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分歧于保守的磁卡战IC卡

分歧于保守的磁卡战IC卡

分歧于保守的磁卡战IC卡

射频识别手艺RFID(Radio Frequency IdentificaTIon)是通过射频信号对某个方针的ID进行从动识别获得对象消息,并获取相关数据的手艺。分歧于保守的磁卡和IC卡,RFID手艺处理了无源和免接触两大问题,同时它可实现活动方针和多方针识别,可以或许普遍使用于各类场所。其凸起长处是顺应性强、可以或许穿透非金属材质、数据存储量大、抗干扰能力强。

需要留意的是,现实寿命的计较要考虑标签所用电池的自放电率(本设想的软件给出的估算时间曾经考虑了所选电池本身的自放电率)。估算中采用225 mAh的LiMnO2电池,计较获得的电池寿命是2年263天19小时,现实采用的电池是750 mAh的锰锂电池,通过换算获得利用750 mAh的锰锂电池的标签寿命约是9.08年。若是考虑到电池的现实自放电率(比本软件中给出的稍大些),现实电池寿命会短一些。本计较获得的寿命是让标签处正在日夜不断的持续工做形态(即每隔10 s检测出温湿度和电池电压然后进行发送)的寿命,即考虑的是最坏的可能。现实的标签可能只正在一天的某个时间段内工做,不工做时即进入深度休眠形态,处置器耗损的功率只正在n。

(3)低功耗。领受模式时为12.3 mA,电流耗损为9.0 mA,当工做正在发射模式下发射功率为-6 dBm时,掉电模式和待机模式下电流耗损更低。

从控模块采用Microchip公司型号为PIC24F16KA102的16 bit超低功耗单片机。该系列的MCU采用nanoWatt XLP(eXtreme Low Power)极低功耗手艺,其典型休眠电流能够低至20 nA,及时时钟电流低至490 nA,看门狗按时器电流低至370 nA。MCU可持续运转20年以上而无需改换电池,成为业界8 bit和16 bit MCU中低功耗机能最凸起的MCU。该单片机具有SPI、I2C、UART、9个模仿输入通道、3个16 bit按时器/计数器、3个外部中缀,完全能够满脚有源标签的需求。MCU取标签通过SPI接口进行串行通信,如图3所示。图3中的J1是PIC 24F16KA102单片机用于下载和调试法式所用的ICSP接口。

因而,设想一个寿命长、靠得住性高、体积小的有源RFID温湿度传感标签正在国平易近糊口中有着十分主要的意义。本文次要处理了有源标签设想的低功耗问题。

PIC24F16KA102单片机内部有512 B的EEPROM。因而本设想采用单片机内部的EEPROM,以避免外接EEPROM,降低外接EEPROM带来的功耗(一般正在m),以及节流器件,削减电板的面积,降低成本。

射频识别手艺RFID(Radio Frequency IdentificaTIon)是通过射频信号对某个方针的ID进行从动识别获得对象消息,并获取相关数据的手艺。分歧于保守的磁卡和IC卡,RFID手艺处理了无源和免接触两大问题,同时它可实现活动方针和多方针识别,可以或许普遍使用于各类场所。其凸起长处是顺应性强、可以或许穿透非金属材质、数据存储量大、抗干扰能力强。

为达到超低功耗的目标,标签有两种工做流程:(1)一般的工做流程,检测出所需的物理量并打包发送,时间间隔是10 s(正在法式中可自行设定)一次,每发送完一次即进入深度睡眠模式,达到10 s后通过按时器,后法式从复位向量处从头施行;(2)进入深度休眠形态,通过外部中缀0(即INT0,外接nRF24L01的中缀请求IRQ)进行,后从头从复位向量处施行。标签从法式流程图如图7所示。

有源RFID系统由有源标签、阅读器和使用系统三部门构成,如图1所示。有源标签具有独一的身份识别码(即ID),一些有源标签内部还集成了传感器,用于对特定物理量的丈量。正在阅读器的无效工做范畴内,电子标签自动地将本人的ID和所测得的物理量以电磁波的形式发送给阅读器,阅读器将相关消息存储正在本人的存储设备中,存储正在阅读器中的数据能够通过以太网口、RS-232、USB等通信接口授送给使用系统,以便对数据进行进一步处置。

