CN102116768A - 基于rfid的水产品货架期智能预测装置的设计与实现 - Google Patents

Abstract

RFID的水产品货架期智能预测装置由超低功耗微处理芯片MSP430F149、单片无线射频收发芯片nRF905、温度传感器DS18B20等芯片及其外围电子电路集成在一个PCB板，再密封而成。本装置属于环境检测技术和无线射频技术的技术领域，是两者的集成创新，应用于冷链流通或销售的水产品实时信息无线监测方面。RFID的水产品货架期智能预测装置首先通过装置底部的温度传感器检测水产品温度，然后由货架期智能预测规则库中相应的算法，计算货架期并存储至内部闪存中，再将温度、货架期等信息组成信息数据包，由射频收发芯片发送出去。本装置解决了实时监测水产品在冷链流通过程中的温度和货架期等难题。

Description

基于RFID的水产品货架期智能预测装置的设计与实现

技术领域

基于RFID的水产品货架期智能预测装置通过依附在水产品表面，通过温度传感器DS18B20采集温度，微处理器MSP430F149处理数据，而后由射频收发器nRF905发送数据。因此，本装置属于环境监测技术、嵌入式技术以及无线射频收发技术的应用领域。

背景技术

当前，人们对水产品的货架期要求越来越高，并且希望直观快速地了解水产品流通过程中的温度、货架期变化过程及其流通渠道。在这样的需求下，水产品的货架期安全性和流通渠道可追溯性是人们关注的焦点。现今，食品货架期智能预测技术大致可以分为三类，第一类是通过指示器颜色的变化反应食品货架期，如：Lifelines公司的Fresh-Check TTI，3M公司研制的3M Monitor Mark TTI，瑞典的VITSAB TTI等。第二类是温度历程记录仪，只能记录食品在流通过程的温度变化过程，如：浙江大学的徐向东等发明的温度记录装置等。第三类是电子式货架期智能预测仪，如：上海理工大学谷雪莲等根据牛乳的3T曲线结合计算机技术研制出了一种电子式时间-温度指示卡，可以准确地全程记录温度并能有效预测货架期；CliniSense公司的LifeTrackTM Technology Demonstrator是一种能显示某食品剩余货架期的电子装置；以及上海海洋大学陈明等研制出的多品种水产品货架期智能预测仪，能水产品特殊的潮湿环境中正常工作，即：采集温度、预测货架期并存储信息，待用户需要分析处理数据时，可将储存的数据经由RS232传输至上位机。

射频识别技术(RFID，Radio Frequency Identification)，实际上是自动识别技术(AEI，Automatic Equipment Identification)在无线电技术方面的具体应用与发展，实现人们对各类物体或设备(人员、物品)在不同状态(移动、静止或恶劣环境)下的自动识别和管理，该技术被公认为21世纪十大重要技术之一。至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善，已经成功应用到生产制造、物流管理、公共安全等各个领域，如：单芯片电子装置、多个电子装置识读、无线可读可写、无源电子装置的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。

目前，欧美等发达国家在芯片、终端设备、系统应用方面，尤其是在标准制定和技术开发方面处于领先水平。目前我国RFID主流发展的应用领域有：公路收费和智能交通、车辆的识别与管理、电子票证、动物信息跟踪和管理、资产追踪和管理等。此外，RFID还将在门禁管理、防伪识别、生产自动化以及过程控制、人员管理等领域得到应用和推广，之后随着技术的进一步成熟和成本的降低逐步应用到各行各业中。但当前在食品物流信息跟踪和管理方面，尤其是易腐的水产品冷链流通方面，尚未有RFID系统出现。

基于RFID的水产品货架期智能预测装置，正是基于多品种水产品货架期智能预测仪的实际运行的稳定性，以及RFID现阶段的研究成果，将两者集合研发的，更适宜于时时地全程监测水产品的流通过程。

