塊2、MCU30、以及顯示設備40。其中，天線I用于感應近場感應的磁場產(chǎn)生交流電壓、并與近場感應標簽對應的讀寫主機交換數(shù)據(jù)；應答模塊2主要用于近場感應通訊并將獲得的對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)發(fā)送給MCU30，因此應答模塊2內(nèi)置有近場感應通訊協(xié)議；MCU30主要用于根據(jù)應答模塊接收到的對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)發(fā)出對應響應指令；顯示設備40用于根據(jù)MCU的響應指令顯示對應的近場感應信息，如顯示讀寫主機寫入近場感應標簽的信息。本實施例中，天線I與應答模塊2連接，應答模塊2通過天線I既可獲取對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)，又能獲得工作電壓；應答模塊2、顯示設備40均與MCU30連接。
[0022]較佳的，本實施例的標簽信息顯示裝置中，所述應答模塊2集成了整流穩(wěn)壓電路和應答器的功能，既可用于將交流電壓整流濾波為設定類型的電壓，本實施例中具體為將天線I產(chǎn)生的交流電壓整流濾波為3.3V的直流電壓；又可用于與對應的讀寫主機近場感應通訊。本實施例中，所述的應答模塊2可為自帶整流穩(wěn)壓的應答器1C，如奧地利微的AS3953)，既可將交流電壓整流濾波為設定類型的電壓、又可獲得與近場感應標簽對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)。并且本實施例的天線I既可通過感應的近場感應磁場產(chǎn)生電能為整個顯示系統(tǒng)供電，又可獲得與近場感應標簽對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)，即通過一個天線即可完成通訊和獲取能量的功能，有利于減小裝置的體積，降低成本。
[0023]如圖2，作為本發(fā)明的另一實施方式，將應答器20和整流穩(wěn)壓電路50以各自獨立的方式接入，同時設置兩個天線:第一天線11、第二天線12，通過第一天線11、第二天線12實現(xiàn)上一實施例中的天線I的功能。其中，第一天線11用于感應近場感應的磁場并產(chǎn)生交流電壓為系統(tǒng)提供工作電壓；第二天線12用于與近場感應標簽對應的讀寫主機交換數(shù)據(jù)。整流穩(wěn)壓電路50用于將交流電壓整流濾波為設定類型的電壓，應答器20內(nèi)置有近場感應通訊協(xié)議主要用于與對應的讀寫主機近場感應通訊；第一天線11與整流穩(wěn)壓電路50的輸入端連接，整流穩(wěn)壓電路50的輸出端與MCU30連接；第二天線12與應答器20連接，應答器20與MCU30連接。
[0024]工作時，第一天線11根據(jù)感應到的近場感應磁場產(chǎn)生交流電壓，整流穩(wěn)壓電路50將所述交流電壓整流濾波為設定的電壓為系統(tǒng)供電，本實施例中所述整流穩(wěn)壓電路50用于將第二天線10產(chǎn)生的交流電壓整流濾波為3.3V的直流電壓。上電后，應答器20便可通過第二天線12獲得與近場感應標簽對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)并發(fā)送給MCU30，MCU30根據(jù)對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)發(fā)出對應響應指令，顯示設備40根據(jù)MCU30的響應指令顯示對應的近場感應標簽的信息。本實施例通過設置兩個天線可提供更穩(wěn)定的電能。其中，應答器20通過I2C接口或者SPI接口與MCU30連接，保證了將獲得的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)準確高效的發(fā)送到MCU30。
[0025]本實施例的標簽信息顯示裝置中第一天線11和所述整流穩(wěn)壓電路50 —起作為供電模塊，該模塊的具體電路圖如圖3所示，包括第一天線11的天線線圈、整流電路和穩(wěn)壓器，天線線圈與整流電路的電壓輸入端連接，整流電路的一個電壓輸出端連接穩(wěn)壓器的電壓輸入端(I )，整流電路的另一個電壓輸出端通過電容C5連接MCU30的電壓輸入端，穩(wěn)壓器的電壓輸出端(3)連接MCU30的電壓輸入端。本實施例的整流電路包括電容Cl、C2和C3，所述電容Cl、C2為無極電容，通過第一天線的天線線圈的電感量，經(jīng)計算調(diào)試后選取合適的電容值設置成13.56MHz的諧振狀態(tài)，如94pF對應第二天線的電感量約為1.5uH ;整流電路還包括整流二極管D1、D2、D3和D4，所述整流二極管D1、D2、D3和D4為快速恢復二極管。本實施例的MCU30選用單片機MSP430G2433，其具有超低功耗，能夠面向各種外接設備。本實施例中，所述穩(wěn)壓器選用S-1206B33-U3穩(wěn)壓器，可以在超低的消耗電流(Ι.ΟμΑ)條件下工作，并且其輸入輸出電壓差小，可以獲得較大的輸出電流和高精度的輸出電壓，基于其超低消耗電流和小型封裝的特點，非常適用于便攜設備。該供電模塊實現(xiàn)了將天線線圈近場感應的電壓先后經(jīng)過整流、穩(wěn)壓，輸出3.3V的電壓為單片機MSP430G2433供電。
[0026]本發(fā)明上述的近場感應為NFC感應或RFID感應；對應的近場感應標簽可為NFC無源標簽或RFID無源標簽。當然還可為其他非接觸式識別的近場感應方式，本發(fā)明對此不作限定。本發(fā)明實施例的近場感應為NFC感應，對應的近場感應標簽為IS01443A、IS01443B或IS015693等國際近場感應協(xié)議的動態(tài)標簽，即所述的應答模塊2包括可與IS01443A、IS01443B或IS015693等國際近場感應協(xié)議的動態(tài)標簽進行近場感應通訊的應答器，如RF430CL330H 應答器。
