本發明專利技術涉及一種低功耗的有源RFID傳感標簽及其控制方法，包括控制單元(1)、射頻收發單元(3)、天線單元(4)、存儲單元(5)、電源單元(7)和電源管理單元(8)，其特征在于，還包括傳感單元(2)，所述傳感單元(2)和控制單元(1)通過I2C接口連接用于實現兩者的數據交換；所述電源單元(7)分別和控制單元(1)及射頻收發單元(3)連接用以向其供電；電源管理單元(8)分別和控制單元(1)及傳感單元(1)連接用以在控制單元(1)的控制下實現對電源單元(7)提供的電源進行管理，以便選擇性的對傳感單元進行供電。本發明專利技術的有益效果是：可以有效的降低有源RFID傳感標簽的功耗。
Low power consumption active RFID sensing label and control method thereof
The invention relates to an active low power RFID sensor and its control method, which comprises a control unit (1), RF transceiver unit (3), the antenna unit (4), a storage unit (5), a power supply unit (7) and a power management unit (8), which is characterized in that the sensor unit (including 2), the sensing unit (2) and a control unit (1) is used to realize the data exchange between the two through I2C connection; the power supply unit (7) respectively, and a control unit (1) and RF transceiver unit (3) connected to the power supply; power management unit (8) and the control respectively. Unit (1) and a sensing unit (1) connected to the control unit (1) under the control of the power supply unit (7) to provide power management, in order to selectively supply power to the sensor unit. The invention has the advantages that the power consumption of the active RFID sensing label can be effectively reduced.
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)
，具體 涉及一種可以檢測產品所處環境的溫度和/或濕度的有源RFID傳感標簽及其控制方法。
技術介紹
RFID技術是從20世紀80年代發展起來的一項自動識別技術。通過射頻信號對 某個目標的ID進行自動識別得到對象信息，并獲取相關數據。不同于傳統的磁卡和IC卡， RFID技術解決了無源和免接觸兩大問題，同時它可實現運動目標識別、多目標識別，能夠廣 泛應用于各類場合。其突出優點是環境適應性強，能夠穿透非金屬材質，數據存儲量大，抗 干擾能力強。根據供電方式的不同，可以將RFID標簽分為兩類一類是無源RFID標簽；另 一類是有源RFID標簽。無源RFID標簽工作時標簽通過讀寫器的電磁場獲得能量，標簽本 身不需要電池；有源RFID標簽則恰恰相反，標簽需要自備電池，提供全部器件工作所需的 電源。與無源RFID標簽相比，有源RFID標簽有著對閱讀器的發射功率要求低、有效閱讀距 離遠的優點，因此在很多領域都有著廣泛的應用。在冷鏈物流、醫療系統、倉儲物資管理、疫苗生產物流、衛生防疫系統、科研等領 域，為避免藥品、物品及糧食的失效或變質，通常需要測定物品所處環境的溫度和/或濕 度，由于有線系統的靈活性差并且會帶來布線和空間布置的麻煩，所以有源RFID傳感標簽 在上述領域具有十分廣泛的應用。有源RFID傳感標簽對使用壽命和體積方面有著很高的 要求。因此，如何降低有源RFID傳感標簽的功耗，延長其有效使用時間，是有源RFID傳感 標簽研制過程中需要關注的關鍵問題之一。公開號為CN101201905A的中國專利技術專利于2008年6月18日公開了名稱 為“低功耗有源防碰撞電子標簽”的技術方案。該方案采用挪威的半導體公司Nordic Semiconductor生產的含8051單片機內核的射頻收發芯片，可以同時實現射頻收發、處理 控制和Flash存儲功能，從而在一定程度上降低了功耗。但是，該方案仍然存在如下缺點 1.功耗相對較高，這是由于其發送電流為27mA，激活電流為15mA，休眠電流0.01mA仍然較 高。2.該方案的射頻收發芯片的成本高，這是由于該射頻收發芯片集成了 8051單片機內 核，價格比只具有射頻收發功能的芯片要高很多。3.不能識別有源RFID標簽的電量，特別 是當有源RFID標簽電池電量不足時不能對讀寫器進行有效的提醒。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服現有的RFID傳感標簽的不足，特別是功耗較高的缺點， 提供了一種低功耗的有源RFID傳感標簽及其控制方法。