发明内容

基于RFID的水产品货架期智能预测装置工作于高频段433MHz，以射频技术标准ISO15693作为其通信协议标准，与相应读写器的有效通信距离是0～15米。装置自动采集温度和预测货架期，和时间、邮编等信息处理后存储至微处理器自带RAM中，可接收、解析6种指令数据包并根据不同指令类型对装置信息做不同的处理。

为实现上述功能，就需要控制模块、RFID模拟前端模块、温度采集模块、用户界面模块、电源管理模块等五大模块协调工作。本系统的RFID装置可以分为硬件控制和驱动程序、应用程序两个层次，控制和驱动程序是系统软件和硬件相接口的部分，此层面的软件把上层应用软件的控制指令下发到硬件，同时接收硬件发送上来的数据，经处理后上传给需要数据的应用程序。应用程序主要负责处理来自用户的控制要求并下发，同时接收下层传回的数据并反馈给用户。RFID装置的功能，具体而言也可分为3个部分：

1.接收来自读写器的指令，完成相应的装置配置或信息反馈；

2.有源射频装置，数字部分持续工作，模拟部分常态处于接收模式；

3.定时采集温度，计算货架期，并存储信息；

按照装置内的信号类型可以把装置内的各模块分为模拟部分和数字部分，模拟部分负责和读写器的通信过程，而数字部分负责处理数据、控制装置运行以及控制与读写器的通信过程。数字部分包括嵌入式微处理器MSP430F149，温度传感器DS18B20、日历时钟芯片DS1302、调试接口JTAG、红绿指示灯、开关键、复位键等外围电路以及各芯片间的连接电路组成。模拟部分包括射频收发芯片nRF905、PCB板载天线、晶振等芯片和相关电路等。

装置的控制模块以微处理器MSP430F149为主，该芯片具有64个引脚且支持引脚复用、强大的处理能力、高性能模拟技术以及丰富的片上外围模块，故能较好地协调、管理其他模块的运行并实现装置的所有功能，其各引脚与其他模块的连接情况见图1所示。32.768KHz的晶体振荡器为微处理器MSP430F149提供系统主时钟，8MHz的晶振为MSP430F149的高速外围模块提供子系统时钟。MSP430F149复位键RESET，按键产生的复位信号经过防抖动的滤波处理后经三个与非门的缓冲和延迟送到MSP430F149的复位引脚，使装置复位。微处理器MSP430F149其自带有60KB+256B Flash Memory，地址为1100H-FFDFH的Flash Memory用于存储的主要用于存放系统代码，如：系统主程序、温度采集子程序、货架期预测子程序、射频收发子程序、装置信息RAM存储子程序、系统实时时钟子程序等；地址为0200H-9FFH的2KB RAM用于存储装置的历史信息，如：装置ID、水产品品种、时间、邮编、温度、货架期等数据。

装置的温度传感器选用美国DALLAS公司独有的“一线式(1-Wire)”数字温度传感器DS18B20，即：只有一根信号(数据)线DQ与CPU串行通信，DQ直接输出16位(二进制)温度读数，无需CPU进行AD或DA转换。DS18B20具有性能稳定、线路简单、体积小、性价比高等优点。该温度传感器有数据线供电方式和外部供电方式两种供电方式，鉴于装置体积的考虑，装置采用数据线供电方式以节省一根导线。水产品在冷链运输中或销售时的温度变化范围是-10℃～+25℃，温度传感器的测量范围为-55℃～+125℃，满足水产品对温变范围的要求。DS18B20的数字信号输入/输出端DQ与微处理器MSP430F149的引脚P2.0相连，进行串行通信，其连接方式见图2。

装置的运行时间信息由串行实时时钟/日历芯片DS1302提供，该芯片可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数。该芯片是同类芯片具有最少引脚的串行线路，只需简单的三根线CE、I/O、SCLK便可为装置提供实时时钟信号。具有主电源和备份电源的双电源引脚，鉴于装置体积和散热量的考虑，该芯片只采用主电源供电。2.5～5.5V满意工作范围，可选的工业温度范围-40℃至+85℃，都极其适宜于本装置的电气特性和应用环境。只需DS1302的引脚5号(CE)、6号(I/O)、7号(SCLK)与微处理芯片MSP430F149的引脚P2.5、P2.6、P2.7连接，进行串行传输数据，即可为读写器提供时间信息，连接方式见图3。

