專利名稱：超高頻rfid和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種綜合控制器，特別是一種通過RFID與傳感器技術的結(jié)合，感知 周圍物品和環(huán)境的溫度、濕度和光照等狀態(tài)信息，為倉儲管理等系統(tǒng)提供高效的基礎數(shù) 據(jù)的超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器。
背景技術：
RFID技術是一種非接觸的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電 感或電磁耦合)傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。RFID系統(tǒng)的基本工作過程是讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號；當RFID 標簽進入讀寫器工作區(qū)域時，其天線產(chǎn)生感應電流，從而RFID標簽獲得能量被激活并向 讀寫器發(fā)送出自身編碼等信息；讀寫器接收到來自標簽的載波信號，對接收的信號進行 解調(diào)和解碼后送至計算機主機進行處理；計算機系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該標簽的合法性， 針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號；RFID標簽的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接 收到的射頻脈沖中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù) 或其他操作。與傳統(tǒng)的識別方式相比，RFID技術無需直接接觸、無需光學可視、無需人工干預即 可完成信息輸入和處理，并且操作快捷方便，因而廣泛應用于生產(chǎn)、物流、交通、運輸、 醫(yī)療、防偽、郵包跟蹤、設備和資產(chǎn)管理、廢物管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應用領域。無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks,簡稱WSNs)作為計算、通信和傳感器 三項技術相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種全新的信息獲取和處理技術，目前成為計算機科學領域 一個活躍的研究分支。它通過將高度集成的無線設備結(jié)合各種傳感器實現(xiàn)在智能傳感節(jié) 點之間自主采用無線方式傳遞信息的網(wǎng)絡，能夠通過節(jié)點的各種傳感器收集的信息識別 環(huán)境，通過網(wǎng)絡對網(wǎng)絡覆蓋的地區(qū)進行監(jiān)控。RFID技術既可用于實現(xiàn)目標的自動標識，標示出目標的身份、種類等；又可結(jié)合分 布在各處的RFID讀寫器進行目標的定位、跟蹤，從而為實時監(jiān)控提供了數(shù)據(jù)源。SN節(jié)點 配備有所需的各類傳感器，可以實現(xiàn)危化品倉儲系統(tǒng)的環(huán)境智能，滿足對溫度、濕度、 振動、成分等倉儲環(huán)境信息的分布式監(jiān)控需求。因此，RFID電子標簽既可以相對獨立應用，也是構(gòu)筑SN重要的元素和基石；而SN 可以看作是RFID系統(tǒng)的擴展和補充，傳感節(jié)點之間可以在互相通信的基礎上實現(xiàn)自組織 網(wǎng)絡。發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種通過RFID與傳感器技術的結(jié)合，感知 周圍物品和環(huán)境的溫度、濕度和光照等狀態(tài)信息，為倉儲管理等系統(tǒng)提供高效的基礎數(shù) 據(jù)的超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器。本實用新型所采用的技術方案是 一種超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器，包括 有微處理器，分別與微處理器連接的超高頻RFID讀寫模塊、傳感器網(wǎng)絡射頻通信模塊、 外擴RAM、溫、濕度傳感器、網(wǎng)絡通信模塊，以及為系統(tǒng)提供電源的電源及其管理模塊。還設置有與微處理器連接的外擴Flash。還設置有與微處理器連接的可擴展1/0接口。還設置有與微處理器連接的顯示模塊。所述的網(wǎng)絡通信模塊選用以太網(wǎng)或RS485總線方式與控制計算機進行通信。 所述的可擴展I/0接口包括有通用輸入瑜出引腳、SPI接口、 It接口、 UART接口。 