一種低功耗有源電子標籤的製作方法

2023-06-08 01:09:51 4

專利名稱：一種低功耗有源電子標籤的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子標籤識別系統，特別涉及一種低功耗有源電子標籤。
背景技術：
電子標籤是射頻識別(RFID)的通俗叫法，它一般是由標籤、解讀器和數據傳輸處 理系統三部分組成。 標籤也被稱為電子標籤或智能標籤，它是內存帶有天線的晶片，晶片中存儲有能 夠識別目標的信息。RFID標籤具有持久性，信息接收傳播穿透性強，存儲信息容量大、種類 多等特點。有些RFID標籤支持讀寫功能，目標物體的信息能隨時被更新。解讀器分為手持 和固定兩種，由發送器，接收儀、控制模塊和收發器組成。收發器和控制計算機或可編程邏 輯控制器(PLC)連接從而實現它的溝通功能。解讀器也有天線接收和傳輸信息。數據傳 輸和處理系統解讀器通過接收標籤發出的無線電波接收讀取數據。最常見的是被動射頻 系統，當解讀器遇見RFID標籤時，發出電磁波，周圍形成電磁場，標籤從電磁場中獲得能量 激活標籤中的微晶片電路，晶片轉換電磁波，然後發送給解讀器，解讀器把它轉換成相關數 據。控制計算器就可以處理這些數據從而進行管理控制。 有源電子標籤是指標籤工作的能量由電池提供，而非感應讀寫器的能量。常見的 有源電子標籤工作於433M頻段或2. 4G工作頻段。而常見的有源電子標籤由於功耗大而沒 被廣泛使用，市場份額大大縮小。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於，克服現有有源電子標籤功耗大的缺陷，提
供一種低功耗有源電子標籤，抗幹擾性能好。 為了解決上述問題本實用新型的技術方案是這樣的 —種低功耗有源電子標籤，包括電子標籤、閱讀器和數據傳輸系統構成。 所述電子標籤由天線、控制模塊、存儲器和收發模塊構成，所述收發模塊連接存儲
器的一端，存儲器的另一端連接控制模塊，控制模塊再與所述天線連接。 所述閱讀器由天線、讀寫模塊、控制模塊和接口模塊構成，所述天線連接讀寫模塊 的一端，所述讀寫模塊的另一端連接所述控制模塊，所述控制模塊再與所述接口模塊相連 接。 所述電子標籤和閱讀器之間是通過空間進行數據傳輸的。 所述電子標籤的控制模塊包括單片機和射頻晶片，所述單片機將很多外圍模塊集 成到了MCU晶片中，增大硬體冗餘，用戶可以通過特殊功能寄存器選擇使用不同的功能電 路，即依靠軟體選擇其中不同的外圍功能模塊，對於不使用的模塊使其停止工作，以減少無 效功耗。 為了更好地降低功耗，所述單片機採用2套獨立的時鐘源外部時鐘和片內時鐘。 通常情況下，系統運行頻率越高，電源功耗就會相應增大，而所述單片機可在滿足功能需要的情況下按一定比例降低MCU主時鐘頻率，以降低電源功耗。在不需要高速運行的情況下 可選用副時鐘低速運行，進一步降低功耗。通過軟體對特殊功能寄存器賦值可改變CPU的 時鐘頻率，或進行主時鐘和副時鐘切換，從而實現對總體功耗的控制。 所述射頻晶片是整個RFID卡最核心的部分，直接關係到標籤的讀寫距離和可靠 性，同時也直接影響到整個系統的功耗。所述射頻晶片內置地址解碼器、先入先出堆棧區、 調製處理器、時鐘處理器、GFSK濾波器、低噪聲放大器、頻率合成器和功率放大器等功能模 塊，需要很少的外圍元件，晶片能耗非常低。 所述射頻晶片具有兩種工作模式關機模式和空閒模式，在關機模式下，可以得到 最小的工作電流，當晶片不向外發送數據時選擇工作在此模式，可明顯地延長電池的使用 壽命。所述空閒模式也是為了減小平均工作電流而設計，其最大的優點是在實現節能的同 時，縮短射頻晶片的起動時間，節省了功耗。 通過對單片機和射頻晶片模塊的智能運行管理和節能模式控制相結合，解決運行 速度、數據流量、系統性能與低功耗設計的矛盾，將各功能模塊的電流消耗降至最低狀態， 限制活動狀態至最低要求，經過優化，可以在獲得系統的極低功耗的同時，又能保證系統具 有很高的性能。 