CN201819897U - 带有电子标签的无线数传温湿度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带有电子标签的无线数传温湿度传感器，它包括温湿度传感器通过接口电路连接单片机及存储器单元，单片机及存储器单元连接无线数传模块；外接电源接口连接电池及电源管理电路，电池及电源管理电路连接单片机及存储器单元，外接电源接口连接温湿度传感器。本实用新型在有源工作状态，可实时采集环境温度和湿度并保存，以RFID系统协议和无线读写器或监测系统进行主动或被动的数据交换，在无源和有源工作状态，作为一个电子标签，可被RFID系统自动识别，进行被动的身份验证和数据传送；它结构简单、体积小、性能可靠，安装方便、智能控制、自动上网兼容多种网络协议，可用于多种设备和场所的电子标签、温湿度等参数的无线监测。
Description
技术领域
本实用新型基于RFID电子标签技术，尤其是涉及一种带有电子标签的无线数传温湿度传感器。
背景技术
射频识别技术RFID是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标进行识别。与传统的识别方式相比，RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，且操作方便快捷。
因此，提供一种带有电子标签的无线数传温湿度传感器也是当前的一种迫切需求，它可作为无线远程终端具有电子标签的所有功能，携带其终端的产品在生产、运输、工作、维护过程都将在无线网络的监测之中。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种带有电子标签的无线数传温湿度传感器，它结构简单体积小、性能可靠，安装方便、智能控制、自动上网兼容多种网络协议，可用于多种设备和场所的电子标签、温湿度等参数的无线监测。
本实用新型的技术方案是：一种带有电子标签的无线数传温湿度传感器，它包括温湿度传感器、接口电路、单片机及存储器单元、电池及电源管理电路、外接电源接口、无线数传模块；温湿度传感器通过接口电路连接单片机及存储器单元，单片机及存储器单元连接无线数传模块；外接电源接口连接电池及电源管理电路，电池及电源管理电路连接单片机及存储器单元，外接电源接口连接温湿度传感器。
以下是对上述技术方案的进一步解释：
所述电池及电源管理电路连接温湿度传感器。
所述电池及电源管理电路连接无线数传模块。
所述无线数传模块以无线射频方式连接无线读写器或监测系统。
所述接口电路为SPI总线接口电路。
所述单片机及存储器单元为射频单片机及存储器单元。
所述单片机及存储器单元包括数据采集模块、数据管理模块、电源管理模块、通讯协议模块、通讯管理模块。
所述电池及电源管理电路的电池为微型锂电池。
所述单片机及存储器单元为CC1100单片机及存储器单元。以CC1100为代表的新一代射频单片机专门的设计，将全部需要的高频部分电路全部集成到了电路内部，使微处理器和高频线路间，实现完美的配合，数字电路对高频通讯的影响减低到最小；高速微处理器，32K到128K闪存，8k SRAM多种外围电路，A/D，RTC和CC1100无线芯片等全部设计成一只非常小的芯片，功耗极低，待机电流消耗仅0.2UA，在32K晶体时钟下运行，电流消耗小于1UA，使用微型电池寿命可以长达10年；无线通讯中需要的大量软件处理，包括纠错、防止空气中包装碰撞、IEEE 802.15.4标准通讯协议处理、网络路由、多种网络拓扑等等，都可以象“搭积木”一样，轻易放入无线单片机内部存储器中间去。
所述温湿度传感器为SHT71温湿度传感器。SHT71温湿度传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。传感器采用
技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上集成14位的A/D转换器，以两线制的SPI串行接口实现无缝连接。
本实用新型的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，其在无源工作状态时，作为一个电子标签，可被RFID系统自动识别，进行被动的身份验证和数据传送；在有源工作方式下，传感器中的温度、湿度电路和单片机电路处于工作状态，可实时采集环境温度和湿度并保存，以RFID系统协议和无线读写器或监测系统进行主动或被动的数据交换。它可以被安装在各种设备和场所进行无线远程的过程监测。监测系统中心的计算机以物联网管理系统为基础，以RFID系统协议对一个或多个传感器的数据进行收集分析和显示。
系统的工作原理是：无线读写器或监测系统通过天线发送出一定频率的射频信号；当传感器(标签)进入读写工作场时，其天线产生感应电流，从而传感器被激活并向读写器发送出自身编码等信息；读写器接收到来自传感器的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定作出相应的处理和控制，发出指令信号；传感器(标签)的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。如超出无线传送半径范围可采用接力传输的方法。
本实用新型的优点是：
1.本实用新型的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，结构简单、体积小、功耗低、性能可靠，安装方便、有源/无源兼容、能自动上网兼容多种网络协议。
