專利名稱：一種用于智能包裝的超低功耗智能無線傳感標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能包裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于智能包裝的超低功耗智能無線傳感標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
包裝技術(shù)的發(fā)展是隨著商品流通的發(fā)展需要而發(fā)展起來的。對(duì)商品來說，包裝主要起防護(hù)、隔離、定量、裝潢和說明的作用，這是傳統(tǒng)包裝的功能和特點(diǎn)。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，人們?cè)诎b中加入更多的智能化技術(shù)成分，以滿足日益復(fù)雜的流通系統(tǒng)的要求和用戶對(duì)產(chǎn)品功能的需求，使其具備傳統(tǒng)包裝技術(shù)無法達(dá)到的功能。于是出現(xiàn)了智能包裝(Intelligent packaging)這種概念。智能包裝，是利用新型的包裝材料、結(jié)構(gòu)與形式對(duì)商品的質(zhì)量和流通安全性進(jìn)行積極干預(yù)與保障；利用信息收集、管理、控制與處理技術(shù)完成對(duì)運(yùn)輸包裝系統(tǒng)的優(yōu)化管理等。智能包裝應(yīng)用領(lǐng)域包括藥品、食品、日用化學(xué)品、物流等。智能包裝除了能延長藥品、食品、日用化學(xué)品和其他產(chǎn)品的保質(zhì)期以外，它還承擔(dān)著提高產(chǎn)品可追溯的重任。智能包裝對(duì)環(huán)境因素具有感知和判別功能。它可以識(shí)別包裝空間的溫度、濕度、壓力以及包裝的撞擊等一些重要的參數(shù)。這類智能包裝一般采用有源RFID技術(shù)以及傳感器技術(shù)。低功耗技術(shù)和智能傳感器技術(shù)是這類智能包裝的關(guān)鍵技術(shù)。本發(fā)明的超低功耗智能無線傳感標(biāo)簽主要用于這類智能包裝中。專利號(hào)20092(^62391. 9和20092(^62392. 3的中國專利分別公開了一種用于高
檔化妝品運(yùn)輸和食品保鮮運(yùn)輸?shù)闹悄馨b容器。此智能包裝容器采用了非接觸式多功能無線智能傳感器進(jìn)行環(huán)境信息采集。這些專利中的敏感元件包括溫度敏感元件、濕度敏感元件、氧氣敏感元件、二氧化碳敏感元件、乙烯敏感元件、氮?dú)饷舾性?、流量敏感元件的一種或幾種組合。這些專利講述了無線智能傳感器信號(hào)處理的基本流程，但并沒有提出無線智能傳感器關(guān)鍵核心技術(shù)之低功耗技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法以及智能傳感器的實(shí)現(xiàn)方法。無線智能傳感器也不具備時(shí)間記錄功能、非法打開監(jiān)測(cè)功能以及電池監(jiān)測(cè)功能。專利號(hào)200810039151. 2的中國專利公布了用于集裝箱電子封條的有源RFID射頻識(shí)別標(biāo)簽及其閱讀器。此專利發(fā)明了一種低功耗的射頻識(shí)別技術(shù)。此專利中的射頻通信模塊被設(shè)置成以一時(shí)鐘循環(huán)周期向外部發(fā)送同步信號(hào)，并在所述時(shí)鐘循環(huán)周期內(nèi)以遠(yuǎn)小于所述周期的時(shí)間接收來自閱讀器的數(shù)據(jù)信息。這種方式可以降低有源電子標(biāo)簽的功耗。采用這種方式，不管射頻電子標(biāo)簽是否處于閱讀器的工作范圍，射頻電子標(biāo)簽進(jìn)行定時(shí)喚醒工作，一定程度上浪費(fèi)了電池的能量而且也帶來了電磁污染。專利號(hào)2009100536 . 1的中國專利公布了一種具有喚醒功能的有源RFID系統(tǒng)。 此發(fā)明采用了一激勵(lì)器對(duì)工作區(qū)域發(fā)射激活信號(hào)，電子標(biāo)簽在偵聽中若收到所述激活信號(hào)則向所述閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)。此發(fā)明專利只闡述一種喚醒的機(jī)制，并沒有給出具體的實(shí)現(xiàn)方法。專利號(hào)201020026830. 9的中國專利公布了一種低功耗的RFID溫度傳感器標(biāo)簽。 此傳感標(biāo)簽由無源喚醒模塊和有源溫度傳感模塊組成。此無源喚醒模塊采用了 MLX90U9專用集成電路，沒有給出無源喚醒電路有效工作距離。