專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能卡及其控制方法，尤其涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡及其控制方法。
背景技術(shù)：
在智能化課堂中，互動(dòng)課堂的即問即答、發(fā)卷考試等對教學(xué)有著重要意義。目前常用的課堂互動(dòng)還是采用傳統(tǒng)的舉手、紙質(zhì)試卷等方式。這種方式教學(xué)效果的統(tǒng)計(jì)具有滯后性，不便于及時(shí)反饋課堂教學(xué)情況。此外，市場上也出現(xiàn)了無線搶答器、投票器等產(chǎn)品，相對而言，這類產(chǎn)品功能較單一，不便于靈活配置個(gè)人信息，班與班之間無線干擾較大。因此，有必要提供基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡及其控制方法
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡及其控制方法，能夠解決傳統(tǒng)教學(xué)課堂問答，紙質(zhì)考試，統(tǒng)計(jì)滯后的缺點(diǎn)，促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)性，提高教學(xué)效率。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡，包括U盤和MCU模塊，所述MCU模塊的電源端和電源模塊相連，時(shí)鐘端和時(shí)鐘模塊相連，數(shù)據(jù)輸出端和LED指示燈相連，數(shù)據(jù)輸入端和鍵盤相連，所述電源模塊通過充電芯片和USB接口相連，其中，所述MCU模塊帶有內(nèi)置無線射頻模塊，所述無線射頻模塊和內(nèi)置天線相連，所述USB接口和USB-HUB模塊相連，所述USB-HUB模塊的一路和U盤相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫存儲，另一路通過USB串口轉(zhuǎn)化模塊和MCU模塊的串口端相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡，其中，所述MCU模塊采用CC2530芯片，所述內(nèi)置無線射頻模塊為ZigBee模塊，所述時(shí)鐘模塊采用32M赫茲晶振，所述電源模塊為內(nèi)置鋰電池。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡，其中，所述USB串口轉(zhuǎn)化模塊采用CP2110芯片，所述USB-HUB模塊采用GL850G芯片。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡，其中，所述內(nèi)置天線為板載天線，所述板載天線設(shè)于智能卡后端頂部。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡，其中，所述USB接口和蓋子相連，所述蓋子內(nèi)設(shè)有無源射頻卡。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡的控制方法，所述內(nèi)置無線射頻模塊為ZigBee模塊，所述智能卡工作模式包括空閑Tag模式、遙控器模式和考試模式，三種工作模式的控制如下a)在空閑Tag模式,智能卡通過ZigBee模塊周期性地廣播數(shù)據(jù)，服務(wù)端根據(jù)收到的智能卡廣播數(shù)據(jù)的信號強(qiáng)度，計(jì)算智能卡的位置用于進(jìn)出校園定位；b)在遙控器模式，智能卡開機(jī)加入校園網(wǎng)絡(luò)，通過鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)端，發(fā)送的數(shù)據(jù)幀包括源地址、目的地址、學(xué)生信息、Mac地址和鍵值，用于課堂即問即答；c)在考試模式，智能卡通過USB接口插上電腦端，屏蔽鍵盤輸入，實(shí)現(xiàn)無線透明數(shù)據(jù)傳輸，用于無紙化考試。
上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡的控制方法，其中，三種工作模式的切換過程如下i)智能卡掉網(wǎng)或收到下課指令，進(jìn)入空閑Tag模式；ii)智能卡開機(jī)加入校園網(wǎng)絡(luò)后，若USB接口處于連接狀態(tài)并接收到串口指令則進(jìn)入考試模式，否則進(jìn)入遙控器模式；iii)通過長按POWER鍵在步驟i)和ii)間切換。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡的控制方法，其中，所述ZigBee模塊的配置信道為CHll CH28，網(wǎng)絡(luò)號為I 65534，空閑Tag模式的定位信道為CH11，網(wǎng)絡(luò)號為65534 ;遙控器模式和考試模式的配置信道為CH12 CH28，網(wǎng)絡(luò)號為I 65533。上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡的控制方法，其中，所述USB接口和蓋子相連，所述蓋子內(nèi)設(shè)有無源射頻卡，所述無源射頻卡接收讀卡器發(fā)射的電磁波，通過調(diào)諧與去調(diào)諧外部諧振回路發(fā)送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)一卡通。