本實用新型的超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器，構(gòu)成綜合運用RFID技術和傳 感器網(wǎng)絡技術，將倉儲管理和倉庫監(jiān)控合二為一的危化品倉儲監(jiān)管系統(tǒng)。RFID技術實現(xiàn) 人員、貨物、車輛等目標的識別，傳感器網(wǎng)絡技術實現(xiàn)倉儲環(huán)境智能，滿足溫度、濕度、 成分等環(huán)境參數(shù)的分布式監(jiān)控的需求，RFID和傳感器網(wǎng)絡技術共同為危險化學品倉儲監(jiān) 管系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)。本實用新型可以為危險化學品倉儲管理的信息化建設提供新的思 路和強有力的硬件支持，并且可以推廣至普通貨品的倉儲管理系統(tǒng)之中。


圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型中時鐘電路原理圖；圖3是本實用新型中微處理器的電路原理圖；圖4是本實用新型中傳感器網(wǎng)絡射頻通信模塊的電路原理圖；圖5是本實用新型中外擴Flash的電路原理圖；圖6是本實用新型中外擴RAM的電路原理圖；圖7是本實用新型中射頻部分和RFID讀卡器接口電路圖；圖8是本實用新型中的SN接口電路圖；，圖9是本實用新型中的擴展10 口的電路原理圖；圖IO是本實用新型中的串口 1的RS485/RS232切換電路原理圖圖11是本實用新型中的串口 2的RS485/RS232切換電路原理圖；圖12是本實用新型中RS485通訊電路原理圖；圖13是本實用新型中RS232通訊電路原理圖；圖14是本實用新型的顯示接口電路圖15是本實用新型的電源電路；圖16是本實用新型的3.3V轉(zhuǎn)5V的電路原理圖；圖17是本實用新型的3. 3V轉(zhuǎn)5V的電路原理圖; 圖18是本實用新型的5V轉(zhuǎn)3. 3V的電路原理圖;其中:101:微處理器跳超高頻RFID讀寫模塊103:傳感器網(wǎng)絡射頻通信模塊104:外擴Flash105:外擴RAM跳電源及其管理模塊107:溫、濕度傳感器跳可擴展1/0接口跳網(wǎng)絡通信模塊110:顯示模塊具體實施方式
以下結(jié)合附圖給出具體實施例，迸一步說明本實用新型是如何實現(xiàn)的。如圖1所示，本實用新型的超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器，包括有微處理器 101，分別與微處理器101連接的超高頻RFID讀寫模塊102、傳感器網(wǎng)絡射頻通信模塊 103、外擴Flash 104、外擴RAM 105、溫、濕度傳感器107、可擴展I/0接口108、網(wǎng)絡 通信模塊109、顯示模塊IIO，以及為系統(tǒng)提供電源的電源及其管理模塊106。3中微處理器101:作為整個設備的控制核心，主要完成對設備各模塊的工作協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)判別和算法實現(xiàn)等功能；本實施例的微處理器101如圖2、圖3所示，包括有型號為PIC 18F的微處理芯片Ul。超高頻RFID讀寫模塊102:實現(xiàn)對超高頻標簽的讀寫；本實施例的超高頻RFID讀寫 模塊102，采用深圳新力量通信技術有限公司生產(chǎn)的型號為NFC-9501的讀寫模塊，包括 有獨立的微處理器NXPARM7，具有多標簽讀寫能力，每秒可識別標簽不小于20枚；最大 讀/寫距離為8/5m。圖7是本實用新型中射頻部分和RFID讀卡器接口電路圖；圖8是本實用新型中的SN 接口電路圖；微處理單元101和超高頻RFID讀寫模塊102構(gòu)成雙微處理器的結(jié)構(gòu)，本實用新型采 用雙微處理器結(jié)構(gòu)的原因是由于讀寫超高頻電子標簽需要大量的微處理器運算，其中包 括IS018000—6B協(xié)議實現(xiàn)，防沖撞算法實現(xiàn)等，采用雙微處理器結(jié)構(gòu)后可以在讀寫超高 頻龜子標簽同時，進行其它工作或進行其他運算；并且超高頻RFID讀寫模塊102采用獨 立的微處理器后，如果在只對標簽讀寫的場合它可以作為一個獨立的設備進行使用。并且本實用新型選用的微處理器，具有在應用中編程(IAP)能力，可以在需要時對 嵌入式軟件進行在線升級。傳感器網(wǎng)絡射頻通信模塊103:實現(xiàn)與其它超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器、 傳感器子節(jié)點之間的通信；如圖4所示，傳感器網(wǎng)絡射頻通信模塊103，包括有無線射頻 芯片U18，本實施例選用型號為nRF905的芯片，頻段為433 / 868 / 915MHz，通訊速率為100kbps，傳輸范圍介于30 100m之間。