專利名稱：一種低功耗有源電子標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)，特別涉及一種低功耗有源電子標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
電子標(biāo)簽是射頻識(shí)別(RFID)的通俗叫法，它一般是由標(biāo)簽、解讀器和數(shù)據(jù)傳輸處 理系統(tǒng)三部分組成。 標(biāo)簽也被稱為電子標(biāo)簽或智能標(biāo)簽，它是內(nèi)存帶有天線的芯片，芯片中存儲(chǔ)有能 夠識(shí)別目標(biāo)的信息。RFID標(biāo)簽具有持久性，信息接收傳播穿透性強(qiáng)，存儲(chǔ)信息容量大、種類 多等特點(diǎn)。有些RFID標(biāo)簽支持讀寫功能，目標(biāo)物體的信息能隨時(shí)被更新。解讀器分為手持 和固定兩種，由發(fā)送器，接收儀、控制模塊和收發(fā)器組成。收發(fā)器和控制計(jì)算機(jī)或可編程邏 輯控制器(PLC)連接從而實(shí)現(xiàn)它的溝通功能。解讀器也有天線接收和傳輸信息。數(shù)據(jù)傳 輸和處理系統(tǒng)解讀器通過接收標(biāo)簽發(fā)出的無線電波接收讀取數(shù)據(jù)。最常見的是被動(dòng)射頻 系統(tǒng)，當(dāng)解讀器遇見RFID標(biāo)簽時(shí)，發(fā)出電磁波，周圍形成電磁場(chǎng)，標(biāo)簽從電磁場(chǎng)中獲得能量 激活標(biāo)簽中的微芯片電路，芯片轉(zhuǎn)換電磁波，然后發(fā)送給解讀器，解讀器把它轉(zhuǎn)換成相關(guān)數(shù) 據(jù)?？刂朴?jì)算器就可以處理這些數(shù)據(jù)從而進(jìn)行管理控制。 有源電子標(biāo)簽是指標(biāo)簽工作的能量由電池提供，而非感應(yīng)讀寫器的能量。常見的 有源電子標(biāo)簽工作于433M頻段或2. 4G工作頻段。而常見的有源電子標(biāo)簽由于功耗大而沒 被廣泛使用，市場(chǎng)份額大大縮小。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有有源電子標(biāo)簽功耗大的缺陷，提
供一種低功耗有源電子標(biāo)簽，抗干擾性能好。 為了解決上述問題本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣的 —種低功耗有源電子標(biāo)簽，包括電子標(biāo)簽、閱讀器和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成。 所述電子標(biāo)簽由天線、控制模塊、存儲(chǔ)器和收發(fā)模塊構(gòu)成，所述收發(fā)模塊連接存儲(chǔ)
器的一端，存儲(chǔ)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(gòu)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(biāo)簽和閱讀器之間是通過空間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?所述電子標(biāo)簽的控制模塊包括單片機(jī)和射頻芯片，所述單片機(jī)將很多外圍模塊集 成到了MCU芯片中，增大硬件冗余，用戶可以通過特殊功能寄存器選擇使用不同的功能電 路，即依靠軟件選擇其中不同的外圍功能模塊，對(duì)于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(jī)采用2套獨(dú)立的時(shí)鐘源外部時(shí)鐘和片內(nèi)時(shí)鐘。 通常情況下，系統(tǒng)運(yùn)行頻率越高，電源功耗就會(huì)相應(yīng)增大，而所述單片機(jī)可在滿足功能需要的情況下按一定比例降低MCU主時(shí)鐘頻率，以降低電源功耗。在不需要高速運(yùn)行的情況下 可選用副時(shí)鐘低速運(yùn)行，進(jìn)一步降低功耗。通過軟件對(duì)特殊功能寄存器賦值可改變CPU的 時(shí)鐘頻率，或進(jìn)行主時(shí)鐘和副時(shí)鐘切換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。 所述射頻芯片是整個(gè)RFID卡最核心的部分，直接關(guān)系到標(biāo)簽的讀寫距離和可靠 性，同時(shí)也直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的功耗。所述射頻芯片內(nèi)置地址解碼器、先入先出堆棧區(qū)、 調(diào)制處理器、時(shí)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，芯片能耗非常低。 所述射頻芯片具有兩種工作模式關(guān)機(jī)模式和空閑模式，在關(guān)機(jī)模式下，可以得到 最小的工作電流，當(dāng)芯片不向外發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)選擇工作在此模式，可明顯地延長(zhǎng)電池的使用 壽命。所述空閑模式也是為了減小平均工作電流而設(shè)計(jì)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同 時(shí)，縮短射頻芯片的起動(dòng)時(shí)間，節(jié)省了功耗。 通過對(duì)單片機(jī)和射頻芯片模塊的智能運(yùn)行管理和節(jié)能模式控制相結(jié)合，解決運(yùn)行 速度、數(shù)據(jù)流量、系統(tǒng)性能與低功耗設(shè)計(jì)的矛盾，將各功能模塊的電流消耗降至最低狀態(tài)， 限制活動(dòng)狀態(tài)至最低要求，經(jīng)過優(yōu)化，可以在獲得系統(tǒng)的極低功耗的同時(shí)，又能保證系統(tǒng)具 有很高的性能。 本實(shí)用新型不僅具有低功耗技術(shù)，而且還設(shè)置了很強(qiáng)的抗干擾技術(shù)，由于電子標(biāo) 簽和閱讀器之間是通過空間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，因此很容易受到干擾，致使傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò) 誤。