CN203386225U - 超高频半有源rfid传感标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超高频半有源RFID传感标签，包括电源、微控制器、实时时钟、传感器、标签芯片和标签天线，其中传感器通过I2C总线与所述的微控制器相连；标签芯片通过SPI总线与所述的微控制器相连；实时时钟与所述的微控制器相连，向所述的微控制器提供具体时间信息；标签天线与所述的标签芯片相连。本实用新型采用超高频半有源的工作方式，功耗低，使用寿命长；同时本实用新型支持ISO18000-6C协议，集成了温湿度、压力、振动和加速度传感器，并具有四种不同的数据采集模式，通用性高和信息感知能力强。

Description

超高频半有源RFID传感标签

技术领域

本实用新型涉及一种RFID传感标签，特别是一种带有温湿度传感器，可允许支持ISO18000-6C协议的超高频读写器进行读写并存储传感器数据的半有源RFID传感标签。 

背景技术

现代物流业的快速发展，极大地推动了RFID技术的推广应用。超高频RFID因读取距离远，作用范围广，无源方式标签寿命长等优点在物流管理中得到非常广泛的应用。但在某些特殊场合，传统的超高频标签已经不能满足要求，例如,在冷链物流管理中，许多食品和药品等的包装必须在特定的温度、湿度和低污染环境下生产、存储运输和销售，而普通的标签无法了解和监控商品贮运过程中实时的温湿度，无法估计商品保质情况，导致厂商误销，造成质量事故。因此对带有温湿度传感器，能实时监控温湿度的传感标签提出了新的要求。 

现在市场上已存在2.4G、5.8G、433MHZ和915MHZ等主动式有源传感标签。这类传感标签需要配套专用读写器工作，实时性好，较适合于冷链车辆温度监控，但有源传感标签的功耗较大，电池使用寿命短，成本较高，不适宜在生产、仓储等大宗物品环节使用。

专利申请201110033114.2提出了一种具有RFID功能的可存储温度的智能传感，该专利利用处理器将采集到的温度写入到无源电子标签的存储器内，并由RFID读写器读取标签中存储的温度数据，但该专利所公开的标签工作频段为高频13.56MHZ，读取距离有限。

专利申请201020680148.1公开了工作于超高频段的半有源RFID温度传感器电子标签的实现方式，可应用于对温度具有实时要求的仓储管理，但不支持湿度等其他传感数据的实时采集。而且并没有公开具体的传感器采集方式，不适合应用于具有特殊采集模式要求的应用场合中。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种超高频半有源RFID传感标签，以解决现有超高频标签不能实时记录监控商品的温湿度数据和现有有源传感标签功耗大的问题。 

本实用新型提出一种超高频半有源RFID传感标签，包括电源、微控制器、实时时钟、传感器、标签芯片和标签天线。其中，所述的传感器通过I2C总线与所述的微控制器相连；所述的标签芯片通过SPI数据总线与所述的微控制器相连；所述的实时时钟与所述的微控制器相连，向所述的微控制器提供具体时间信息；所述的标签天线与所述的标签芯片相连。

所述的超高频半有源传感标签，通过定时器中断的方式，按照预设的时间间隔周期性地唤醒微控制器、传感器和标签芯片，采集传感器温湿度等数据，并将获取的数据和时间信息写入到标签芯片的数据存储器内。

所述的标签芯片的数据存储器中保存有所述时间间隔的数值和所述传感器的配置参数，比如温度传感器的上限温度、下限温度、临界温度，可以通过所述的外部读写器对所述的时间间隔数值和传感器的配置参数进行修改。所述微控制器读取所述标签芯片的存储器中的所述参数数据，并依据所述参数配置所述传感器。

所述的传感器数据采集具有四种模式，包括：连续采集、离散采集、阈值内采集和阈值外采集。所述采集模式的选择和采集阈值的调整可通过所述外部RFID读写器来控制完成。

本实用新型的有益效果是：采用有源传感与无源超高频标签相结合来实现超高频半有源的工作方式，微控制器周期性采集传感器数据，降低了系统功耗，延长了标签使用寿命；可支持ISO18000-6C协议，集成了温湿度、压力、振动和加速度传感器，并具有四种不同的数据采集模式，提高了通用性和信息感知的多样性。