此傳感器標(biāo)簽也只能進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種功能強(qiáng)、應(yīng)用廣、功耗超低的用于智能包裝的智能無線傳感標(biāo)簽。本發(fā)明提供的用于智能包裝的超低功耗智能無線傳感標(biāo)簽，根據(jù)智能包裝材料的不同，其安裝外形結(jié)構(gòu)采用內(nèi)置形式或者外置形式。內(nèi)置形式適用于箱體材質(zhì)為非金屬材質(zhì)(比如ABS工程塑料)；外置形式適用于箱體材料為金屬材質(zhì)(比如不銹鋼，鐵，銅，鋁)。本發(fā)明提供的智能無線傳感標(biāo)簽，包括一無線射頻單芯片(SoC)、一種或者幾種組合的智能傳感器(比如溫濕度智能傳感器、加速度智能傳感器、二氧化碳智能傳感器等)、一非法打開監(jiān)測(cè)電路、一實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、一無線喚醒電路、一 ESD保護(hù)電路、一電池狀態(tài)指示電路、電池以及天線。其中，無線射頻單芯片主要包括射頻收發(fā)器、微處理器以及非易失性存儲(chǔ)器。天線分為無線射頻單芯片的收發(fā)天線和無線喚醒電路的接收天線。本發(fā)明的無線傳感標(biāo)簽具有無線喚醒功能；所述無線喚醒電路包括接收天線、 差分三次倍壓整流電路、比較器；其中，接收天線感應(yīng)閱讀器發(fā)射的激勵(lì)信號(hào)，該激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過差分三次倍壓整流，產(chǎn)生一直流電壓，并和預(yù)先設(shè)定的閾值電壓相比較；當(dāng)喚醒電路產(chǎn)生的直流電壓大于閾值電壓時(shí)，所述比較器產(chǎn)生一外部中斷信號(hào)，該外部中斷信號(hào)喚醒處于休眠模式的微處理器，然后無線傳感標(biāo)簽開始和系統(tǒng)閱讀器之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。 閱讀器發(fā)射的激勵(lì)信號(hào)能夠激活距離在0 20米內(nèi)的無線傳感標(biāo)簽。無線喚醒電路具有高阻輸入阻抗的特性。本發(fā)明的無線傳感標(biāo)簽具有一種或者幾種組合的智能傳感器，如溫度智能傳感器、濕度智能傳感器、加速度智能傳感器、二氧化碳智能傳感器、光照智能傳感器或者流量智能傳感器等。智能傳感器中包括敏感元件、模擬信號(hào)處理電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理電路和存儲(chǔ)器(RAM)，還包括內(nèi)部振蕩器、時(shí)鐘電路、接口電路等；接口電路包括兩線串行總線接口和中斷接口。某種智能傳感器的敏感元件能夠感知某一外部環(huán)境物理變化，比如溫度、濕度、加速度、二氧化碳、光照或者流量；物理量的變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或電流信號(hào)變化；此電壓或電流依次經(jīng)過智能傳感器中的模擬信號(hào)處理電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理電路后，電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成智能傳感器采集的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中；如果采集的數(shù)據(jù)大于預(yù)先設(shè)定的閾值，智能傳感器將通過外部中斷的方式喚醒處于休眠模式的微處理器；微處理器通過二線式串行總線接口讀取智能傳感器采集的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在傳感標(biāo)簽的非易失性存儲(chǔ)器中；智能傳感器具有自身ID號(hào)，出廠日期，制造企業(yè)ID號(hào)，敏感元件類型等信息；敏感元件本身具有低功耗特性?？梢?，所述的智能傳感器具有感知功能，具有低功耗和功耗管理功能，具有非易失性存儲(chǔ)功能，具有閾值設(shè)定功能，外界環(huán)境物理變化量超過閾值時(shí)發(fā)出中斷功能。
本發(fā)明的無線傳感標(biāo)簽具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息記錄功能，即實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路用于記錄外界環(huán)境物理量，比如溫度、濕度、加速度超出設(shè)定閾值時(shí)的時(shí)間信息或者環(huán)境物理量隨時(shí)間變化的信息。本發(fā)明的非法打開監(jiān)測(cè)電路由一開關(guān)組成；開關(guān)可以是一對(duì)搭扣或類似原理組成的開關(guān)。
