CN104376488A - 一种低功耗电子货价标签及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗电子货价标签以及控制方法，该电子货价标签包括：电路装置，电路装置包括：高频无线收发模块、单片机、晶振电路、直流电源模块、按键电路模块和状态检测模块，所述电路装置还包括：用于控制所述单片机工作状态的时钟芯片模块，所述单片机与所述时钟芯片模块采用IIC总线进行通信，所述单片机为主设备，所述时钟芯片模块为从设备；所述时钟芯片模块包括：中断控制单元和接口单元，所述中断控制单元的外部中断引脚输出定时开机中断信号、关机中断信号或周期性定时中断信号；所述接口单元与所述IIC总线电连接。本发明提高了产品使用寿命，降低了维护费用，提高了产品的市场竞争力；而且低功耗设计延长了电池的使用寿命。

Description

一种低功耗电子货价标签及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子货价标签领域，特别涉及一种低功耗电子货价标签及其控制方法。

背景技术

在超市、便利店等场合中，通常采用纸制标签来显示商品的价格、规格或是显示促销标志等，但是如果进行数据更新时，工作量较大，且容易出错，不适合进行现代化的科学管理。为了解决上述问题，近年来出现了使用电子标签代替纸制标签。在应用中，通过可移动性的电子货架标签与各商品相对应地配置，显示表示售价的数据等信息的电子数据信号从管理端传送到各电子货架标签，将该售价显示在各电子货架标签上。它可以通过服务器远程控制改变标价，无需任何手工操作，为系统的价格更新带来了很多便利，但是在电子货架标签的实现应用上还有很多问题需要解决。

目前电子货架标签的瓶颈就是功耗问题，因为从实用性角度考虑，电子货架标签只能采用纽扣电池进行供电的方式，所以如何能够保证产品足够长的可持续使用时间，是各开发厂家考虑最多的问题，这样低功耗设计就成了必然。

现有的低功耗电子货架标签都是采用单片机的内部定时器来实现让单片机进入睡眠模式，以此来降低功耗，设计完成的纽扣电池电子货架标签只能使用1年左右的时间，无法满足用户3年以上的纽扣电池电子货架标签的使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种低功耗电子货价标签及其控制方法，本发明降低了电子货价标签的功耗，结构设计简单、工作可靠，详见下文描述：

一种低功耗电子货价标签，包括：电路装置，所述电路装置包括：高频无线收发模块、单片机、晶振电路、直流电源模块、按键电路模块和状态检测模块，

所述电路装置还包括：用于控制所述单片机工作状态的时钟芯片模块，所述单片机与所述时钟芯片模块采用IIC总线进行通信，所述单片机为主设备，所述时钟芯片模块为从设备；

所述时钟芯片模块包括：中断控制单元和接口单元，

所述中断控制单元的外部中断引脚输出定时开机中断信号、关机中断信号或周期性定时中断信号；

所述接口单元与所述IIC总线电连接。

所述直流电源模块为：纽扣电池和太阳能电池板。

所述时钟芯片模块的型号为BL5372。

所述单片机的型号为Atmega88。

一种低功耗电子货价标签的控制方法，所述方法包括以下步骤：

(1)电子货价标签的初始化；

(2)设置所述时钟芯片模块的实时时钟和自动开关机的闹钟时间，然后执行步骤(3)；

(3)所述单片机关闭内部的空闲模块以及所有外围电路模块的供电，所述单片机进入节电模式，执行步骤(4)；

(4)所述单片机等待中断唤醒，如果接收到所述时钟芯片模块发出的闹钟告警中断信号，所述单片机判断是开机中断信号还是关机中断信号，如果是所述开机中断信号则执行步骤(5)；如果是所述关机中断信号则执行步骤(6)；

(5)所述单片机使能所述时钟芯片模块的周期性定时中断，若所述单片机接收到周期性定时中断信号，则所述单片机给所述高频无线收发模块上电，使其进入收发工作模式，然后执行步骤(7)；

(6)所述单片机禁能所述时钟芯片模块的周期性定时中断，执行步骤(4)；

(7)所述单片机判断是否接收到无线收发中断信号，如果是则进入数据处理程序，进入步骤(8)；否则所述高频无线收发模块重新进入节电模式，返回步骤(5)；

(8)所述单片机判断该数据是否发送给自身，如果是则对数据进行解析处理，进入步骤(9)；否则丢弃数据，所述高频无线收发模块重新进入节电模式，返回步骤(5)；

(9)所述单片机对数据解析结果进行处理，如果是更新后的售价则通过显示屏进行显示并对售价进行更新，执行步骤(10)，否则对数据解析结果进行更新，执行步骤(10)；

(10)所述单片机判断数据是否更新成功，如果更新成功所述单片机调用所述高频无线收发模块发送数据更新成功命令，等待下一次数据更新，返回步骤(5)；如果不成功则发送更新数据失败，等待重新更新，进入步骤(11)；