 附图说明

图1为本实用新型超高频半有源RFID传感标签的实施例的结构示意图。

 具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的的实施方式作进一步说明。

如图1所示，本实用新型超高频半有源RFID传感标签，包括标签天线50、RFID标签芯片40、传感器10、电源30、实时时钟80和微控制器20。其中所述的实时时钟80用于为整个传感器的采样点提供精确的时间信息；所述的微控制器具有超低功耗，包含I2C接口，支持连接多种I2C接口的数字传感器；所述的传感器10采用带有I2C接口的数字传感器，与所述的微控制器20相连；所述的标签芯片40采用带有SPI接口并支持ISO18000-6C协议，内部所述存储器可存储千余条传感器信息数据，与所述微控制器20相连，用来对标签芯片存储数据的读写操作；所述电源30采用3V钮扣电池供电，其中包括金属氧化物半导体型场效应管电源开关，所述电池直接与所述微控制器20的电源输入端相连，向所述微控制器供电；所述传感器10和RFID标签芯片40的电源供电通过所述微控制器20的GPIO输出控制所述金属氧化物半导体型场效应管的开关导通来获取；所述电量检测70主要依赖于所述微控制器20自身集成的AD转换器，采集所述电源30的电压值；所述传感器10包括温湿度传感器、压力传感器、振动传感器和加速度传感器。

 所述标签芯片40的数据存储器中保存有所述温度传感器10的配置参数（比如上限温度、下限温度、临界温度、采集模式和采集时间间隔）以及所述电量检测70的采集电压信息。微控制器20定时地采集电量检测70的电压信息并写入到所述标签芯片40的对应的数据存储器内。同时微控制器20还定时地读取所述标签芯片的数据存储器内的传感器10的配置参数，并及时更新配置参数。所述标签芯片40内数据存储器中的所述配置参数可通过所述标签天线50由外部读写器进行所述配置参数的修改。所述温度传感器10采集到的温度信息和所述实时时钟80提供的时间信息，按照预先设定的采集模式和定时间隔，通过命令和I2C总线101上传给微控制器20，然后微控制器20通过命令和SPI总线102写入到标签芯片40的存储器内。

所述标签天线50与标签芯片40的两个天线输入输出引脚匹配相连，当所述的RFID传感标签处于外部读写器的射频激活场内时，所述的标签芯片从激活场中获取无线射频信号以提供所述标签芯片40所需能量，并将存储于内部存储器中的温度数据和时间信息发射反馈至所述外部读写器。而温度数据采集过程和采集到的传感器数据写入到所述标签芯片的存储器中的过程是由系统电源供电的。

 所述的传感器数据采集模式包括连续采集、离散采集、阈值内采集和阈值外采集四种采集模式，由所述微控制器20通过软件设定来实现。

 本实用新型可广泛应用于食品、药品冷链物流、智能农业、智能生产者制造领域。本实用新型实施后，可实时记录监控物品的温湿度、压力、振动和加速度数据，实现对物品多维度信息的有效监控，感知能力具有多样性；而且本实用新型功耗低，电池使用寿命长，使用成本低。

 当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种超高频半有源RFID传感标签，其特征在于包括：电源、微控制器、实时时钟、传感器、标签芯片和标签天线，其中：所述的传感器通过I2C总线与所述的微控制器相连；所述的标签芯片通过SPI数据总线与所述的微控制器相连；所述的实时时钟与所述的微控制器相连，向所述的微控制器提供具体时间信息；所述的标签天线与所述的标签芯片相连，用于实现射频场的无线通信。

2.根据权利要求1所述的超高频半有源RFID传感标签，其特征在于还包括金属氧化物半导体型场效应管电源开关，所述电源与所述微控制器的电源输入端相连，向所述微控制器供电；所述传感器和所述标签芯片的供电通过所述微控制器控制所述金属氧化物半导体型场效应管电源开关导通而获取。

3.根据权利要求2所述的超高频半有源RFID传感标签，其特征在于所述电源采用3V钮扣电池，易于标签的小型化，方便悬挂携带。

4.根据权利要求3所述的超高频半有源RFID传感标签，其特征在于所述标签芯片带有SPI接口，并且所述数据存储器容量可存储千余条传感器数据。

5.根据权利要求4所述的超高频半有源RFID传感标签，其特征在于所述微控制器还包含有I2C接口，支持连接多种带有所述I2C接口的数字传感器，包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、振动传感器和加速度传感器。