CN202758378U - 一种有源射频识别电子标签 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种有源射频识别电子标签，包括射频电路、微控制器、天线、运动传感器和向电子标签各元件供电的电池，运动传感器的信号输出端接微处理器的休眠唤醒中断引脚；微处理器的控制信号输出端接射频电路的控制信号输入端，射频电路的射频信号输出端接天线。本实用新型采用运动传感器唤醒的工作方式，在静止状态下，标签处于休眠状态，在检测到运动状态后才开始发送射频信号，和定时发送的标签相比，可以节省一半的功耗，有效地提高电池使用寿命。本实用新型实施时不需额外增加设备，电路结构简单，可以节省大量的成本。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及有源射频识别领域，尤其涉及一种有源射频识别电子标签。
[背景技术]
有源射频识别技术目前已经广泛的应用于人员和物品的流通管理中，特别是目前的家校通系统，电子标签的使用量数以千万计。有源射频识别的电子标签采用电池供电，电池的使用寿命是电子标签的重要技术指标。现有电子标签一般采用定时发送的方式，即以一定的时间间隔向外发送标签的ID信息.这种工作方式下的标签若采用500mAH纽扣电池供电，1秒钟发射一次，一般使用寿命在三年以内。如果在学校使用，不能满足使用5年的技术要求。如果加大电池容量，则会增加标签的体积。
另有部分技术采用低频唤醒的方式节省功耗，即在电子标签上加装125KHz唤醒电路，在需要识别标签的区域装125KHz大功率唤醒器。标签平时只有125KHz电路在工作，电流较小，在被唤醒器唤醒后启动射频电路发送ID号。这种方式可以获得较好的功耗性能，电池使用寿命长。但增加125KHz唤醒电路的成本较高，且安装唤醒器增加了系统成本和施工过程，不利于家校通等行业的推广和使用。
[发明内容]
本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本较低、电池使用寿命较长的有源射频识别电子标签。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种有源射频识别电子标签，包括射频电路、微控制器、天线、运动传感器和向电子标签各元件供电的电池，运动传感器的信号输出端接微处理器的休眠唤醒中断引脚；微处理器的控制信号输出端接射频电路的控制信号输入端，射频电路的射频信号输出端接天线。
以上所述的有源射频识别电子标签，射频电路包括射频芯片及其外围电路，微处理器的控制信号输出端接射频芯片的通信引脚，射频芯片的射频信号输出端接天线。
以上所述的有源射频识别电子标签，包括限流电阻和下拉电阻，运动传感器是开关通断型运动传感器，运动传感器的第一脚接电池正极；限流电阻的第一端接微处理器的唤醒中断引脚，第二端接运动传感器的第二脚；下拉电阻的一端接限流电阻的第二端，另一端接地。
以上所述的有源射频识别电子标签，运动传感器包括振动传感器或位移传感器等能表征运动状态的低成本运动传感器。
本实用新型有源射频识别电子标签采用运动传感器唤醒的工作方式。在静止状态下，标签处于休眠状态，电流小于1uA。在检测到运动状态后才开始发送射频信号，和定时发送的标签相比，可以节省一半的功耗，有效地提高电池使用寿命。本实用新型结构简单，运动传感器可选择振动传感器、位移传感器等传感器，具有很低廉的成本。本实用新型的技术方案不需额外增加设备，可以节省大量的成本。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型有源射频识别电子标签实施例的原理框图。
图2是本实用新型有源射频识别电子标签实施例射频电路部分的原理图。
图3是实用新型有源射频识别电子标签实施例控制电路部分的原理图。
[具体实施方式]
本实用新型有源射频识别电子标签实施例的原理如图1所示，有源射频识别电子标签，包括射频电路、微控制器（MCU）、电池、天线和运动传感器。其中，射频电路包括射频芯片及其外围电路，射频芯片与天线连接，工作频率为超高频频段或微波频段。微控制器通过串行通信线和射频芯片连接，控制射频芯片发送标签的ID信息。微控制器一个具有休眠唤醒功能的引脚接运动传感器输出脚。电子标签各元件由电池供电。
电子标签的工作方式如下：
上电后，微控制器对射频芯片进行初始化配置，并开启休眠唤醒功能；之后微控制器和射频芯片均进入休眠状态；
如果标签处于运动状态，运动传感器输出脚产生高低电平的变化，唤醒微控制器；
微控制器控制射频电路发送标签的ID信息，发送的次数可以是多次；
射频电路发送完毕后微控制器将射频芯片配置为休眠状态，自己也进入休眠状态，等待下一次被唤醒。
如图2和图3所示，本实用新型有源射频识别电子标签实施例具体包含由集成芯片Nrf24L01及其外围电路组成的射频电路、微控制器U2（型号为STM8L101）、振动传感器U5(型号HDX-2)、纽扣电池、和平面倒F天线。其中，MCU通过SPI接口控制Nrf24L01，Nrf24L01的射频接口通过匹配电路和平面倒F天线连接。振动传感器HDX-2属于开关通断型，即在静态时处于常闭状态，在运动时，会发生断开现象。HDX-2的第1脚接高电平，第2脚通过限流电阻R21接到MCU的唤醒中断引脚，并接1M下拉电阻R20。MCU和NRF24L01通过纽扣电池供电。
上电后，MCU首先配置NRF24L01进入休眠状态，并开启休眠唤醒功能引脚；之后MCU进入休眠状态；
如果标签处于运动状态，运动传感器HDX-2的第二脚上会产生具有高电平状态的抖动信号，唤醒微控制器；
MCU控制NRF24L01连续发送3次标签的ID信息，每次发送间隔1秒；
发送完毕后MCU将NRF24L01配置为休眠状态，自己也进入休眠状态，等待下一次被唤醒。
本实用新型以上实施例具有以下有益效果：
上述有源射频识别电子标签，采用通过运动传感器唤醒的工作方式。在静止状态下，标签处于休眠状态，电流小于1uA。在检测到运动状态后才开始发送射频信号。这种工作方式特别适合于像家校通这样的应用系统，该系统主要对学生的出入校行为进行监控，出入校时学生及所携带的电子标签处于运动状态，能够发送ID信息并被采集；其它时间段的多数时间标签处于静止休眠状态。和定时发送的标签相比，可以节省一半的功耗，有效地提高电池使用寿命。运动传感器可选择振动传感器、位移传感器等传感器，这些传感器具有很低廉的成本。而且本实用新型的技术方案仅限于电子标签发生变化，读写器的安装和施工不受影响，也不需额外增加设备，可以节省大量的成本。
Claims (4)
1.一种有源射频识别电子标签，其特征在于，包括射频电路、微控制器、天线、运动传感器和向电子标签各元件供电的电池，运动传感器的信号输出端接微处理器的休眠唤醒中断引脚；微处理器的控制信号输出端接射频电路的控制信号输入端，射频电路的射频信号输出端接天线。
2.根据权利要求1所述的有源射频识别电子标签，其特征在于，射频电路包括射频芯片及其外围电路，微处理器的控制信号输出端接射频芯片的通信引脚，射频芯片的射频信号输出端接天线。
3.根据权利要求2所述的有源射频识别电子标签，其特征在于，包括限流电阻和下拉电阻，运动传感器是开关通断型运动传感器，运动传感器的第一脚接电池正极；限流电阻的第一端接微处理器的唤醒中断引脚，第二端接运动传感器的第二脚；下拉电阻的一端接限流电阻的第二端，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的有源射频识别电子标签，其特征在于，运动传感器包括振动传感器或位移传感器。
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