(11)所述单片机等待重新接收更新数据，如果在设定时间内接收到数据，则返回步骤(9)；如果没有接收到数据，则所述高频无线收发模块重新进入节电模式，返回步骤(5)。

本发明提供的技术方案的有益效果是：由于在电子货架标签中采用了时钟芯片进行控制，使电子货架标签有了准确的开关机时间，时钟芯片的周期性定时中断也使单片机很好地实现了工作模式和节电模式的切换，使单片机处于节电状态的时间都得到了很好的保证，实现了低功耗化的处理。这样的设计不仅实现了电子货架标签的功能，而且很好的解决了在使用中纽扣电池供电不能够电子货架标签长时间持续工作的问题，提高了产品的使用寿命，降低了维护费用，提高了产品的市场竞争力；采用时钟芯片的闹钟功能控制实现电子货架标签的自动开关机，实现应用场合营业时间和休业时间的区分；采用时钟芯片产生周期性定时中断实现对单片机节电模式和工作模式的切换，实现营业时间内使单片机尽量多的处于节电状态；而且低功耗设计延长了电池的使用寿命，大大减少了废旧电池对生态环境的污染，保护了自然生态环境。

附图说明

图1为低功耗电子货价标签中电路装置的结构示意图；

图2为时钟芯片模块和单片机之间的电路连接原理图；

图3为低功耗电子货价标签的控制方法。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在单片机系统中，单片机的运行时间对系统的功耗影响极大，故应尽可能的缩短单片机的工作时间，较长时间地处于节电模式是软件设计降低单片机系统功耗的关键。在电子货架标签中能耗最大的部分就是单片机，实现单片机的低功耗化处理就是实现电子货架标签低功耗化的保证。本发明的实现思路就是通过时钟芯片闹钟告警和周期性定时中断的作用对超市、便利店等场合的营业时间和休业时间做相应的处理，营业时间的时候让单片机争取尽量多的时间处于节电模式，休业时间的时候让单片机完全处于到节电模式，这样就能节省电子货价标签的功耗，从而达到使电子货架标签低功耗化的目的。

基于上述的分析，为了降低电子货价标签的功耗，简化结构设计、提高工作可靠性，本发明实施例提供了一种低功耗电子货价标签，参见图1，详见下文描述：

该低功耗电子货价标签由外壳、电路装置和显示屏组成，电路装置设置在外壳中，显示屏采用是段式LCD；电路装置除了具有高频无线收发模块、单片机、晶振电路、直流电源模块、按键电路模块和状态检测模块，还包括：用于控制单片机工作状态的时钟芯片模块，单片机与时钟芯片模块采用IIC总线进行通信，单片机为主设备，时钟芯片模块为从设备。

为了满足实际应用中对供电模式的多种需要，该直流电源模块为：纽扣电池和太阳能电池板，即在太阳光充足时，单片机选择太阳能电池板工作，相反，则纽扣电池提供工作电源。通过该设置，可以延长该低功耗电子货价标签的工作时间。

实际应用时，该时钟芯片模块的型号优选为BL5372，参见图2，该芯片包括：振荡器单元，用于以预定频率产生振荡信号，例如常用的32768KHz，。振荡器单元经过分频器单元向存储单元发送时钟信号，同时通过中断控制单元向外引出的外部中断引脚1或5，即INTRB或INTRA输出时钟信号。存储单元中设置有包括年、月、日、时、分、秒等的计时寄存器，用于根据振荡信号的走时依次写入或读取对应的实时数据。存储单元中除了上述计时所必需的计时寄存器外，以及按分、时、日、星期等报警提醒的寄存器，即用于定时开机或关机的定时功能的计时寄存器，以及设置周期性定时中断输出的寄存器。中断控制单元向外引出的外部中断引脚1或5，即INTRB或INTRA，也可以作为定时开机或关机中断信号或是周期性定时中断的输出(即将中断信号输出至单片机)。接口单元向芯片外引出引脚2和引脚3，分别为与外部总线进行数据传输的SCL和SDA引脚。接口单元实现了根据外部的(单片机)实时请求，控制地址寄存器从相应的计时寄存器中写入或读取实时数据。