為了實現上述目的，本專利技術的技術方案是一種低功耗的有源RFID傳感標簽，包 括控制單元(1)、射頻收發單元(3)、天線單元0)、存儲單元(5)、電源單元(7)和電源管 理單元(8)，其特征在于，還包括傳感單元O)，所述傳感單元( 和控制單元(1)通過I2C 接口連接用于實現兩者的數據交換；所述天線單元(4)通過射頻收發單元(3)與控制單元(1)連接用于收發射頻信號；所述存儲單元( 集成在控制單元(1)內用以存儲傳感標簽 信息；所述電源單元⑵分別和控制單元⑴及射頻收發單元⑶連接用以向其供電；電源 管理單元(8)分別和控制單元(1)及傳感單元(1)連接用以在控制單元(1)的控制下實現 對電源單元(7)提供的電源進行管理，以便選擇性的對傳感單元進行供電。上述方案中，還包括電量檢測單元(6)，所述電量檢測單元(6)集成在控制單元 (1)內并采用控制單元(1)內部的高低電壓檢測(HLVD)功能來實現對電源單元(7)的電量 的檢測。上述方案中，存儲單元(5)采用集成在微控制器內部的512字節的EEPR0M，并寫入 了傳感標簽的位置信息和ID信息。上述方案中，控制單元(1)包括微控制器Ul、電容Cl、ICSP插座Jl和電阻R5，微 控制器Ul用來進行控制以及串行通信信息的處理，電容Cl用作微控制器電源+VDD的退 耦電容，ICSP插座Jl用作程序下載和調試接口，所述微控制器Ul包括運行、打盹、空閑、休 眠、深度休眠五種工作模式；還包括SPI接口、1 接口、實時時鐘(RTC)、可編程欠壓復位 (PBOR)、深度休眠欠壓復位(DSBOR)、上電復位(POR)、可編程高低電壓檢測(HLVD)、看門狗 定時器(WDT)、512字節的內部EEPROM ；具有8MHz和32KHz的內部振蕩器。上述方案中，所述的傳感單元2包括溫濕度傳感器U3、電容C8、電阻R2和電阻R3， 溫濕度傳感器U3用作有源RFID傳感標簽所處環境的溫濕度信息檢測，電容C8用作溫濕度 芯片的退耦電容；電阻R2與R3是溫濕度傳感器與微控制器進行通信的1 接口的上拉電 阻；溫濕度傳感器U3采用SHTxx系列溫度和/或濕度傳感器芯片中的溫濕度傳感器SHT21， 溫濕度傳感器U3包括6個引腳。所述溫濕度傳感器U3在電源管理單元8的控制下通過微 控制器的通用I/O引腳對溫濕度傳感器進行選擇性供電。為了實現上述目的，本專利技術還提供了一種低功耗的有源RFID傳感標簽控制方法， 其特征在于，包括如下步驟a.開始；b.初始化；c.溫度和/或濕度和/或電量檢測；d.數據打包；e.數據發送；f.判斷達到最大重發次數N之前是否有應答；g.若步驟f無應答，則關閉傳感單元2的電源；h.緊接步驟g，進入深度休眠模式；i.判斷INTO中斷是否發生；若步驟i中沒有發生INTO中斷，則回到步驟h ；1.若步驟i中發生INTO中斷，則進行INTO喚醒并返回到步驟b ；j.若步驟f有應答，說明通信正常，則進入深度休眠模式；k.緊接步驟j，進入定時器定時M秒(M>= 1，微控制器深度休眠喚醒的損益平衡 時間為1秒，當該時間大于1秒時才能有效地節省功耗)喚醒并返回到步驟b。本專利技術的有益效果是由于電源單元在每隔一定時間如Is檢測并發送一次的連 續工作模式下，利用有源RFID溫濕度傳感標簽在非使用狀態下處于深度休眠模式極低功 耗的特性，可以避免由設計標簽電源開關或其它喚醒電路所帶來的麻煩。該有源RFID溫濕度傳感標簽的電池使用時間可以達到9. 6年以上，相比
技術介紹
中公開號為CN101201905A 的中國專利技術，經折算，該本專利技術的有源標簽的平均功耗大約是
技術介紹
中有源標簽的1/3， 本專利技術有源RFID在深度休眠、初始化(可以視為喚醒狀態)和數據收發三種狀態下分別 消耗的電流為0. 00157mA、0. 13215mA和11. 10015mA，相比
技術介紹
中有源標簽的三種狀態 下的電流消耗休眠電流0. 01mA、激活電流15mA和發送電流27mA，顯然低功耗性能有了進 一步的改善，盡管本專利技術的有源標簽比
技術介紹
中的有源標簽多了傳感單元和電量檢測單 元。其次，本專利技術利用電量檢測單元的高低電壓檢測功能，可以在不增加模/數轉換電壓參 考源的前提下，進行電池低電量的檢測，這為有源溫濕度傳感標簽節省了可觀的功耗。再 次，本專利技術利用集成在控制單元內部的存儲單元如EEPROM來存儲有源RFID溫濕度傳感標 簽的身份識別ID，既方便了控制單元利用自身的電源管理機制對存儲單元進行電源管理， 又避免了外接存儲單元及電源管理帶來的走線麻煩，又節省了印制板的空間，有利于有源 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種低功耗的有源ＲＦＩＤ傳感標簽，包括控制單元（１）、射頻收發單元（３）、天線單元（４）、存儲單元（５）、電源單元（７）和電源管理單元（８），其特征在于，還包括傳感單元（２），所述傳感單元（２）和控制單元（１）通過Ｉ２Ｃ接口連接用于實現兩者的數據交換；所述天線單元（４）通過射頻收發單元（３）與控制單元（１）連接用于收發射頻信號；所述存儲單元（５）集成在控制單元（１）內用以存儲傳感標簽信息；所述電源單元（７）分別和控制單元（１）及射頻收發單元（３）連接用以向其供電；電源管理單元（８）分別和控制單元（１）及傳感單元（１）連接用以在控制單元（１）的控制下實現對電源單元（７）提供的電源進行管理，以便選擇性的對傳感單元進行供電。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：孟海斌，張紅雨，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：90
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