數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤后，電子標(biāo)簽或閱讀器都有可能發(fā)生錯(cuò)誤。如果錯(cuò)誤信號(hào)被電子標(biāo)簽接 收到，會(huì)導(dǎo)致電子標(biāo)簽錯(cuò)誤地響應(yīng)讀寫器的命令；電子標(biāo)簽的工作狀態(tài)發(fā)生混亂；電子標(biāo) 簽錯(cuò)誤地進(jìn)入休眠狀態(tài)。采用的抗干擾技術(shù)如下 通過利用電子標(biāo)簽和讀寫器之間的通信協(xié)議中約定的數(shù)據(jù)完整性方法來檢驗(yàn)數(shù) 據(jù)是否出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤。通過利用數(shù)據(jù)編碼來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_能力。通過數(shù)據(jù)編碼和 數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)糾正數(shù)據(jù)傳輸中的發(fā)生的錯(cuò)誤。利用多次重發(fā)、比較來排除錯(cuò)的數(shù)據(jù)和保 留判斷為正確的數(shù)據(jù)。 本實(shí)用新型具有以下優(yōu)勢(shì)性能識(shí)別距離，遠(yuǎn)距離2-50米可調(diào)；多達(dá)同時(shí)識(shí)別625 枚的防沖突性能；全球通行的ISM工作頻段2. 45GHz ;獨(dú)特的微功耗設(shè)計(jì)；基于HDLC的時(shí)分 多址和同步通信機(jī)制；具有多通道高速識(shí)別能力；1. 5-2. 5年的使用壽命；固態(tài)封裝，抗高 強(qiáng)度跌落與振動(dòng)。 本實(shí)用新型的有益效果是，低功耗，有效地延長(zhǎng)了電池的使用壽命，還具有很強(qiáng)的 抗干擾技術(shù)，保證系統(tǒng)信號(hào)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確有效地傳輸。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來詳細(xì)說明本實(shí)用新型；

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。 如圖l所示，一種低功耗有源電子標(biāo)簽，由電子標(biāo)簽1、閱讀器2和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成。 電子標(biāo)簽1是由天線11、控制模塊12、存儲(chǔ)器13和收發(fā)模塊14構(gòu)成，所述收發(fā)模 塊14連接存儲(chǔ)器13的一端，存儲(chǔ)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(gòu)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(nèi)的接口模塊21外接數(shù)據(jù)管理模塊3，閱讀器2與電子標(biāo)簽1通過空間 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?電子標(biāo)簽l內(nèi)的控制模塊22包括單片機(jī)和射頻芯片，所述單片機(jī)將很多外圍模塊 集成到了MCU芯片中，增大硬件冗余，用戶可以通過特殊功能寄存器選擇使用不同的功能 電路，即依靠軟件選擇其中不同的外圍功能模塊，對(duì)于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(jī)采用2套獨(dú)立的時(shí)鐘源外部時(shí)鐘和片內(nèi)時(shí)鐘。 通常情況下，系統(tǒng)運(yùn)行頻率越高，電源功耗就會(huì)相應(yīng)增大，而所述單片機(jī)可在滿足功能需要 的情況下按一定比例降低MCU主時(shí)鐘頻率，以降低電源功耗。在不需要高速運(yùn)行的情況下 可選用副時(shí)鐘低速運(yùn)行，進(jìn)一步降低功耗。通過軟件對(duì)特殊功能寄存器賦值可改變CPU的 時(shí)鐘頻率，或進(jìn)行主時(shí)鐘和副時(shí)鐘切換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。 所述射頻芯片是整個(gè)RFID卡最核心的部分，直接關(guān)系到標(biāo)簽的讀寫距離和可靠 性，同時(shí)也直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的功耗。所述射頻芯片內(nèi)置地址解碼器、先入先出堆棧區(qū)、 調(diào)制處理器、時(shí)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，芯片能耗非常低。 所述射頻芯片具有兩種工作模式關(guān)機(jī)模式和空閑模式，在關(guān)機(jī)模式下，可以得到 最小的工作電流，當(dāng)芯片不向外發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)選擇工作在此模式，可明顯地延長(zhǎng)電池的使用 壽命。所述空閑模式也是為了減小平均工作電流而設(shè)計(jì)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同 時(shí)，縮短射頻芯片的起動(dòng)時(shí)間，節(jié)省了功耗。 通過對(duì)單片機(jī)和射頻芯片模塊的智能運(yùn)行管理和節(jié)能模式控制相結(jié)合，解決運(yùn)行 速度、數(shù)據(jù)流量、系統(tǒng)性能與低功耗設(shè)計(jì)的矛盾，將各功能模塊的電流消耗降至最低狀態(tài)， 限制活動(dòng)狀態(tài)至最低要求，經(jīng)過優(yōu)化，可以在獲得系統(tǒng)的極低功耗的同時(shí)，又能保證系統(tǒng)具 有很高的性能。 