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡及其控制方法，在U盤上集成MCU模塊，所述MCU模塊為帶有內(nèi)置無線射頻模塊，其USB接口和USB-HUB模塊相連，所述USB-HUB模塊的一路和U盤相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫存儲，另一路通過 USB串口轉(zhuǎn)化模塊和MCU模塊的串口端相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)校園定位、課堂互動(dòng)和無紙化考試，解決傳統(tǒng)教學(xué)課堂問答，紙質(zhì)考試，統(tǒng)計(jì)滯后的缺點(diǎn)，促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)性，提高教學(xué)效率。


圖I為本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明智能卡三種工作模式狀態(tài)切換示意圖；圖3為本發(fā)明智能卡正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明智能卡側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中IU 盤2USB 接口3USB-HUB 模塊4USB串口轉(zhuǎn)化模塊 5充電芯片 6內(nèi)置天線7MCU模塊8LED指示燈 9電源模塊10時(shí)鐘模塊11鍵盤12外殼13蓋子14無源射頻卡
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖I為本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡電路結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖1，本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡包括U盤I和MCU模塊7，MCU模塊7帶有內(nèi)置無線射頻模塊，MCU模塊7的中心處理器部分采用CC2530芯片，兼顧數(shù)據(jù)獲取、處理以及無線射頻功能，所述MCU模塊7的電源端和電源模塊9相連，，所述電源模塊9優(yōu)選為內(nèi)置鋰電池，時(shí)鐘端和時(shí)鐘模塊10相連，工作時(shí)鐘采用32MH晶振，數(shù)據(jù)輸出端和LED指示燈8相連，數(shù)據(jù)輸入端和鍵盤11相連，所述電源模塊9通過充電芯片5和USB接口 2相連，所述USB接口 2和USB-HUB模塊3相連分為兩路，所述USB-HUB模塊3的一路和U盤I相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫存儲，另一路通過USB串口轉(zhuǎn)化模塊4 (芯片CP2110)和MCU模塊7的串口端相連，將信號轉(zhuǎn)換成TTL實(shí)現(xiàn)USB-HID轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)傳輸，與CC2530進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。通過USB接口 2，靈活配置學(xué)生信息，以做到無線通訊的實(shí)名制。未插上USB時(shí)，電池只給CC2530系統(tǒng)供電，插上USB時(shí)，HUB、CP2110等芯片才供電，同時(shí)通過充電芯片給電池充電。圖I中實(shí)線表示各模塊的連接關(guān)系，虛線表示供電關(guān)系。課堂互動(dòng)功能通過ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)。ZigBee是一種低成本，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?種類型星型、簇狀、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可采用星型網(wǎng)絡(luò)，基于TIMAC協(xié)議棧，開發(fā)組建校園網(wǎng)絡(luò)。在整套設(shè)備中，有3種設(shè)備類型學(xué)生卡、教師卡和服務(wù)端。服務(wù)端起協(xié)調(diào)器功能，屬于全功能設(shè)備，它負(fù)責(zé)建立和配置網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生卡和教師卡都屬于精簡功能設(shè)備，空閑模式時(shí)，工作在睡眠狀態(tài)，上課時(shí)，工作在喚醒狀態(tài)。鍵盤和指示燈用于人機(jī)交互，在TAG模式下，只有POWER鍵有效；在Remote模式，所有按鍵均有效。不同操作時(shí)，LED會有不同指示，以提示用戶。智能卡軟件有三種工作模式空閑Tag模式(有源RFID) ,Remote模式(遙控器)，Test模式(考試)。