装置在调试系统软件时采用JTAG作为调试接口，JTAG口的四个引脚可直接与MSP430F149的TCK、TMS、TDI、TDO相连接。鉴于装置外形体积的考虑，本JTAG口只引出其14个引脚的1～7号引脚用于实现系统软件的调试。装置使用2个LED指示灯表示其射频收发状态，当装置接收到读写器指令时，绿色LED亮，接收结束时绿灯灭；当装置向读写器发送数据时，红色LED灯亮，发送结束时红灯灭。当读写器既未处于发射状态，也未处于接收状态，两个指示灯均灭。OC门反相器7406(集电极开路输出反相器)在电路中用于驱动LED。当MSP430F149的I/O端口P3.4/3.5为高电平时，反相器输出低电平，LED发光；当P P3.4/3.5为低电平时，反相器输出开路，没有电流流过LED，LED熄灭。装置的按键电路比较简单，只有电源开关键和复位键。JTAG口、红绿指示灯、按键的电路连接示意图见图4。

采用挪威Nordic VLSI公司推出的nRF905作为本读写器的射频收发器，采用SPI接口与微控制器通信，配置简单，易于实现。功耗超低，以最大功率发射时的电流也仅为30mA；其工作的范围是-40℃至+85℃，因此能在冷链这个特殊环境下正常工作。射频芯片nRF905的14个引脚与微处理器MSP430F149的IO口相连接，便可实现其控制RFID模拟前端模块的通信过程的控制与管理，具体的连接电路见图5。nRF905有两种活动模式，即：ShockBurst RX、ShockBurst TX，两种节电模式，共四种工作模式，这四种工作模式可通过P4.1(TRX_CE)、P4.2(TX_EN)、P4.0(PWR_UP)设置。由于装置与读写器的通信距离比较远，无法藉由读写器提供的能量进行工作，故nRF905的常态是处于接收模式ShockBurst RX，不工作于两种节电模式。本装置通过MSP430的SPI接口(P5.0-P5.3)设置RF配置寄存器，并初始化uRF905的其余四个寄存器，而后配合P5.6(CD)、P5.5(AM)、P5.4(DR)便可控制uRF905的工作过程。

由于装置所采用通信频段为高频段，发生在装置和读写器之间的耦合方式为电磁反向散射耦合，所以对装置的读写天线来说，最重要的参数就是频率、电感量、电阻值和天线Q值。其中，电感量的大小由装置需求决定，调整其谐振电路中的电容值可以匹配其谐振频率在433MHz。而对于天线的电阻值，除去线圈本身的电阻，还可通过串联电阻的方式来调整。现今常用的天线类型有两种：直接使用铜线绕置或者印刷在PCB板上。本装置次啊用PCB环形天线印刷在PCB板上，其优点在于：(1)集成印刷在PCB板上，无需占用额外空间，可减少装置体积；(2)无需外置独立安装固定，方便装置外壳设计；(3)节约成本，使用效果和外置铜线绕置天线几乎没有区别。

装置的系统程序内预存有多种水产品的货架期预测算法，这些预测算法是基于TTT理论而设计的，选择TVBN、菌落总数作为一级化学动力学模型和Arrhenius方程的参数，根据水产品品种、温度、时间段这三个条件，采用不同的预测规则计算货架期。在通过读写器发送指令初始化装置时，根据“初始化水产品品种指令数据包”中第2、3个字节标识码到预测算法规则库中选择相应的水产品品种初始参数，如：水产品初始品质A₀、水产品品质变化速率k_a，活化能E_A等。若装置接收到“初始化货架期指令数据包”，则根据第2～4个字节存储的初始化货架期设置装置当前货架期，第5～7个字节存储的水产品当前的品质参数A为装置监测水产品的当前品质值，最有一个字节是时间长度以确定下一步选择哪种预测算法。而后根据水产品所处于的温度、时间长度选择其对应的货架期预测算法。