非法打開監(jiān)測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)非法打開。如果箱體被非法打開，微處理器將記錄此次非法打開以及此次非法打開的時(shí)間；
本發(fā)明的電池狀態(tài)指示電路用于監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)；ESD保護(hù)電路用于保護(hù)ESD;電池為無線傳感標(biāo)簽提供電源。此外，本發(fā)明無線傳感標(biāo)簽還具有數(shù)據(jù)加密、電子身份識(shí)別、防碰撞等功能。 在本發(fā)明應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)有一數(shù)據(jù)庫中心，一手持式閱讀器或者固定式閱讀器。該閱讀
器用于閱讀本發(fā)明的無線傳感標(biāo)簽。閱讀器有一無線射頻單芯片(SoC)以及激勵(lì)器電路， 具有發(fā)射無線喚醒信號(hào)功能；激勵(lì)信號(hào)頻率為900MHz。數(shù)據(jù)通信距離大于50米，喚醒距離 0 20米。本發(fā)明的工作過程為當(dāng)智能無線傳感標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器工作距離后，傳感標(biāo)簽的無線喚醒電路通過接收天線感應(yīng)閱讀器發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)過差分三次倍壓整流產(chǎn)生一大于閾值電壓的直流電平來喚醒處于休眠模式的微處理器；傳感標(biāo)簽存儲(chǔ)的采集數(shù)據(jù)、時(shí)間信息以及傳感標(biāo)簽和閱讀器之間的指令信息通過射頻收發(fā)器進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信；通信完畢，傳感標(biāo)簽重新進(jìn)入休眠狀態(tài)；智能傳感器采集的數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)出一外部中斷信號(hào)喚醒處于休眠模式的微處理器，微處理器進(jìn)入工作模式并采集智能傳感器的數(shù)據(jù)以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間信息，存入到非易失性存儲(chǔ)器；當(dāng)非法打開監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)到智能包裝有非法開啟時(shí)，監(jiān)測(cè)電路發(fā)出一外部中斷信號(hào)喚醒處于休眠模式的微處理器，微處理器進(jìn)入工作模式并記錄此次非法開啟以及此次非法開啟的時(shí)間信息，存入非易失性存儲(chǔ)器中。本發(fā)明通過采用智能傳感器技術(shù)和無線喚醒技術(shù)，可以有效降低智能無線傳感標(biāo)簽的功耗，提高智能無線傳感標(biāo)簽的電池壽命。此智能無線傳感標(biāo)簽可采用內(nèi)置或者外置的方式放置于智能包裝中。


圖1為本發(fā)明的無線傳感標(biāo)簽安裝位置圖示。圖2為本發(fā)明的無線傳感標(biāo)簽結(jié)構(gòu)圖示。圖3為本發(fā)明中智能傳感器的結(jié)構(gòu)圖示。圖4為無線喚醒電路的電路圖。圖5為非法打開監(jiān)測(cè)電路的電路圖。圖6為本發(fā)明的應(yīng)用系統(tǒng)工作流程圖，應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括傳感標(biāo)簽、閱讀器以及數(shù)據(jù)庫中心。
具體實(shí)施例方式低功耗智能無線傳感標(biāo)簽外殼采用ABS工程塑料，具體安裝位置結(jié)構(gòu)圖示如圖1。 箱體600采用非金屬材質(zhì)(比如ABS工程塑料)作為箱體的材料。箱體700采用金屬材質(zhì) (比如不銹鋼，鐵，銅，鋁)作為箱體的材料。傳感標(biāo)簽100以內(nèi)置的方式放置于箱體600的內(nèi)部或者傳感標(biāo)簽100以外置的方式放于箱體700的外部。傳感標(biāo)簽外殼和箱體的連接采用黏貼的方式。非法打開監(jiān)測(cè)電路采用搭扣3的開關(guān)方式。低功耗智能無線傳感標(biāo)簽結(jié)構(gòu)圖示如圖2。