CN109033915A - 一种低功耗可存储的双频温度标签 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低功耗可存储的双频温度标签，包括NFC模块、UHF模块、单片机、温度传感器和存储器，所述NFC模块、UHF模块、存储器和温度传感器分别连接所述单片机。本发明通过结合NFC和UHF，实现双频通信。

Description

一种低功耗可存储的双频温度标签
技术领域
本发明涉及电子温度标签。
背景技术
目前，电子温度标签一般是NFC(Near Field CommunicaTIon)单频温度标签，实现无线通信读取数据只通过NFC手段。很多温度标签的应用场合，比如医药运输，需要实现除近距离外的稍远距离的无线通信。
NFC近场通信技术，又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输(在十厘米内)交换数据。这个技术由免接触式射频识别(RFID)演变而来，并向下兼容RFID。与RFID一样，NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递。NFC通过设备之间进行非接触式点对点数据传输(在十厘米内)交换数据。该模式和红外线差不多，可用于数据交换，只是传输距离较短，传输创建速度较快，传输速度也快些，并且功耗低。
特高频(Ultra High Frequency，UHF)是指频率为300-3000MHz，波长在1m-1dm的无线电波。该波段的无线电波又称为分米波。UHF超高频电子标签具有工作频率高，可读写距离远，非接触式、识别速度快、作用距离远、存储量大、支持多卡识别。
发明内容
本发明的目的在于一种低功耗可存储的双频温度标签，结合NFC和UHF，实现双频通信。
实现上述目的的技术方案是：
一种双频温度标签，包括NFC模块、UHF模块、单片机、存储器和温度传感器，其中，
所述NFC模块、UHF模块、存储器和温度传感器分别连接所述单片机。
优选的，所述温度传感器采集温度信号传递给所述单片机，所述单片机通过内置的AD转换电路对温度信号进行模数转换，然后将温度数据写入存储器。
优选的，所述NFC模块包括：
耦合接收NFC信号的NFC天线；
将NFC信号的电压调整变大的调谐单元；
将调谐后的NFC信号调整为直流信号的整流单元；
将整流后的NFC信号滤掉基波的第一滤波单元；以及
将滤波后的NFC信号进行分压，并输入所述单片机进行数字信号处理的第一分压单元。
优选的，所述UHF模块包括：
接收UHF信号的UHF天线；
将UHF信号升高的调谐倍压单元；
将升高后的UHF信号进行分压的第二分压单元；
将分压后的UHF信号滤掉数据信号的第二滤波单元；以及
将过滤后的UHF信号和没有过滤且分压后的UHF信号进行比较，把数据转化为矩形波并传输给所述单片机进行解析和处理的比较单元。
优选的，所述单片机将存储数据搭载到所述NFC天线或者所述UHF天线中，发送出去。
优选的，NFC信号的频率为13.56MHZ，UHF信号的频率为900MHZ。
优选的，在单片机空闲的时候通过待机功能让单片机进入待机状态，从而使整个系统进入低功耗状态。
优选的，所述存储器为非易失性存储器。
本发明的有益效果是：本发明有效结合了NFC和UHF，实现了双频通信。利用NFC近场通信，利用UHF弥补掉通信距离的问题，可以实现稍微远距离的通信。本发明采用非易失性存储器存储温度数据，保证数据安全、快速的记录，并且掉电也能保证数据的安全；数据的准确性在系统中是至关重要的，通过写保护功能，合理的控制存储器，实现需要记录数据时关闭写保护，开始存储数据，完成数据记录后重新打开写保护，防止数据被意外修改，增加数据的安全性。
另外，双频标签的大部分时间是在待机模式下工作的，需要通信或温度记录时恢复正常运行模式进行数据处理，处理完成后马上进入待机状态，从而降低功耗，使相同电量的情况下能更长时间的运行，所以待机功能在系统中有着至关重要的作用，在正常的运行中处理器一直在全速运行，功耗是由处理器内部功耗和和通信功耗组成，其中内部功耗占绝大部分，在处理器空闲的时候通过待机功能让处理器进入待机状态，从而使整个系统进入低功耗状态，功耗降到微安级。
附图说明
图1是本发明的双频温度标签的结构图；
图2是本发明中NFC模块的结构图；
图3是本发明中UHF模块的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1、图2和图3，本发明的低功耗可存储的双频温度标签，包括NFC模块1、UHF模块2、单片机3、温度传感器4和存储器5。本实施例中，NFC信号的频率为13.56MHZ，UHF信号的频率为900MHZ。存储器5为非易失性存储器。