本實(shí)用新型不僅具有低功耗技術(shù)，而且還設(shè)置了很強(qiáng)的抗干擾技術(shù)，由于電子標(biāo) 簽1和閱讀器2之間是通過空間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模虼撕苋菀资艿礁蓴_，致使傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生 錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤后，電子標(biāo)簽或閱讀器都有可能發(fā)生錯(cuò)誤。如果錯(cuò)誤信號(hào)被電子標(biāo)簽 接收到，會(huì)導(dǎo)致電子標(biāo)簽錯(cuò)誤地響應(yīng)讀寫器的命令；電子標(biāo)簽的工作狀態(tài)發(fā)生混亂；電子 標(biāo)簽錯(cuò)誤地進(jìn)入休眠狀態(tài)。采用的抗干擾技術(shù)如下 通過利用電子標(biāo)簽1和讀寫器2之間的通信協(xié)議中約定的數(shù)據(jù)完整性方法來檢驗(yàn) 數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤。通過利用數(shù)據(jù)編碼來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_能力。通過數(shù)據(jù)編碼 和數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)糾正數(shù)據(jù)傳輸中的發(fā)生的錯(cuò)誤。利用多次重發(fā)、比較來排除錯(cuò)的數(shù)據(jù)和 保留判斷為正確的數(shù)據(jù)。[0034] 本實(shí)用新型一種低功耗有源電子標(biāo)簽具有良好的技術(shù)特性 識(shí)別距離，遠(yuǎn)距離2-50米可調(diào)；多達(dá)同時(shí)識(shí)別625枚的防沖突性能；全球通行的 ISM工作頻段2. 45GHz ;獨(dú)特的微功耗設(shè)計(jì)；基于HDLC的時(shí)分多址和同步通信機(jī)制；具有多 通道高速識(shí)別能力；1. 5-2. 5年的使用壽命；固態(tài)封裝，抗高強(qiáng)度跌落與振動(dòng)。 本實(shí)用新型的使用溫度在-20°C -45t:，保存溫度-30°C _65°〇，抗電磁干擾10V/ m0. l-1000MhzAM調(diào)幅電磁。功耗低，靜態(tài)電流2uA以內(nèi)，工作電流18mA以內(nèi)。它抗干擾能 力強(qiáng)，保證系統(tǒng)信號(hào)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確有效地傳輸。 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì) 有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要 求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求一種低功耗有源電子標(biāo)簽，包括電子標(biāo)簽、閱讀器和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述電子標(biāo)簽由天線、控制模塊、存儲(chǔ)器和收發(fā)模塊連接構(gòu)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(gòu)成，所述電子標(biāo)簽和閱讀器利用天線通過空間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗有源電子標(biāo)簽，其特征在于，所述電子標(biāo)簽采用 固態(tài)封裝。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗有源電子標(biāo)簽，其特征在于，所述電子標(biāo)簽的控 制模塊包括單片機(jī)和射頻芯片，所述單片機(jī)采用2套獨(dú)立的時(shí)鐘源外部時(shí)鐘和片內(nèi)時(shí)鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低功耗有源電子標(biāo)簽，其特征在于，所述射頻芯片內(nèi)置 地址解碼器、先入先出堆棧區(qū)、調(diào)制處理器、時(shí)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，所述射頻芯片有兩種工作模式關(guān)閉模式和空閑模式。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低功耗有源電子標(biāo)簽，它包括電子標(biāo)簽、閱讀器和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成。所述電子標(biāo)簽由天線、控制模塊、存儲(chǔ)器和收發(fā)模塊構(gòu)成，所述收發(fā)模塊連接存儲(chǔ)器的一端，存儲(chǔ)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(gòu)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(biāo)簽和閱讀器通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體。通過對(duì)單片機(jī)和射頻芯片模塊的智能運(yùn)行管理和節(jié)能模式控制相結(jié)合，可以在獲得系統(tǒng)的極低功耗的同時(shí)，又能保證系統(tǒng)具有很高的性能。本實(shí)用新型低功耗，抗干擾性強(qiáng)，識(shí)別準(zhǔn)確無誤，壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)G06K17/00GK201518136SQ200920069310
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者劉紅濤, 張朝暉, 王鈾, 陸冬冬 申請(qǐng)人:上海億識(shí)電子信息有限公司