無線傳感標(biāo)簽由無線射頻單芯片(SoC)l、智能傳感器2 (比如溫濕度智能傳感器21、加速度智能傳感器22等)、一非法打開監(jiān)測(cè)電路3、一實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路4、一無線喚醒電路5、一 ESD保護(hù)電路D1、一電池狀態(tài)指示電路D2、電池6、無線射頻單芯片(SoC)收發(fā)天線 7以及無線喚醒接收天線8組成。智能傳感器2、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路4和無線射頻單芯片(SoC) 1連接信號(hào)包括符合二線式串行總線方式(1 )信號(hào)SDA，SCL和集電極開路的中斷信號(hào)INT3。SDA是串行數(shù)據(jù)線。 SCL是串行時(shí)鐘線。非法打開監(jiān)測(cè)電路3和無線射頻單芯片(SoC)I連接信號(hào)為一外部中斷信號(hào)線INTl。打開監(jiān)測(cè)電路3的信號(hào)線INTl具有ESD保護(hù)功能。一 ESD保護(hù)器件Dl連接 INTl信號(hào)線和電源地。無線喚醒電路5與無線射頻單芯片(SoC)連接信號(hào)為一外部中斷信號(hào)線INT2。電池6提供無線傳感標(biāo)簽電源。電池為一鈕扣電池(CR3032，標(biāo)稱電壓為3V，容量為550mAH)。電池欠壓電路指示D2為一 LED指示燈，與無線射頻單芯片(SoC)連接信號(hào)為一數(shù)字輸出端口。當(dāng)電池處于欠壓狀態(tài)時(shí)，數(shù)字輸出端口為高電平，指示燈亮。無線射頻單芯片(SoC)具有收發(fā)天線7。無線喚醒電路具有接收天線8。無線射頻單芯片(SoC)I內(nèi)部包括射頻收發(fā)器、微處理器和非易失性存儲(chǔ)器。射頻收發(fā)器工作于2. 4GHz ISM頻段。其空中數(shù)據(jù)傳輸速率為2501ibpS、IMbps或者2Mbps。無線射頻單芯片還具有加密功能、防碰撞功能以及靈活的輸入輸出接口(10 口)。無線射頻單芯片具有電源管理功能(包括工作模式和休眠模式)。無線射頻單芯片處于休眠模式時(shí)，消耗電流在微安級(jí)。從休眠模式到工作模式可由外部中斷信號(hào)觸發(fā)喚醒。智能傳感器2結(jié)構(gòu)示圖如圖3。該智能傳感器2由敏感元件201、模擬信號(hào)處理電路202、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(ADC) 203、數(shù)字信號(hào)處理電路204、接口電路205、內(nèi)部振蕩器 206、時(shí)鐘電路207以及儲(chǔ)存器208組成。敏感元件201感知外界某一物理量變化，比如溫度、濕度、光照、加速度、流量或者二氧化碳等，然后把外界物理變化量轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的電壓或者電流的變化量。模擬信號(hào)處理電路202進(jìn)行電流到電壓轉(zhuǎn)化以及進(jìn)行電壓信號(hào)的放大， 使得輸入電壓信號(hào)符合ADC的動(dòng)態(tài)范圍。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路203完成模擬信號(hào)的數(shù)字化過程。數(shù)字信號(hào)處理電路204完成濾波、校正、補(bǔ)償?shù)裙δ?。接口電?05信號(hào)有二線串行總線SDA、SCL以及中斷INT3。這些信號(hào)線和無線射頻單芯片(SoC)的SDA、SCL以及中斷 INT3相連接。內(nèi)部振蕩器206產(chǎn)生電壓控制震蕩信號(hào)。時(shí)鐘電路207對(duì)震蕩信號(hào)進(jìn)行整形和分頻，產(chǎn)生內(nèi)部基準(zhǔn)時(shí)鐘，作為ADC 203的時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)字模擬信號(hào)處理202的時(shí)鐘信號(hào)。儲(chǔ)存器208存儲(chǔ)了自身ID號(hào)，出廠日期，制造企業(yè)ID號(hào)，敏感元件類型等信息。智能傳感器2具有電源管理功能，具有休眠模式和工作模式兩種狀態(tài)且可自動(dòng)進(jìn)行切換。智能傳感器2具有環(huán)境物理量閾值設(shè)定功能以及超過閾值發(fā)出中斷功能。無線喚醒電路5如圖4所示。antp、antn為無線喚醒電路接收天線8的輸入端。 nl nlO為喚醒電路連接線的網(wǎng)表名。電容Cl C12為無極性電容。Dl D12為零偏置肖特基二極管。M為一超低功耗比較器。電容Cl 一端連接antp，另一端連接n3。電容C2 一端連接antp，另一端連接η2。