由于与本装置对应的读写器需要读取装置的当前实时信息/历史信息，故装置需存储实际运行中的所有数据信息，所有信息的存储格式都采用BCD码方式。装置提供装置信息数据包的内容包括：命令格式、装置ID、水产品品种、时间、邮政编码(邮政编码代表城市，可以得到水产品的流通渠道)、温度、货架期等七段内容。每个装置的命令格式、装置ID、水产品品种都是一样的，只需存储一次。时间(4B)、邮政编码(3B)、温度(2B)、货架期(2B)每个4个小时存储一次，每次的存储的数据量为11Bytes，每天存储6次，水产品的货架期一般为15天左右，我们暂设为20天，可以得到每个装置存储的信息量约为1.3KB(11*6*20＝1320B≈1.3KB)。微处理器自带有2KB的RAM存储区，存储区域为0200～9FFFH，完全可以满足装置信息存储量的要求。故：为尽最大限度减小装置体积，本设计并不采用外扩展存储。由于每个装置的装置ID、水产品品种都是一样的，只需存储一次，地址0200～0207H的8个字节用于存储装置ID，地址0208～0209用于存储水产品品种代码。地址020A～9FFFH用于存储时间(4B)、邮政编码(3B)、温度(2B)、货架期(2B)等信息。系统时间是由日历时钟芯片DS1302提供的，信息存储格式为“月月日日时时分分”，需要4个字节存储，每4bits表示系统时间的一位，第一个字节存储月月，第二个字节存储日日，第三个字节存储时时，第四个字节存储分分。邮编即现有的邮政编码，由六位十进制表示，需要3个字节存储，第一个字节存储前两个十进制，第二个字节存储中间两位十进制，第三个字节存储最后两位十进制。温度值的格式为+XX.X℃，由两个字节存储，第一个字节存储符号位(0表示零上，1表示零下)和十位数数据，第二个字节存储后两位数据。货架期格式为XX.X天，也用两个字节存储，第一个字节存储前两位十进制，第二个字节的前4bits存储最后一位，后4bits为0。

基于RFID的水产品货架期智能预测装置具有高预测精度、外形薄巧(65*25*15mm3)、超低功耗、快速实时RFID数据传输、在水产品流通过程中的阶段均可以方便使用，为实时监测水产品在冷链流通过程中的温度、货架期、流通渠道等信息提供了直观高效快捷的工具。

附图说明

图1为装置的微处理器MSP430F149引脚分配示意图

图2为装置的温度传感器DS18B20外围电路示意图

图3为装置的日历时钟芯片DS1302外围电路示意图

图4为装置的JTAG口、红绿指示灯以及按键电路示意图

图5为装置的射频芯片nRF905的外围电路示意图

图6为装置的多品种水产品货架期预测示意图

图7为装置的多指令数据包解析及信息反馈示意图

具体实施方式

以下内容是对本发明的基于RFID的水产品货架期智能预测装置作进一步详述。

在将要使用本RFID货架期预测装置时，可首先通过与本装置对应的读写器初始化本装置，例如：初始化装置的系统时间、水产品品种、装置ID号、货架期、邮政编码等信息。完成装置的初始设置后，在水产品处于冷链流通中的任何阶段，可直接把装置放置于水产品表面，把装置底部的温度传感器紧紧依附在水产品表面。