当软件中设定发射功率为0 dBm时,正在宽阔的试验场地测试测得通信距离为80 m摆布;正在封锁楼道内测试的通信距离正在30 m~40 m。

有源电子标签对低功耗机能目标要求极高,由于即便是1?滋A的静态电流正在很长时间内也会耗损较多的电量,所以正在硬件选型上该当出格留意这一点。若是需要设想一个低功耗机能凸起的系统,正在软硬件方面都需要认实考虑,硬件的低功耗机能至关主要,软件的低功耗办法也必不成少,特别是需要长时间工做的系统,操纵器件的休眠或待机形态能极大地降低系统的功耗。该有源温湿度传感标签曾经用正在某公司出产车间的温湿度监测系统中,并取得了很好的低功耗结果。

SHT21S是Sensirion公司的温湿度传感器,体积小、功耗低、不变性好。该温湿度传感器正在25℃时的温度丈量精度为0.3℃,温度响应时间为5 s~30 s(63%);湿度丈量精度为2.0%RH,湿度响应时间为8 s(63%)。该芯片通过SDM接口取MCU进行通信。温湿度的丈量通过SCL(3脚)来选择,当SCL输入高电日常平凡进行湿度的丈量;SCL为低电日常平凡进行温度的丈量。也能够正在SDA引脚外接一个低通RC滤波器将SDM信号转换为模仿电压输出。温湿度检测模块如图5所示。

电量检测采用MCU内部的凹凸电压检测HLVD(High/Low-Voltage Detect)功能,通过编程能够设定发生该中缀的电压值,如许既处理了利用A/D检测电压没有内部参考源的问题,又正在必然程度上降低了功耗。

发送数据包的格局如图6所示。前导码用来进行同步,仅正在发送模式下利用;标记位用来进行包识别,9 bit中仅仅用到此中的2 bit,残剩的7 bit保留;数据是要传送/领受的1 B~32 B宽度的物品识别消息,对于本设想,指的是要检测的温湿度以及电池的残剩电量消息;CRC校验选择生成多项式为X16+X12+X5+X1的16 bit CRC校验。

nRF24L01是一款工做正在2.4 GHz~2.5 GHz世界通用ISM频段的单片无线次要由调制/解调器、CRC编码/解码器、GFSK滤波器、中频带通滤波器、功率放大器、低噪声放大器(LNA)、先辈先出缓冲器(FIFO)构成。通过SPI接口取MCU进行通信,其电图如图4所示。nRF24LOT射频收发芯片有以下长处:

本文所设想的有源温湿度传感标签的布局框图如图2所示。有源标签的焦点是一个微节制器(MCU),射频模块通过天线进行射频信号的收/发;EEPROM存储标签的身份识别码以及物品的属性等消息;温度检测和湿度检测别离用来检测标签所处的温度和湿度,为简化设想,能够利用集温湿度检测于一体的芯片;电量检测模块通过检测电池的电压,并按照电池电量和电压的对照关系,间接地检测出电池的残剩电量;电池为各个模块的一般工做供给电源。

起首要通过PIC单片机的集成开辟MPLAB IDE V8.46的软件仿实器测定单片机正在初始化、温湿度检测等工做过程别离所需要的时间;其次,用示波器测试nRF24L01正在各个工做过程所持续的时间和所耗损的电流;然后将以上测定的数据,输入Microchip公司的极低功耗电池寿命估算软件(Microchip XLP Battery Life EsTImator)中,如图8所示。

标签寿命的计较是基于平均电流的,即标签的理论寿命等于电池的容量(mAh)除以标签耗损的平均电流(mA)。平均电流的定义如下:

有源RFID则恰好相反,需要供给全数器件工做所需的电源,电子标签需要自备电池。取无源标签比拟,有源RFID温湿度标签有着对阅读器的发射功率要求低、无效阅读距离远的长处,因而正在冷链物流、医疗系统、仓储物资办理、疫苗出产物流、卫生防疫系统、科研机构等方面有着十分普遍的使用。但有源RFID温湿度传感标签对利用寿命、靠得住性、体积等方面有较高的要求。

调试时利用MCU的串口通信体例将收到的标签ID、温湿度及电池电量消息及时显示正在上位机软件中,当发送端每10 s发送一次ID和相关数据时,领受标签可以或许按照既定的时间间隔准确地领受数据并及时显示正在上位机软件中。经取尺度仪器对比,所测温湿度数据的精度可满脚要求。

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