電容C3—端連接antp，另一端連接nl。電容C4 一端連接 antp，另一端連接n4。電容C5 —端連接antp，另一端連接n5。電容C6 —端連接antp，另一端連接n6。電容C7—端連接antn，另一端連接n7。電容C8—端連接antn，另一端連接 n8。電容C9 一端連接antn，另一端連接n9。電容ClO —端連接antn，另一端連接nlO。電容Cll 一端連接antn，另一端連接Vp。電容C12 —端連接antn，另一端連接Vn。二極管Dl 陽極連接antn，陰極連接n3。二極管D2陽極連接η4，陰極連接antn。二極管D3陽極連接n3，陰極連接n7。二極管D4陽極連接η8，陰極連接η4。二極管D5陽極連接η7，陰極連接π2。二極管D6陽極連接η5，陰極連接η8。二極管D7陽極連接η2，陰極連接η9。二極管D8陽極連接nlO，陰極連接n5。二極管D9陽極連接η9，陰極連接nl。二極管DlO陽極連接n6，陰極連接nlO。二極管Dll陽極連接nl，陰極連接Vp。二極管D12陽極連接Vn， 陰極連接n6。比較器M的負(fù)輸入端連接Vp，正輸入端連接Vref，輸出端連接INT2。當(dāng)傳感標(biāo)簽進(jìn)入到閱讀器的激勵(lì)工作范圍(0 20米)，無線喚醒電路的接收天線感應(yīng)閱讀器發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)過差分三次倍壓整流濾波電路后，產(chǎn)生一直流電平(Vp)與預(yù)設(shè)的參考電壓 (Vref)進(jìn)行比較。當(dāng)直流電平大于參考電壓時(shí)，比較器輸出低電平信號(hào)(INT2)。此信號(hào)作為外部中斷信號(hào)喚醒處于休眠模式的微處理器，然后微處理器自動(dòng)切換到工作模式，并開始與閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。非法打開監(jiān)測(cè)電路如圖5所示。Rp為INTl信號(hào)線的上拉電阻。K為一開關(guān)。Rp 的一端連接電源VCC，另一端連接INT1。開關(guān)K 一端連接INT1，另一端連接電源地。開關(guān)可以采用任意形式的開關(guān)，比如搭扣形式的開關(guān)。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，INTl信號(hào)為高電平。此時(shí)微處理器不會(huì)發(fā)生非法打開外部中斷，也不會(huì)喚醒處于休眠模式的微處理器。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，信號(hào)變?yōu)榈碗娖?。如果此時(shí)微處理器處于休眠模式，則此外部中斷將喚醒微處理器，使之切換到工作模式，并進(jìn)行非法打開程序處理。如果微處理器處于工作狀態(tài)，則直接進(jìn)行非法打開程序處理。整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的工作流程如圖6所示。應(yīng)用系統(tǒng)由無線傳感標(biāo)簽100、帶有激勵(lì)功能的手持式閱讀器300或者固定式閱讀器400以及數(shù)據(jù)庫中心500組成。閱讀器數(shù)據(jù)庫中心的數(shù)據(jù)傳輸可以采用有線或者無線的方式。有線方式包括RS232、RS485、CAN總線接口或者Khernet接口。無線方式包括WiFi、Bluetooth或者GPRS方式。帶有傳感標(biāo)簽的智能包裝在包裝點(diǎn)，非法打開監(jiān)測(cè)開關(guān)閉合，閱讀器設(shè)置傳感標(biāo)簽的各種參數(shù)，比如時(shí)鐘、 智能傳感器閾值、傳感標(biāo)簽ID號(hào)等。傳感標(biāo)簽運(yùn)行初始化程序后，進(jìn)入休眠模式。在休眠模式時(shí)，整個(gè)傳感標(biāo)簽消耗電流一般為幾個(gè)微安。一節(jié)鈕扣電池(CR3023)可以支持大于3 年的待機(jī)時(shí)間。智能包裝在運(yùn)輸途中，各類智能傳感器以及非法打開電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外界環(huán)境物理量。當(dāng)外界環(huán)境物理量超過智能傳感器預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，智能傳感器發(fā)出外部中斷喚醒處于休眠模式的微處理器。微處理器自動(dòng)從休眠模式轉(zhuǎn)換到工作模式。微處理器讀取傳感器的數(shù)據(jù)信息以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間信息，并存入至非易失性存儲(chǔ)器中。