外擴Flash 104:用于存儲脫機數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)意外斷電時不丟失；外擴Flash 104 如圖5所示，包括有芯片U7、 U'8，本實施例選用型號為SST25VF016B。外擴RAM 105:選用非易失的鐵電存儲器，用于存儲過程數(shù)據(jù)，或臨時數(shù)據(jù)，保證系 統(tǒng)意外斷電后找回前一次的狀態(tài)；外擴RAM105如圖6所示，包括有芯片U13，本實施例 選用型號為FM24CL16的芯片。溫、濕度傳感器107:構(gòu)成溫度、濕度測量單元；本實施例選用瑞士 Sensirion公司 的SHT11溫濕度傳感器。本實用新型的標準配置為溫、濕度傳感器107，能夠滿足一般環(huán)境監(jiān)控的需要，如有 特殊需要如特殊氣體、振動等，可以通過可擴展I/0接口 108進行添加；或在傳感器 子節(jié)點增加響應的傳感器模塊。可擴展I/0接口108:包括通用輸入輸出引腳、SPI接口、廣C接口、 UART接口等； 圖9所示的是本施例的擴展10 口的電路原理圖。通過可擴展I/O接口 108可以方便擴展 各種具備這些接口的部件(如多種傳感器、所需的其他種類RFID讀寫器等)。如圖7、 圖9、圖IO、圖ll、圖14所示的擴展接口。網(wǎng)絡通信模塊109:圖12、圖13所示，根據(jù)現(xiàn)場情況可以選用以太網(wǎng)或RS485總線 方式與控制計算機進行通信。顯示模塊110:設備運行狀態(tài)提示。本實施例中選用北京青云創(chuàng)新科技發(fā)展有限公司 的LCM12864I液晶顯示模塊。顯示模塊110的接口電路如圖14所示。電源及其管理模塊106:為系統(tǒng)提供能源，本實施例的電源及其管理電路如圖15所示。本實施例中3.3V與5V電源相互轉(zhuǎn)換的電路如圖16、圖17、圖18所示。
權(quán)利要求1.一種超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器，其特征在于，包括有微處理器(101)，分別與微處理器(101)連接的超高頻RFID讀寫模塊(102)、傳感器網(wǎng)絡射頻通信模塊(103)、外擴RAM(105)、溫、濕度傳感器(107)、網(wǎng)絡通信模塊(109)，以及為系統(tǒng)提供電源的電源及其管理模塊(106)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器，其特征在于，還 設置有與微處理器(101)連接的外擴Flash (104)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器，其特征在于，還 設置有與微處理器(101)連接的可擴展I/0接口 (108)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器，其特征在于，還 設置有與微處理器(101)連接的顯示模塊(110)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器，其特征在于，所 述的網(wǎng)絡通信模塊(109)選用以太網(wǎng)或RS485總線方式與控制計算機進行通信。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器，其特征在于，所 述的可擴展I/0接口 (108)包括有通用輸入輸出引腳、SPI接口、 It接口、 UART接口。
專利摘要一種超高頻RFID和傳感器網(wǎng)絡綜合控制器，包括有微處理器，分別與微處理器連接的超高頻RFID讀寫模塊、傳感器網(wǎng)絡射頻通信模塊、外擴Flash、外擴RAM、可擴展I/O接口、溫、濕度傳感器、網(wǎng)絡通信模塊、顯示模塊，以及為系統(tǒng)提供電源的電源及其管理模塊。網(wǎng)絡通信模塊選用以太網(wǎng)或RS485總線方式與控制計算機進行通信?？蓴U展I/O接口包括有通用輸入輸出引腳、SPI接口、I²C接口、UART接口。本實用新型構(gòu)成綜合運用RFID技術和傳感器網(wǎng)絡技術，將倉儲管理和倉庫監(jiān)控合二為一的危化品倉儲監(jiān)管系統(tǒng)。RFID技術實現(xiàn)人員、貨物、車輛等目標的識別，傳感器網(wǎng)絡技術實現(xiàn)倉儲環(huán)境智能，滿足溫度、濕度、成分等環(huán)境參數(shù)的分布式監(jiān)控的需求，共同為危險化學品倉儲監(jiān)管系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)。
文檔編號G06K17/00GK201159904SQ20082007393
公開日2008年12月3日 申請日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者任德華, 邴志剛, 銘 郝 申請人:天津新明高科技發(fā)展有限公司