[0027]本發(fā)明上述實施例的顯示設備40可為液晶顯示屏、OLED (有機發(fā)光二極管)顯示屏，其中，OLED顯示屏工作時所需的電流較小。所述的顯示設備40還可為電子墨水屏(E-1NK)，電子墨水屏基于雙穩(wěn)態(tài)原理和省電等特點，顯示數(shù)據(jù)刷新后可較長時間的停留在顯示屏上，即時在斷電后，即不再由NFC提供電能的情況下，依然可以保持為靜態(tài)顯示。
[0028]較佳的，本發(fā)明上述實施例的標簽信息顯示裝置還包括若干互動設備60，所述的互動設備60均與MCU30連接，用于根據(jù)MCU30的響應指令輸出其他互動信息。所述的互動設備60包括LED指示燈、按鍵、喇叭、振動電機中的一種或多種。
[0029]通過本發(fā)明上述實施例的基于近場感應的標簽信息顯示裝置，通過將近場感應的能量轉(zhuǎn)換為電能，MCU利用近場感應得到的能量工作，獲取與近場感應標簽對應的讀寫主機傳過來的指令/數(shù)據(jù)，并備顯示對應的近場感應標簽信息。解決了現(xiàn)有NFC標簽或RFID標簽等近場感應標簽只能被讀寫器簡單的讀寫的局限，使裝配了該裝置的近場感應標簽可以在無內(nèi)置電池的情況下具備顯示功能。
[0030]基于上述實施例的基于近場感應的標簽信息顯示裝置，本發(fā)明還提供考慮一種益智玩具，該益智玩具包括底座、以及在底座上活動擺放的活動單元，所述活動單元設有近場感應標簽,所述底座設有與近場感應標簽對應的讀寫主機,所述活動單元還設有上述實施例所述的標簽信息顯示裝置。其中，所述活動單元可為積木、七巧板、拼圖或棋子。
[0031]本發(fā)明還提供了一種基于上述實施例的標簽信息顯示裝置的益智玩具的實施例，下面以積木為例對本發(fā)明的益智玩具做進一步的解釋。具體實施時可使其具有正方體的結(jié)構(gòu)積木，積木的一面裝有顯示屏，另一面裝有用于感應近場感應的磁場并產(chǎn)生交流電壓的第二天線，將該積木放在設有NFC主機的底座上時可以根據(jù)場景的需求，顯示字符或者圖形。特別地，本實施例采用OLED顯示屏，可以獲得更低的消耗電流。同時，本實施例還在該積木內(nèi)放置小型振動電機，可以在完成主機提出的任務后給予振動回饋，增強了玩具互動功能，提升了用戶的操作趣味性。
[0032]通過實施本發(fā)明的上述實施例，設有標簽的活動單元通過將近場感應的能量轉(zhuǎn)換為電能，活動單元的MCU利用近場感應獲得的能量工作，獲取與標簽對應的讀寫主機傳過來的指令和數(shù)據(jù)，控制活動單元上的顯示設備顯示對應的標簽信息。使得標簽可以在無內(nèi)置電池的情況下具備顯示功能。
[0033]以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利要求范圍，因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于近場感應的標簽信息顯示裝置，其特征在于，包括，用于感應近場感應的磁場產(chǎn)生交流電壓、并與近場感應標簽對應的讀寫主機交換數(shù)據(jù)的天線，用于近場感應通訊并內(nèi)置有近場感應通訊協(xié)議的應答模塊，用于根據(jù)應答模塊接收到的對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)發(fā)出對應響應指令的MCU，以及用于根據(jù)MCU的響應指令顯示對應的近場感應信息的顯示設備； 所述天線與應答模塊連接，應答模塊通過天線獲取對應的讀寫主機的指令/數(shù)據(jù)以及工作電壓；所述應答模塊、所述顯示設備均與所述MCU連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述應答模塊包括，用于將交流電壓整流濾波為設定類型的電壓的整流穩(wěn)壓電路，以及內(nèi)置有近場感應通訊協(xié)議的應答器，所述整流穩(wěn)壓電路、所述應答器均與MCU連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述天線包括，用于感應近場感應的磁場產(chǎn)生交流電壓的第一天線，用于與近場感應標簽對應的讀寫主機交換數(shù)據(jù)的第二天線，所述第一天線連接所述整流穩(wěn)壓電路；所述第二天線連接所述應答器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括，用于根據(jù)MCU的響應指令輸出其他互動信息的互動設備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述互動設備包括LED指示燈、按鍵、喇叭、振動電機中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述應答模塊包括可與IS01443A、IS01443B或IS015693協(xié)議的動態(tài)標簽進行近場感應通訊的應答器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述應答器通過I2C接口或者SPI接口與MCU連接；所述顯示設備為液晶顯示屏、OLED顯示屏或電子墨水屏。
8.—種益智玩具,包括底座、以及在底座上活動擺放的活動單元,其特征在于,所述活動單元設有近場感應標簽，所述底座設有與近場感應標簽對應的讀寫主機，所述活動單元還設有如權(quán)利要求1所述的標簽信息顯示裝置。
【文檔編號】G06K19/07GK103500352SQ201310493181
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】鄒文高, 杜玉強, 朱向軍, 鄧歡, 陳少強 申請人:步步高教育電子有限公司