装置通过温度传感器DS18B20每隔固定时间(如：4个小时)采集水产品的实时温度，通过温度传感器的双向数据传输线DQ将温度值传输至微处理器MSP430F149，微处理器依据该温度值、时间长度选择货架期预测规则库中的某个规则预测水产品的实时货架期。两次预测货架期的时间间隔(即：4小时内)内，若没有接收到“修改邮政编码指令数据包”，则把此次预测前的邮编当做新邮编；若接收到了“修改邮政编码指令数据包”，则把指令包内的邮编当做此次新邮编。货架期预测过程结束后，把数据按照时间时间(4B)、邮政编码(3B)、温度(2B)、货架期(2B)的顺序存储至微处理器的数据存储RAM区。在初始化装置时，若初始化装置的货架期，则此时应把该货架期值作为实际货架期连同其他数据，作为第一组装置实时信息存储至RAM；若未初始化装置的货架期，则装置开机后根据检测到温度值预测的货架期作为实际货架期值，连同其他数据，作为第一组实时信息存储至RAM。

基于RFID的水产品货架期智能预测装置，其数据部分的核心器件MSP430F149一直处于活动模式(AM)，以确保信息采集、货架期预测、信息存储以及装置的正常运行。由于装置和读写器的通信距离较远，装置无法藉由读写器的能量自动装入接收状态或发送状态，因此，模拟部分的核心器件nRF905一直处于设计接收状态，以及时检测到读写器发射的指令。根据读写器与本装置的实际需求，读写器向装置共发送六种格式的指令包，分别为：初始化时间指令数据包、初始化水产品品种指令数据包、初始化货架期指令数据包、修改邮政编码指令数据包、读取当前实时信息指令数据包、读取历史信息指令数据包等六种数据包，数据包大小均为8个字节。本装置在接收并解析指令数据包，根据数据包第一个字节内容，选择(switch语句)相应的数据包处理子程序，通过执行子程序完成配置装置或者发送装置信息等任务。下面详细介绍六种格式的指令数据包的处理过程。

1.初始化水产品品种指令数据包

若指令数据包的第一个字节I₁为0x01，该指令是用以初始化水产品品种和装置ID号，指令数据包的其他内容均以BCD码的形式存储。该指令数据包的第二字节I₂存储的内容是水产品品种标识码，子程序根据该标识码在货架期预测规则库中选择匹配的货架期预测初始参数；指令数据包用四字节I_3-6存储的内容是装置ID，即读写器可读写的装置个数为65535(1～2¹⁶)；最后两个字节I_7-8内容是无意义的字符0x00。装置把这些数据存储起来，由于每个装置ID号都唯一并且一次检测过程的水产品品种也是唯一的，ID号和水产品品种只需存储一次，以BCD码形式存储在RAM区的初始地址内。0x0200～0x0203存储装置ID号ID₁ID₂ID₃ID₄ID₅ID₆ID₇ID₈，0x0204存储水产品品种。

2.初始化时间指令数据包

若指令数据包的第一个字节I₁为0x02，该指令是用以初始化装置的实时时间。指令数据包用两个字节I_2-3由高位到低位存储四位数“年年年年”，1个字节I₄由高位到低位存储两位数“月月”，1个字节I₅由高位到低位存储两位数“日日”，1个字节I₆由高位到低位存储两位数“时时”，1个字节I₇由高位到低位存储两位数“分分”，最后两个字节I₈内容是无意义的字符0x00。日历时钟芯片DS1302内时间信息是以ASCII码的形式存储的，故微处理器MSP430F149在把指令数据传输至DS1302前，首先要转换其数据编码方式，即把BCD码转换为ASCII码，然后把数据存储至DS1302的32字节RAM中。

3.初始化货架期指令数据包

若指令数据包的第一个字节I₁为0x03，该指令是用以初始化水产品初始货架期，即：若水产品自产出后，在冷链中流通一段时间再使用本装置，此时需要通过读写器初始化其货架期；否则，无需初始化货架期。指令数据包用两个字节I_2-3由高位到低位存储三位数的货架期SL₁SL₂.SL₃，I₃的后4bits存储的是0，两个字节I_4-5由高位到低位存储四位数水产品当前品质参数A₁A₂.A₃A₄，一个字节I₆存储水产品在冷链中已流通的时间长度D₁.D₂。此时，把这些BCD码制的初始货架期数据转换成十进制数据，然后执行初始参数的赋值运算，即：SL＝(十进制)(SL₁SL₂.SL₃)，A＝(十进制)(A₁A₂.A₃A)₄，D＝(十进制)(D₁.D₂)。