本實用新型不僅具有低功耗技術，而且還設置了很強的抗幹擾技術，由於電子標 籤和閱讀器之間是通過空間進行數據傳輸的，因此很容易受到幹擾，致使傳輸數據發生錯 誤。數據發生錯誤後，電子標籤或閱讀器都有可能發生錯誤。如果錯誤信號被電子標籤接 收到，會導致電子標籤錯誤地響應讀寫器的命令；電子標籤的工作狀態發生混亂；電子標 籤錯誤地進入休眠狀態。採用的抗幹擾技術如下 通過利用電子標籤和讀寫器之間的通信協議中約定的數據完整性方法來檢驗數 據是否出現傳輸錯誤。通過利用數據編碼來提高數據傳輸的抗幹擾能力。通過數據編碼和 數據完整性校驗糾正數據傳輸中的發生的錯誤。利用多次重發、比較來排除錯的數據和保 留判斷為正確的數據。 本實用新型具有以下優勢性能識別距離，遠距離2-50米可調；多達同時識別625 枚的防衝突性能；全球通行的ISM工作頻段2. 45GHz ;獨特的微功耗設計；基於HDLC的時分 多址和同步通信機制；具有多通道高速識別能力；1. 5-2. 5年的使用壽命；固態封裝，抗高 強度跌落與振動。 本實用新型的有益效果是，低功耗，有效地延長了電池的使用壽命，還具有很強的 抗幹擾技術，保證系統信號能夠及時、準確有效地傳輸。
以下結合附圖和具體實施方式
來詳細說明本實用新型；

圖1為本實用新型的系統框圖。
具體實施方式為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下 面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。 如圖l所示，一種低功耗有源電子標籤，由電子標籤1、閱讀器2和數據傳輸系統構成。 電子標籤1是由天線11、控制模塊12、存儲器13和收發模塊14構成，所述收發模 塊14連接存儲器13的一端，存儲器13的另一端連接控制模塊12，控制模塊12又與天線 ll相連接。 閱讀器2由接口模塊21、控制模塊22、讀寫模塊23和天線24共同構成，天線24 連接讀寫模塊23的一端，讀寫模塊23的另一端連接控制模塊22，控制模塊22再與接口模 塊21相連接。 閱讀器2內的接口模塊21外接數據管理模塊3，閱讀器2與電子標籤1通過空間 進行數據傳輸的。 電子標籤l內的控制模塊22包括單片機和射頻晶片，所述單片機將很多外圍模塊 集成到了MCU晶片中，增大硬體冗餘，用戶可以通過特殊功能寄存器選擇使用不同的功能 電路，即依靠軟體選擇其中不同的外圍功能模塊，對於不使用的模塊使其停止工作，以減少 無效功耗。 為了更好地降低功耗，所述單片機採用2套獨立的時鐘源外部時鐘和片內時鐘。 通常情況下，系統運行頻率越高，電源功耗就會相應增大，而所述單片機可在滿足功能需要 的情況下按一定比例降低MCU主時鐘頻率，以降低電源功耗。在不需要高速運行的情況下 可選用副時鐘低速運行，進一步降低功耗。通過軟體對特殊功能寄存器賦值可改變CPU的 時鐘頻率，或進行主時鐘和副時鐘切換，從而實現對總體功耗的控制。 所述射頻晶片是整個RFID卡最核心的部分，直接關係到標籤的讀寫距離和可靠 性，同時也直接影響到整個系統的功耗。所述射頻晶片內置地址解碼器、先入先出堆棧區、 調製處理器、時鐘處理器、GFSK濾波器、低噪聲放大器、頻率合成器和功率放大器等功能模 塊，需要很少的外圍元件，晶片能耗非常低。 所述射頻晶片具有兩種工作模式關機模式和空閒模式，在關機模式下，可以得到 最小的工作電流，當晶片不向外發送數據時選擇工作在此模式，可明顯地延長電池的使用 壽命。所述空閒模式也是為了減小平均工作電流而設計，其最大的優點是在實現節能的同 時，縮短射頻晶片的起動時間，節省了功耗。 通過對單片機和射頻晶片模塊的智能運行管理和節能模式控制相結合，解決運行 速度、數據流量、系統性能與低功耗設計的矛盾，將各功能模塊的電流消耗降至最低狀態， 限制活動狀態至最低要求，經過優化，可以在獲得系統的極低功耗的同時，又能保證系統具 有很高的性能。 