然后傳感標(biāo)簽自動(dòng)從工作模式轉(zhuǎn)換到休眠模式。當(dāng)非法打開監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)到開關(guān)被打開后，此監(jiān)測(cè)電路發(fā)出外部中斷喚醒處于休眠模式的微處理器。微處理器自動(dòng)從休眠模式轉(zhuǎn)換到工作模式。微處理器記錄非法打開的次數(shù)信息以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間信息，并存入至非易失性存儲(chǔ)器中。然后傳感標(biāo)簽自動(dòng)從工作模式轉(zhuǎn)換到休眠模式。當(dāng)智能包裝到達(dá)交貨點(diǎn)時(shí)，傳感標(biāo)簽的無線喚醒電路感知閱讀器發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)。喚醒電路發(fā)出外部中斷喚醒處于休眠模式的微處理器。微處理器自動(dòng)從休眠模式轉(zhuǎn)換到工作模式。傳感標(biāo)簽和閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令交換。閱讀器讀取傳感標(biāo)簽的信息，然后通過有線或者無線的方式，把傳感標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
權(quán)利要求
1.一種用于智能包裝的超低功耗智能無線傳感標(biāo)簽，其特征在于包括一無線射頻單芯片、一種或者幾種組合的智能傳感器、一非法打開監(jiān)測(cè)電路、一實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、一無線喚醒電路、一 ESD保護(hù)電路、一電池狀態(tài)指示電路、電池以及天線；其中，所述無線射頻單芯片包括射頻收發(fā)器、微處理器以及非易失性存儲(chǔ)器；所述無線喚醒電路包括接收天線、差分三次倍壓整流電路、比較器；所述天線包括無線射頻單芯片的收發(fā)天線和無線喚醒電路的接收天線；當(dāng)智能無線傳感標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器工作距離范圍后，無線喚醒電路通過其接收天線感應(yīng)閱讀器發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)過差分三次倍壓整流產(chǎn)生一大于閾值電壓的直流電平來喚醒處于休眠模式的微處理器；無線傳感標(biāo)簽存儲(chǔ)的采集數(shù)據(jù)、時(shí)間信息以及傳感標(biāo)簽和閱讀器之間的指令信息通過射頻收發(fā)器進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信；通信完畢，無線傳感標(biāo)簽重新進(jìn)入休眠狀態(tài)；智能傳感器采集的數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)出一外部中斷信號(hào)喚醒處于休眠模式的微處理器，微處理器進(jìn)入工作模式并采集智能傳感器的數(shù)據(jù)以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間信息，存入到非易失性存儲(chǔ)器；當(dāng)非法打開監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)到智能包裝有非法開啟時(shí)，非法打開監(jiān)測(cè)電路發(fā)出一外部中斷信號(hào)喚醒處于休眠模式的微處理器，微處理器進(jìn)入工作模式并記錄此次非法開啟以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間信息，存入非易失性存儲(chǔ)器中。
2.權(quán)利要求1所述的無線傳感標(biāo)簽，其特征在于所述智能傳感器包括溫度智能傳感器、濕度智能傳感器、加速度智能傳感器、二氧化碳智能傳感器、光照智能傳感器或者流量智能傳感器；每個(gè)智能傳感器中包括敏感元件、模擬信號(hào)處理電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理電路和存儲(chǔ)器，還包括內(nèi)部振蕩器、時(shí)鐘電路、接口電路；某種智能傳感器的敏感元件能夠感知某一外部環(huán)境物理量變化，這些物理量包括溫度、濕度、加速度、二氧化碳、 