4.修改邮政编码指令数据包

若指令数据包的第一个字节I₁为0x04，该指令是用以修改装置的邮政编码。由于我国每个县城或区域的邮政编码都是唯一的，故可以通过邮政编码的变化过程反映出水产品在冷链流通过程中经过的城市，即：水产品的流通渠道可通过查询存储的邮政编码得到。指令数据包采用三个字节I_2-4由高位到低位存储六位数的邮政编码Z₁Z₂Z₃Z₄Z₅Z₆。邮政编码在指令中是以BCD码制形式存储的，在微处理器RAM中也是以BCD码制形式存储，故无需码制转换。若初始邮编之前已初始货架期，则此时应把初始货架期信息、邮编等信息作为第一组装置信息存储在RAM地址0x0205～0x020e对应的存储空间内；若初始邮编之前未初始货架期，则此时应把装置预测货架期信息、邮编等信息作为第一组数据存储至RAM地址0x0205～0x020e对应的存储空间内。

5.读取当前实时信息指令数据包

若指令数据包的第一个字节I₁为0x05，该指令是用以读取装置的当前实时信息，指令数据包的其他7个字节I_2-8存储的内容均为无意义的数据0x00。此时，应从微处理器RAM区域当前信息存储的最高地址开始读取数据，读取数据的内容一次为：货架期、温度、邮编、时间，而后再从RAM起始地址读取到装置ID、水产品品种。然后，把这些数据按照通信协议格式组成装置信息包，这些数据的顺序依次是：装置ID、水产品品种、时间、邮编、温度、货架期。用于存储货架期的第二个字节后4bits为零，现在用于存储5，表示当前的信息读取方式，便于读写器的读取操作。

6.读取历史信息指令数据包

若指令数据包的第一个字节I₁为0x06，该指令是用以读取装置的当前实时信息，指令数据包的其他7个字节I_2-8存储的内容均为无意义的数据0x00。此时，应从微处理器RAM的起始地址读取到装置ID、水产品品种信息，此后每11个字节的数据为一组数据。每组数据存储的内容一次为：时间、邮编、温度、货架期。然后把装置ID、水产品品种与每组数据匹配，形成一个装置信息包，这些数据的顺序依次是：装置ID、水产品品种、时间、邮编、温度、货架期。用于存储货架期的第二个字节后4bits为零，现在用于存储6，表示当前的信息读取方式，这样可以方便读写器的读取操作(若最后4bits为5，则结束该装置的读取过程；若最后4bits为6，则继续读取过程直至收到装置数据为全零)。

本发明的基于RFID的水产品货架期智能预测装置采用的主要技术如下：

1.嵌入式技术

基于RFID的水产品货架期智能预测装置的设计，是基于嵌入式系统技术的原理进行的。嵌入式系统可采集大量信号、处理速度快、实时性好，稳定性强，一旦开始运行就不要用户干预(装置死机时，可按“复位键”执行复位操作)。微处理器MSP430F149、射频收发器nRF905、温度传感器DS18B20、日历时钟芯片DS1302等芯片及相关外围电路等，基于嵌入式理论，集成设计在一个PCB板上，实现装置的所有功能。微处理器MSP430F1XX，其自带有60KB FLASH和2KB RAM，FLASH主要用于存放系统主程序，射频接收子程序、射频指令处理子程序、RAM存储子程序、系统时间子程序等程序；2KB的RAM主要用于装置在实际运行过程中的所有实时信息。MSP430F149还支持SPI功能，使得装置无需外加电路便可直接实现SPI射频模块通信的功能。

2.射频收发技术

无线射频技术，简称为RFID(Radio Frequency Identification)，是一种非接触式的自动识别技术，可在本装置和相应读写器之间进行非接触双向数据传输，以实现目标识别和数据交换。本装置采用nRF905作为射频收发器，其ShockBurst工作模式，自动处理字头和CRC(循环冗余码校验)，使用SPI接口与微控制器通信。