三種模式間的切換如圖2所示 出廠時(shí)，定位功能關(guān)閉(省電)，可連上電腦，通過軟件開啟、關(guān)閉定位功能，或者開機(jī)進(jìn)入Remote模式,通過服務(wù)端廣播開啟、關(guān)閉定位功能。一旦開啟了定位功能，智能卡將周期性的廣播數(shù)據(jù)(廣播周期也可通過USB 口配置)。服務(wù)端根據(jù)收到的智能卡廣播數(shù)據(jù)的信號強(qiáng)度，計(jì)算智能卡的位置。定位功能工作在信道11、網(wǎng)絡(luò)號65534上，不可更改；出廠Remote模式和Test模式工作在信道26、網(wǎng)絡(luò)號65534上。實(shí)施到學(xué)校前，可連上電腦，通過軟件，更改這兩種模式的信道和網(wǎng)絡(luò)號。為了避免同頻信號干擾，教室之間應(yīng)錯(cuò)開配置信道，信道可在CH12 CH28之間配置，網(wǎng)絡(luò)號可在1-65534之間配置。開機(jī)加入網(wǎng)絡(luò)，即進(jìn)入Remote模式，按鍵即發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)端，發(fā)送的數(shù)據(jù)幀包括源地址、目的地址、學(xué)生信息、Mac地址、鍵值等信息。Remote模式時(shí)，將智能卡插上電腦端，可通過軟件，配置智能卡進(jìn)入Test模式,屏蔽Remote模式的按鍵功能。服務(wù)端電腦軟件輸出數(shù)據(jù)到服務(wù)端，服務(wù)端將數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)智能卡，智能卡通過USB輸出數(shù)據(jù)到學(xué)生端電腦。反之，學(xué)生端電腦也可輸出數(shù)據(jù)給智能卡，智能卡再透傳給服務(wù)端電腦(傳輸過程中，數(shù)據(jù)不做改變，只是透傳)。具體工作流程及指示如下未加入網(wǎng)絡(luò)即為空閑Tag模式，此模式紅、綠LED均熄滅，按鍵無反應(yīng)。長按power鍵3s，開始搜尋網(wǎng)絡(luò)，紅燈、綠燈交替閃爍指示。如未成功入網(wǎng)，紅燈常亮3s后熄滅；如成功，綠燈常亮3s，進(jìn)入Remote模式。在Remote模式，按各功能鍵(如A、B、C、D、E、F、上、下及取消/舉手鍵)就發(fā)送數(shù)據(jù)給服務(wù)端。發(fā)送成功，綠燈快閃3次；失敗，紅燈快閃3次。掉網(wǎng)后I分鐘內(nèi)紅燈慢閃，I分鐘后切回默認(rèn)tag模式。Remote模式,長按power鍵3s,切回tag模式,紅燈快閃3次指示。Remote模式，將智能卡插上電腦，通過軟件設(shè)置，可切至Test模式，綠燈常亮指示，屏蔽remote模式功能,接受串口透傳數(shù)據(jù)。此狀態(tài)斷開USB,智能卡自動(dòng)退回進(jìn)入時(shí)的模式。在任意模式，都會巡回進(jìn)行低電檢測，低電時(shí)，紅燈慢閃指示。整個(gè)電路模塊集成封裝在外殼12內(nèi)，所述USB接口 2和蓋子13相連，如圖3所示。蓋子13內(nèi)可設(shè)有無源射頻卡14實(shí)現(xiàn)—^通功能，由于無源射頻卡14單獨(dú)設(shè)置,可以防止和外殼內(nèi)電路模塊之間干擾。無源射頻卡14可通過固定座隔離固定在蓋子13內(nèi)，以保證和USB接口 2絕緣相隔。內(nèi)置天線6優(yōu)選采用板載天線，設(shè)于智能卡后端頂部，以防止手握時(shí)遮擋天線影響通信信號，如圖4所示。綜上所述，本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡及其控制方法，將U盤和帶有內(nèi)置無線射頻模塊的MCU模塊結(jié)合在一起，在U盤上集成MCU模塊實(shí)現(xiàn)教學(xué)課堂互動(dòng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)1)內(nèi)置鋰電池，可通過USB充電；2)內(nèi)置U盤功能，可用于存儲數(shù)據(jù)；3)內(nèi)置Zigbee模塊，配有10個(gè)按鍵，可實(shí)現(xiàn)課堂互動(dòng)；4)內(nèi)置的Zigbee模塊可以實(shí)現(xiàn)校園定位功能；5)內(nèi)置無源RFID卡,可兼容—^通。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡，包括U盤⑴和MCU模塊(7)，所述MCU模塊(7)的電源端和電源模塊(9)相連，時(shí)鐘端和時(shí)鐘模塊(10)相連，數(shù)據(jù)輸出端和LED指示燈(8)相連，數(shù)據(jù)輸入端和鍵盤(11)相連，所述電源模塊(9)通過充電芯片(5)和USB接口⑵相連，其特征在于，所述MCU模塊(7)帶有內(nèi)置無線射頻模塊，所述無線射頻模塊和內(nèi)置天線(6)相連，所述USB接口⑵和USB-HUB模塊(3)相連，所述USB-HUB模塊(3)的一路和U盤(I)相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫存儲，另一路通過USB串口轉(zhuǎn)化模塊(4)和MCU模塊(7)的串口端相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