光照或者流量；物理量的變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或電流信號(hào)變化；此電壓或電流依次經(jīng)過模擬信號(hào)處理電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理電路后，電壓或電流的變化轉(zhuǎn)換成智能傳感器采集的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中；如果采集的數(shù)據(jù)大于預(yù)先設(shè)定的閾值，智能傳感器將通過外部中斷的方式喚醒處于休眠模式的微處理器；微處理器通過二線式串行總線接口讀取智能傳感器采集的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在傳感標(biāo)簽的非易失性存儲(chǔ)器中；智能傳感器具有自身ID號(hào)，出廠日期，制造企業(yè)ID號(hào)，敏感元件類型等信息。
3.權(quán)利要求1所述的無線傳感標(biāo)簽，其特征在于當(dāng)無線傳感標(biāo)簽不在閱讀器的工作范圍時(shí)，無線傳感標(biāo)簽處于休眠狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感標(biāo)簽，其特征在于非法打開監(jiān)測(cè)電路由一開關(guān)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感標(biāo)簽，其特征在于所述閱讀器是手持式或者固定式閱讀器；閱讀器內(nèi)嵌無線射頻單芯片以及激勵(lì)器電路，激勵(lì)信號(hào)頻率為900MHz ；數(shù)據(jù)通信距離大于50米，激勵(lì)喚醒距離為0 20米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感標(biāo)簽，其特征在于傳感標(biāo)簽和閱讀器之間的數(shù)據(jù)通信的工作頻率為2. 4GHz,通信數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)置為2501ibpS、IMbps或2Mbps。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感標(biāo)簽，其特征在于無線傳感標(biāo)簽安裝采用內(nèi)置的形式或者外置的形式；所述內(nèi)置形式適用于箱體材質(zhì)為非金屬材質(zhì)，所述外置形式適用于箱體材料為金屬材質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明屬于智能包裝技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于智能包裝的超低功耗智能無線傳感標(biāo)簽。包括無線射頻單芯片、一種或者幾種組合的智能傳感器、非法打開監(jiān)測(cè)電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、無線喚醒電路、ESD保護(hù)電路、電池狀態(tài)指示電路、電池以及天線。無線射頻單芯片包括射頻收發(fā)器、微處理器以及非易失性存儲(chǔ)器。智能傳感器采集外部環(huán)境物理量的變化并轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，以外部中斷的方式喚醒休眠的微處理器，微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并存儲(chǔ)。非法打開監(jiān)測(cè)電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)智能包裝是否被非法開啟。微處理器讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路內(nèi)的時(shí)間信息來實(shí)時(shí)記錄智能傳感器采集數(shù)據(jù)的時(shí)間以及智能包裝被非法打開的時(shí)間。無線喚醒電路接收閱讀器發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)，并喚醒休眠的微處理器。本發(fā)明可以有效降低智能無線傳感標(biāo)簽的功耗，提高智能無線傳感標(biāo)簽的電池壽命。
文檔編號(hào)G06K19/077GK102222258SQ20111012856
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者龐智博, 沈美根, 鄭立榮 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)無錫研究院