2.本实用新型的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，使用专用温湿度传感器、与带有无线数传模块和SPI接口电路的智能单片机CC1100组成专用模块，并注入基于射频识别技术RFID的通讯协议，使其成为“电子标签模块”成为物联网中的基本单元，每个单元在网上能被统一管理。
3.本实用新型的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，作为无线远程终端具有电子标签的所有功能，携带其终端的产品在生产、运输、工作、维护过程都将在无线网络的监测之中。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述：
图1为本实用新型的原理框图。
其中：1温湿度传感器；2接口电路；3单片机及存储器单元；4无线数传模块；5外接电源接口；6电池及电源管理电路；7无线读写器或监测系统。
具体实施方式
实施例：如图1所示，一种带有电子标签的无线数传温湿度传感器，它包括SHT71温湿度传感器1、SPI总线接口电路2、CC1100单片机及存储器单元3、电池及电源管理电路6、外接电源接口5、无线数传模块4。
SHT71温湿度传感器1通过SPI总线接口电路2连接CC1100单片机及存储器单元3，CC1100单片机及存储器单元3连接无线数传模块4；无线数传模块4以无线射频方式连接无线读写器或监测系统7。
外接电源接口5连接SHT71温湿度传感器1。外接电源接口5连接电池及电源管理电路6，电池及电源管理电路6分别连接CC1100单片机及存储器单元3、无线数传模块4、SHT71温湿度传感器1。
CC1100单片机及存储器单元3包括数据采集模块、数据管理模块、电源管理模块、通讯协议模块、通讯管理模块。其数据采集、数据管理、电源管理、通讯协议、通讯管理等程序固化在程序存储器中。
电池及电源管理电路6的电池采用微型锂电池。
无线读写器或监测系统7通过无线数传模块4以RFID系统协议采集识别传感器身份或读写智能芯片CC1100单片机的数据，智能芯片CC1100单片机通过SPI总线接口电路2命令SHT71温湿度传感器1进行数据采集；SHT71温湿度传感器1将采集的温湿度数据通过SPI总线接口电路2送到智能芯片CC1100单片机将数据通过无线数传模块4上传给无线读写器或监测系统7。
当本实用新型传感器有源工作状态时，外接电源接通，SHT71温湿度传感器1将在CC1100单片机管理下进行环境温度和湿度的采集，温度采集分辨率0.01℃，精度±0.3℃测量范围-40℃到128.3℃，湿度采集分辨率0.05％RH，精度±1.8％RH测量范围0到100％RH。采集重复周期500ms。二者间的数据传送用SPI总线，传送协议依据SHT71温湿度传感器1说明。CC1100单片机将接收到的温湿度数据保存在内存中，并按读写器的要求将数据按约定的格式(IEEE 802.15.4标准通讯协议)上传。
当本实用新型传感器无源工作状态时，无外接电源，由内部微型锂电池供电，CC1100单片机工作在节电等待模式，当无线读写器或监测系统7通过天线发送出一定频率的射频信号，其天线产生感应电流，从而传感器被激活并向读写器等发送出自身编码等信息。
应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (9)
1.一种带有电子标签的无线数传温湿度传感器，其特征在于：它包括温湿度传感器(1)、接口电路(2)、单片机及存储器单元(3)、电池及电源管理电路(6)、外接电源接口(5)、无线数传模块(4)；温湿度传感器(1)通过接口电路(2)连接单片机及存储器单元(3)，单片机及存储器单元(3)连接无线数传模块(4)；外接电源接口(5)连接电池及电源管理电路(6)，电池及电源管理电路(6)连接单片机及存储器单元(3)，外接电源接口(5)连接温湿度传感器(1)。
2.根据权利要求1所述的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，其特征在于：所述电池及电源管理电路(6)连接温湿度传感器(1)。
3.根据权利要求1所述的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，其特征在于：所述电池及电源管理电路(6)连接无线数传模块(4)。
4.根据权利要求1所述的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，其特征在于：所述无线数传模块(4)以无线射频方式连接无线读写器或监测系统(7)。
5.根据权利要求1所述的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，其特征在于：所述温湿度传感器(1)为SHT71温湿度传感器。
6.根据权利要求1所述的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，其特征在于：所述接口电路(2)为SPI总线接口电路。
7.根据权利要求1所述的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，其特征在于：所述单片机及存储器单元(3)为射频单片机及存储器单元。
8.根据权利要求1所述的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，其特征在于：所述单片机及存储器单元(3)为CC1100单片机及存储器单元。
9.根据权利要求1所述的带有电子标签的无线数传温湿度传感器，其特征在于：所述电池及电源管理电路(6)的电池为微型锂电池。
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