射频收发器nRF905可工作于高频频段433/868/915MHz，考虑到射频芯片工作在433MHz有最佳的稳定性，并且本读写器的通信距离在几十米内，故选用433MHz作为读写器的工作频段，采用PCB板载天线，以ISO15693为射频技术标准，具有0～15米的有效读写距离。鉴于本装置的数字部分需一直处于活动状态，故采用有源方式工作。

在读写器的射频模块常态处于接收模式，当其接收到数据时，绿色指示灯亮，结果过程结束时指示灯熄灭；当接收到读写器的读取装置信息指令时装置由接收模式转换为发送模式，发送数据时红色指示灯亮，发送过程结束时指示灯熄灭。当装置出处于ShockBurstTM模式时，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器MSP430F149送入，但经由nRF905高速发射，这样可以尽量节能。因此，使用低速的微控制器也能得到较高的射频数据收发速率。此外，与射频协议相关的所有高速信号的处理都在nRF905片内进行，同时也减少了整个系统的平均电流。在ShockBurstTM收发模式下，nRF905自动处理字头和CRC校验码。在接收数据时，自动把字头和CRC校验码移去，实现装置数据的透明传输和读写器指令的透明传输。当所有的数据接收完毕时，nRF905把DR引脚和AM引脚置低，通知微处理器MSP430F149数据接收完毕。在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码，当发送完成后，DR引脚通知微处理器MSP430F149数据发射完毕。

Claims (4)

1.基于RFID的水产品货架期智能预测装置，主要有控制模块、RFID模拟前端模块(天线、射频芯片nRF905)、温度采集模块、用户界面模块(按键模块、用于LED、时钟模块、调试接口JTAG)、电源管理模块等五大模块和相关电路组成。RFID模拟前端模块负责接收指令以及根据指令格式发送数据包，温度采集模块负责采集温度并把温度传输到控制模块，控制模块处理装置的所有数据和管理装置的正常运行，用户界面模块是便于用户简单直观地使用装置，电源管理模块主要为控制模块和RFID模拟前端模块供电。

2.基于RFID的水产品货架期智能预测装置的微处理器MSP430F149，其自带有60KB+256BFlash Memory，地址为1100H-FFDFH的Flash Memory用于存储的主要用于存放系统代码；地址为0200H-9FFH的2KB RAM用于存储装置的历史信息。其中，货架期预测子程序是基于TTT理论而设计的，选择TVBN、菌落总数作为一级化学动力学模型和Arrhenius方程的参数，根据水产品品种、温度、时间段这三个条件，采用不同的预测规则计算货架期。

3.按照RFID货架期预测装置内的信号类型可以把装置内的各模块分为模拟部分和数字部分，模拟部分负责和读写器的通信过程，而数字部分负责处理数据、控制装置运行以及控制与读写器的通信过程。模拟部分包括射频收发芯片nRF905、PCB板载天线、晶振等芯片和相关电路等。数字部分包括嵌入式微处理器MSP430F149，温度传感器DS18B20、日历时钟芯片DS1302、调试接口JTAG、红绿指示灯、开关键、复位键等外围电路以及各芯片间的连接电路组成。

4.射频芯片nRF905的四种工作方式中，装置的正常工作状态是处于接收状态，即ShockBurstRX模式。在接收到指令时，自动把指令数据包的字头和CRC校验码移出，再根据数据包的第一个字节的内容解析指令数据包，而后根据解析的配置装置运行状态或发送数据。若解析后的指令为“读当前”，则把当前温度、货架期等数据组装成32个字节的数据包发送至读写器；若“读历史”，则从微处理器MSP430F149的0200H-9FFH的2KB RAM中一次读取N个数据为一组并组装成32个字节的装置数据包发送出去，直至RAM中所有信息均发送出去时结束装置发送过程。

Images