本實用新型不僅具有低功耗技術，而且還設置了很強的抗幹擾技術，由於電子標 籤1和閱讀器2之間是通過空間進行數據傳輸的，因此很容易受到幹擾，致使傳輸數據發生 錯誤。數據發生錯誤後，電子標籤或閱讀器都有可能發生錯誤。如果錯誤信號被電子標籤 接收到，會導致電子標籤錯誤地響應讀寫器的命令；電子標籤的工作狀態發生混亂；電子 標籤錯誤地進入休眠狀態。採用的抗幹擾技術如下 通過利用電子標籤1和讀寫器2之間的通信協議中約定的數據完整性方法來檢驗 數據是否出現傳輸錯誤。通過利用數據編碼來提高數據傳輸的抗幹擾能力。通過數據編碼 和數據完整性校驗糾正數據傳輸中的發生的錯誤。利用多次重發、比較來排除錯的數據和 保留判斷為正確的數據。[0034] 本實用新型一種低功耗有源電子標籤具有良好的技術特性 識別距離，遠距離2-50米可調；多達同時識別625枚的防衝突性能；全球通行的 ISM工作頻段2. 45GHz ;獨特的微功耗設計；基於HDLC的時分多址和同步通信機制；具有多 通道高速識別能力；1. 5-2. 5年的使用壽命；固態封裝，抗高強度跌落與振動。 本實用新型的使用溫度在-20°C -45t:，保存溫度-30°C _65°〇，抗電磁幹擾10V/ m0. l-1000MhzAM調幅電磁。功耗低，靜態電流2uA以內，工作電流18mA以內。它抗幹擾能 力強，保證系統信號能夠及時、準確有效地傳輸。 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和本實用新型的優點。本行 業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下本實用新型還會 有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要 求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求一種低功耗有源電子標籤，包括電子標籤、閱讀器和數據傳輸系統，其特徵在於，所述電子標籤由天線、控制模塊、存儲器和收發模塊連接構成，所述閱讀器由天線、讀寫模塊、控制模塊和接口模塊連接構成，所述電子標籤和閱讀器利用天線通過空間進行數據傳輸。
2. 根據權利要求1所述的一種低功耗有源電子標籤，其特徵在於，所述電子標籤採用 固態封裝。
3. 根據權利要求1所述的一種低功耗有源電子標籤，其特徵在於，所述電子標籤的控 制模塊包括單片機和射頻晶片，所述單片機採用2套獨立的時鐘源外部時鐘和片內時鐘。
4. 根據權利要求3所述的一種低功耗有源電子標籤，其特徵在於，所述射頻晶片內置 地址解碼器、先入先出堆棧區、調製處理器、時鐘處理器、GFSK濾波器、低噪聲放大器、頻率 合成器和功率放大器，所述射頻晶片有兩種工作模式關閉模式和空閒模式。
專利摘要本實用新型公開了一種低功耗有源電子標籤，它包括電子標籤、閱讀器和數據傳輸系統構成。所述電子標籤由天線、控制模塊、存儲器和收發模塊構成，所述收發模塊連接存儲器的一端，存儲器的另一端連接控制模塊，控制模塊再與所述天線連接。所述閱讀器由天線、讀寫模塊、控制模塊和接口模塊構成，所述天線連接讀寫模塊的一端，所述讀寫模塊的另一端連接所述控制模塊，所述控制模塊再與所述接口模塊相連接。所述電子標籤和閱讀器通過數據傳輸系統連接成一體。通過對單片機和射頻晶片模塊的智能運行管理和節能模式控制相結合，可以在獲得系統的極低功耗的同時，又能保證系統具有很高的性能。本實用新型低功耗，抗幹擾性強，識別準確無誤，壽命長。
文檔編號G06K17/00GK201518136SQ200920069310
公開日2010年6月30日 申請日期2009年3月24日 優先權日2009年3月24日
發明者劉紅濤, 張朝暉, 王鈾, 陸冬冬 申請人:上海億識電子信息有限公司