2.如權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡，其特征在于，所述MCU模塊(7)采用CC2530芯片，所述內(nèi)置無線射頻模塊為ZigBee模塊，所述時(shí)鐘模塊(10)采用32M赫茲晶振，所述電源模塊(9)為內(nèi)置鋰電池。
3.如權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡，其特征在于，所述USB串口轉(zhuǎn)化模塊(4)采用CP2110芯片，所述USB-HUB模塊(3)采用GL850G芯片。
4.如權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡，其特征在于，所述內(nèi)置天線(6)為板載天線，所述板載天線設(shè)于智能卡后端頂部。
5.如權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡，其特征在于，所述USB接口(2)和蓋子(13)相連，所述蓋子(13)內(nèi)設(shè)有無源射頻卡(14)。
6.一種如權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡的控制方法，其特征在于，所述內(nèi)置無線射頻模塊為ZigBee模塊，所述智能卡工作模式包括空閑Tag模式、遙控器模式和考試模式，三種工作模式的控制如下 a)在空閑Tag模式，智能卡通過ZigBee模塊周期性地廣播數(shù)據(jù)，服務(wù)端根據(jù)收到的智能卡廣播數(shù)據(jù)的信號強(qiáng)度，計(jì)算智能卡的位置用于進(jìn)出校園定位； b)在遙控器模式，智能卡開機(jī)加入校園網(wǎng)絡(luò)，通過鍵盤(11)發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)端，發(fā)送的數(shù)據(jù)幀包括源地址、目的地址、學(xué)生信息、Mac地址和鍵值，用于課堂即問即答； c)在考試模式，智能卡通過USB接口(2)插上電腦端，屏蔽鍵盤(11)輸入，實(shí)現(xiàn)無線透明數(shù)據(jù)傳輸，用于無紙化考試。
7.如權(quán)利要求6所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡的控制方法，其特征在于，三種工作模式的切換過程如下 i)智能卡掉網(wǎng)或收到下課指令，進(jìn)入空閑Tag模式； ii)智能卡開機(jī)加入校園網(wǎng)絡(luò)后，若USB接口(2)處于連接狀態(tài)并接收到串口指令則進(jìn)入考試模式，否則進(jìn)入遙控器模式； iii)通過長按POWER鍵在步驟i)和ii)間切換。
8.如權(quán)利要求6所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡的控制方法，其特征在于，所述ZigBee模塊的配置信道為CHll CH28，網(wǎng)絡(luò)號為I 65534，空閑Tag模式的定位信道為CHlI，網(wǎng)絡(luò)號為65534 ;遙控器模式和考試模式的配置信道為CH12 CH28，網(wǎng)絡(luò)號為I 65533。
9.如權(quán)利要求6所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡的控制方法，其特征在于，所述USB接口(2)和蓋子(13)相連，所述蓋子(13)內(nèi)設(shè)有無源射頻卡(14)，所述無源射頻卡(14)接收讀卡器發(fā)射的電磁波，通過調(diào)諧與去調(diào)諧外部諧振回路發(fā)送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)一卡通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡及其控制方法，所述智能卡包括U盤和MCU模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊、LED指示燈、鍵盤和USB接口，所述MCU模塊帶有內(nèi)置無線射頻模塊，所述無線射頻模塊和內(nèi)置天線相連，所述USB接口和USB-HUB模塊相連。本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡及其控制方法，在U盤上集成MCU模塊，所述MCU模塊的USB接口通過USB-HUB模塊的一路和U盤相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫存儲，另一路通過USB串口轉(zhuǎn)化模塊和MCU模塊的串口端相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)校園定位、課堂互動(dòng)和無紙化考試，從而解決傳統(tǒng)教學(xué)課堂問答，紙質(zhì)考試，統(tǒng)計(jì)滯后的缺點(diǎn)，促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)性，提高教學(xué)效率。
文檔編號G11C7/10GK102799933SQ201210244060
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者徐少權(quán) 申請人:上海易教信息科技有限公司