为了进一步降低电子货价标签的功耗，该单片机优选为Atmega88，具体实现时，还可以选择其他型号的单片机，本实施例对此不做限制。

本实施例中的无线收发模块、晶振电路、直流电源模块、按键电路模块、液晶显示模块等，都是现有技术所常见，在此不再赘述。这里主要介绍的是单片机和时钟芯片模块共同作用下实现电子货架标签低功耗化的过程。

本实施例中的时钟芯片BL5372通过IIC总线接口与单片机进行串行传送数据，最大限度的减少了电路板上的布线数目，非常适合于嵌入式系统。即单片机为主设备，时钟芯片BL5372为从设备，使用IIC总线的SDA(数据)线传递信息，IIC总线的SDA数据线，SCL为时钟线。

例如用户须设置当前的实时时间时，对电子货架标签来说，即是来自于单片机的指令，要求设置实时时间，此时即分别在年、月、日、时、分、秒的计时寄存器中写入实时数据时间，这样从时钟芯片读取的时间数据就是实时时间了。

例如用户须设置当前的开关机时间时，即在按分、时、日、星期等报警提醒的寄存器，用于产生闹钟告警信号，当实时时钟的时间与设置的报警时间一致时，则会从INTRB或INTRA产生闹钟告警中断。

例如用户须设置周期性定时中断时，即在定时控制寄存器使能相应的周期性中断，用于产生周期性定时中断信号，当达到相应的定时时间，则会从1NTRB或INTRA产生闹钟周期性定时中断信号。

一种低功耗电子货价标签的控制方法，参见图3，该方法主要包括两部分，一部分是通过时钟芯片的闹钟告警实现电子货价标签自动开关机，另一部分是通过时钟芯片的周期性定时中断实现节电模式和工作模式的定时切换，该方法包括以下步骤：

101：电子货价标签的初始化；

其中，该步骤具体为：电子货价标签的上电初始化，安装电子货价标签，安装完成后，单片机使能时钟芯片模块的周期性定时中断，然后执行步骤102。

102：设置时钟芯片模块的实时时钟和自动开关机的闹钟时间，然后执行步骤103；

103：单片机关闭内部的空闲模块以及所有外围电路模块的供电，单片机进入节电模式，执行步骤104；

104：单片机等待中断唤醒，如果接收到时钟芯片模块发出的闹钟告警中断信号，单片机判断是开机中断信号还是关机中断信号，如果是开机中断信号则执行步骤105；如果是关机中断信号则执行步骤106；

105：单片机使能时钟芯片模块的周期性定时中断，若单片机接收到周期性定时中断信号，则单片机给高频无线收发模块上电，使其进入收发工作模式，然后执行步骤107；

106：单片机禁能时钟芯片模块的周期性定时中断，执行步骤104；

107：单片机判断是否接收到无线收发中断信号，如果是则进入数据处理程序，进入步骤108；否则高频无线收发模块重新进入节电模式，返回步骤105；

108：单片机判断该数据是否发送给自身，如果是则对数据进行解析处理，进入步骤109；否则丢弃数据，高频无线收发模块重新进入节电模式，返回步骤105；

109：单片机对数据解析结果进行处理，如果是更新后的售价则通过显示屏(段式LCD)进行显示并对售价进行更新，执行步骤110，否则对数据解析结果进行更新，执行步骤110；

110：单片机判断数据是否更新成功，如果更新成功单片机调用高频无线收发模块发送数据更新成功命令，等待下一次数据更新，返回步骤105；如果不成功则发送更新数据失败，等待重新更新，进入步骤111；

111：单片机等待重新接收更新数据，如果在设定时间内接收到数据，则返回步骤109；如果没有接收到数据，则高频无线收发模块重新进入节电模式，返回步骤105。

下面对电子货价标的工作原理进行详细的介绍：

该电子货价标签的自动开关机功能实现就是单片机通过IIC总线对时钟芯片模块设置定时开关机的时间，如果时钟芯片模块判断到了定时的开机时间，时钟芯片模块就通过INTRA引脚产生一个闹钟中断告警信号，将单片机从关机状态唤醒，使单片机进入开机状态；如果时钟芯片模块判断到了定时的关机时间，时钟芯片模块就通过INTRA引脚产生一个闹钟中断告警信号，单片机得到中断信号后从开机状态，转入关机状态。

其中在单片机从关机状态转入开机状态之后，需要使能时钟芯片模块的周期性定时中断，保证电子货价标签能够正常实现节电模式和工作模式的定时切换；单片机在接收到定时关机信号后，从开机状态转入关机状态之前，需要禁能时钟芯片模块的周期性中断，保证电子货价标签能够在关机状态下长时间处于节电状态。通过时钟芯片模块实现的单片机自动开关机功能就能很好地控制电子货价标签的工作时间，对应的就是超市的营业时间和休业时间，这样就很好地保证了电子货价标签处于超低功耗的状态，实现低功耗化的目的。