NFC模块1、UHF模块2、温度传感器4和存储器5分别连接单片机3。温度传感器4采集温度信号传递给单片机3，单片机3通过内置的AD转换电路对温度信号进行模数转换和处理，然后将温度数据写入存储器。在单片机3空闲的时候通过待机功能让单片机3进入待机状态，从而使整个系统进入低功耗状态。
NFC模块1包括：NFC天线11、调谐单元12、整流单元13、第一滤波单元14和第一分压单元15。
NFC天线11耦合接收NFC信号。需要一个调谐的过程，调谐单元12将NFC信号的电压调整至最大，易于对数据波的提取。因为信号最终是要送入单片机3中的，而单片机3是只能是能处理正电压，而通过天线耦合出的信号是交流信号，所以要进行整流操作，将NFC信号整为直流信号。第一滤波单元14将整流后的NFC信号滤掉基波，留下数据波。因为信号电压过高，而单片机3的工作电压范围是在3.3V以下，所以通过第一分压单元15将NFC信号调整到单片机3可识别的电压，之后进入单片机3进行数字信号处理。
UHF模块2包括：UHF天线21、调谐倍压单元22、第二分压单元23、第二滤波单元24和比较单元25。
UHF天线21接收UHF信号。获取到的信号很微弱，所以要经过调谐倍压单元22将获取到的信号升高。为了使识别距离达到更远，所以在倍压中会将信号电压调的越高越好，但单片机3中识别不了太高的电压，所以要通过第二分压单元23将信号转换为合适的电压。经过分压的信号是有数据信号的，通过第二滤波单元24将数据信号滤掉，这样就只剩下没有数据的大概波形，并将这个波形送入比较单元25。比较单元25将过滤后的UHF信号和没有过滤且分压后的UHF信号进行比较，把数据转化为单片机3可识别的矩形波，并传输给单片机3进行解析和处理的。
以上，通过不同的电路对信号的处理达到可以实现对数据传输的目的。单片机3将存储数据搭载到NFC天线11或者UHF天线21中，发送出去。
本发明的应用场景适用于但不限于对温度敏感货物的运输，比如需要冷链运输和存储的疫苗、药品、化学品等。经本发明所述的电子温度标签放置于货物中并启动，在货物的长时间运输和存储过程中，温度标签将实时测量和存储货物所处的环境温度。在货物的运输交接时，可通过UHF方式可在不开箱的情况下无线读取温度数据，以确保货物的质量。在货物运输的终端使用前，可通过NFC方式用手机或者其他读卡设备，快速读取温度数据，在货物被使用前确保货物的质量。从而确保货物因温度而发生的货物质量问题所产生的经济损失和人生安全。因产品的低功耗性能，温度记录卡可持续记录3-5年的温度数据。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种低功耗可存储的双频温度标签，其特征在于，包括NFC模块、UHF模块、单片机、存储器和温度传感器，其中，
所述NFC模块、UHF模块、存储器和温度传感器分别连接所述单片机。
2.根据权利要求1所述的双频温度标签，其特征在于，所述温度传感器采集温度信号传递给所述单片机，所述单片机通过内置的AD转换电路对温度信号进行模数转换，然后将温度数据写入存储器。
3.根据权利要求1所述的双频温度标签，其特征在于，所述NFC模块包括：
耦合接收NFC信号的NFC天线；
将NFC信号的电压调整变大的调谐单元；
将调谐后的NFC信号调整为直流信号的整流单元；
将整流后的NFC信号滤掉基波的第一滤波单元；以及
将滤波后的NFC信号进行分压，并输入所述单片机进行数字信号处理的第一分压单元。
4.根据权利要求3所述的双频温度标签，其特征在于，所述UHF模块包括：
接收UHF信号的UHF天线；
将UHF信号升高的调谐倍压单元；
将升高后的UHF信号进行分压的第二分压单元；
将分压后的UHF信号滤掉数据信号的第二滤波单元；以及
将过滤后的UHF信号和没有过滤且分压后的UHF信号进行比较，把数据转化为矩形波并传输给所述单片机进行解析和处理的比较单元。
5.根据权利要求3所述的双频温度标签，其特征在于，所述单片机将存储数据搭载到所述NFC天线或者所述UHF天线中，发送出去。
6.根据权利要求1所述的双频温度标签，其特征在于，NFC信号的频率为13.56MHZ，UHF信号的频率为900MHZ。
7.根据权利要求1所述的双频温度标签，其特征在于，在单片机空闲的时候通过待机功能让单片机进入待机状态。
8.根据权利要求1所述的双频温度标签，其特征在于，所述存储器为非易失性存储器。
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