电子货价标签切换功能实现就是在开机的状态下，通过使用时钟芯片模块的周期性定时中断来实现单片机的节电模式和工作模式的定时切换。当单片机在接收到周期性中断后，从节电模式切换为工作模式，进入工作模式以后，单片机就将需要使用的模块激活为工作模式，例如高频无线收发模块，激活以后就可以根据无线收发中断，进行数据的采样了，从而完成定时中断的数据采集功能。如果没有数据需要接收，则重新进入节电模式，等待下一次周期性中断的到来，争取尽量多的时间处于节电状态，从而达到低功耗化的目的。

如果电子货价标签处于工作模式单片机就有选择地唤醒需要使用的模块，完成相应的功能；如果电子货价标签需要进入节电模式，则在进入节电模式之前，单片机将其控制的其余的所有模块(空闲模块)都设置成节电模式，包括其中单片机本身带有的暂时不需要工作的模块和外部电路的所有模块。

电子货架标签的软件部分主要是由主程序、闹钟中断子程序和周期性定时中断子程序组成，主程序的主要作用是对电子货价标签进行初始化设置之后使其进入节电状态，然后准备接受中断程序。如果接收到中断进入中断处理后，调用相应的中断处理程序，单片机就给相应的模块上电，完成指定的功能。完成后将暂时不需用的模块恢复到节电状态，单片机也恢复到节电状态。采用这种结构，可以保证系统绝大多数时间处于节电状态，减少了无用功耗。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低功耗电子货价标签，包括：电路装置，所述电路装置包括：高频无线收发模块、单片机、晶振电路、直流电源模块、按键电路模块和状态检测模块，其特征在于，

所述电路装置还包括：用于控制所述单片机工作状态的时钟芯片模块，所述单片机与所述时钟芯片模块采用IIC总线进行通信，所述单片机为主设备，所述时钟芯片模块为从设备；

所述时钟芯片模块包括：中断控制单元和接口单元，

所述中断控制单元的外部中断引脚输出定时开机中断信号、关机中断信号或周期性定时中断信号；

所述接口单元与所述IIC总线电连接。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗电子货价标签，其特征在于，所述直流电源模块为：纽扣电池和太阳能电池板。

3.根据权利要求1所述的一种低功耗电子货价标签，其特征在于，所述时钟芯片模块的型号为BL5372。

4.根据权利要求1所述的一种低功耗电子货价标签，其特征在于，所述单片机的型号为Atmega88。

5.一种用于权利要求1所述的低功耗电子货价标签的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)电子货价标签的初始化；

(2)设置所述时钟芯片模块的实时时钟和自动开关机的闹钟时间，然后执行步骤(3)；

(3)所述单片机关闭内部的空闲模块以及所有外围电路模块的供电，所述单片机进入节电模式，执行步骤(4)；

(4)所述单片机等待中断唤醒，如果接收到所述时钟芯片模块发出的闹钟告警中断信号，所述单片机判断是开机中断信号还是关机中断信号，如果是所述开机中断信号则执仃步骤(5)；如果是所述关机中断信号则执行步骤(6)；

(5)所述单片机使能所述时钟芯片模块的周期性定时中断，若所述单片机接收到周期性定时中断信号，则所述单片机给所述高频无线收发模块上电，使其进入收发工作模式，然后执行步骤(7)；

(6)所述单片机禁能所述时钟芯片模块的周期性定时中断，执行步骤(4)；

(7)所述单片机判断是否接收到无线收发中断信号，如果是则进入数据处理程序，进入步骤(8)；否则所述高频无线收发模块重新进入节电模式，返回步骤(5)；

(8)所述单片机判断该数据是否发送给自身，如果是则对数据进行解析处理，进入步骤(9)；否则丢弃数据，所述高频无线收发模块重新进入节电模式，返回步骤(5)；

(9)所述单片机对数据解析结果进行处理，如果是更新后的售价则通过显示屏进行显示并对售价进行更新，执行步骤(10)，否则对数据解析结果进行更新，执行步骤(10)；

(10)所述单片机判断数据是否更新成功，如果更新成功所述单片机调用所述高频无线收发模块发送数据更新成功命令，等待下一次数据更新，返回步骤(5)；如果不成功则发送更新数据失败，等待重新更新，进入步骤(11)；

(11)所述单片机等待重新接收更新数据，如果在设定时间内接收到数据，则返回步骤(9)；如果没有接收到数据，则所述高频无线收发模块重新进入节电模式，返回步骤(5)。