一種高效低功耗的電子標(biāo)簽及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效低功耗的電子標(biāo)簽，包括MCU控制單元以及分別與MCU控制單元連接的電源、低頻信號收發(fā)模塊、高頻信號收發(fā)模塊，低頻信號收發(fā)模塊連接有低頻天線，高頻信號收發(fā)模塊連接有高頻天線。還公開了一種高效低功耗的電子標(biāo)簽系統(tǒng)。本發(fā)明通過采用將一個低頻信號收發(fā)模塊和一個高頻信號收發(fā)模塊相結(jié)合的電子標(biāo)簽，低頻信號收發(fā)模塊具有喚醒功能，高頻信號收發(fā)模塊具有遠(yuǎn)距離通信功能，兩者結(jié)合不僅具有遠(yuǎn)距離通信功能，而且功耗低，更節(jié)省資源。
【專利說明】一種高效低功耗的電子標(biāo)簽及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子標(biāo)簽，特別是一種高效低功耗的電子標(biāo)簽及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]RFID技術(shù)的出現(xiàn)使得包括電子信息產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)在生產(chǎn)過程管理、物流管理、云跟蹤、物料運輸和分銷零售等多個領(lǐng)域的效果大大提高，與目前廣泛應(yīng)用的條形碼技術(shù)相比，電子標(biāo)簽除了可以省去人工操作，還具防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢；另外，由于電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)可以加密，存儲數(shù)據(jù)容量大，而存儲信息可以更改，因為它比條形碼的應(yīng)用范圍更廣泛，使用起來也更方便。
[0003]現(xiàn)在我們眾所周知的物流公司使用的電子標(biāo)簽主要是13.56MHZ、915MHZ、2.4GHZ等頻段，是可以達(dá)到標(biāo)記包裹的目地，但是效果不理想，在功耗上面消耗較大，并且，當(dāng)路況出現(xiàn)異常，如堵車、下雪等惡劣天氣的情況下導(dǎo)致包裹遲遲未達(dá)基站，則包裹就無法將信息實時傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，導(dǎo)致實時性缺失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于:提供一種高效低功耗的電子標(biāo)簽及系統(tǒng)，不僅具有遠(yuǎn)距離通信功能，而且功耗低，更節(jié)省資源。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種高效低功耗的電子標(biāo)簽，包括MCU控制單元以及分別與所述MCU控制單元連接的電源、低頻信號收發(fā)模塊、高頻信號收發(fā)模塊，所述低頻信號收發(fā)模塊連接有低頻天線，所述高頻信號收發(fā)模塊連接有高頻天線。
[0006]進(jìn)一步地，所述低頻信號收發(fā)模塊為125KHZ低頻信號收發(fā)模塊。
[0007]進(jìn)一步地，所述高頻信號收發(fā)模塊為433MHZ高頻信號收發(fā)模塊。
[0008]進(jìn)一步地，還包括與MCU控制單元連接的GPRS通信模塊、GPS模塊以及定時器。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提出了一種高效低功耗的電子標(biāo)簽系統(tǒng)，包括上述的高效低功耗的電子標(biāo)簽，還包括固定式基站、便攜式基站、遠(yuǎn)端服務(wù)器，所述固定式基站和便攜式基站均設(shè)有用于與低頻信號收發(fā)模塊進(jìn)行無線通信的低頻信號無線模塊以及用于與高頻信號收發(fā)模塊進(jìn)行無線通信的高頻信號無線模塊，所述遠(yuǎn)端服務(wù)器用于與GPRS通信模塊進(jìn)行無線通信；所述固定式基站設(shè)有上位機(jī)。
[0010]上述技術(shù)方案至少具有如下有益效果:相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過采用將一個低頻信號收發(fā)模塊和一個高頻信號收發(fā)模塊相結(jié)合的電子標(biāo)簽，低頻信號收發(fā)模塊具有喚醒功能，高頻信號收發(fā)模塊具有遠(yuǎn)距離通信功能，兩者結(jié)合不僅具有遠(yuǎn)距離通信功能，而且功耗低，更節(jié)省資源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明高效低功耗的電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖2是本發(fā)明高效低功耗的電子標(biāo)簽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖?！揪唧w實施方式】
[0013]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0014]實施例一
[0015]如圖1所示，本發(fā)明實施例的高效低功耗的電子標(biāo)簽包括MCU控制單元I以及分別與所述MCU控制單元I連接的電源2、低頻信號收發(fā)模塊3、高頻信號收發(fā)模塊4，低頻信號收發(fā)模塊3連接有低頻天線31，高頻信號收發(fā)模塊4連接有高頻天線41。
[0016]MCU控制單元I主要負(fù)責(zé)調(diào)度對應(yīng)的通信接口，完成電子標(biāo)簽的通信功能，并且實現(xiàn)功耗管理，達(dá)到低功耗的目的；電源2采用鋰電池作為電子標(biāo)簽的能源供應(yīng)，其內(nèi)部設(shè)有專業(yè)的鋰電池充放電電路、DC-DC切換電路、短路保護(hù)電路、過流過載保護(hù)電路；低頻信號收發(fā)模塊3為125KHZ低頻信號收發(fā)模塊，具備3通道監(jiān)聽、可調(diào)節(jié)通信距離并且能識別通信源的距離、實現(xiàn)125KHZ頻率載波發(fā)送及監(jiān)聽接收功能，低頻天線31可以實現(xiàn)將125KHZ頻率載波發(fā)送到空中及接收125KHZ頻率信號，因此，低頻信號收發(fā)模塊3主要功能是實現(xiàn)與激活源之間的低頻信號交互并且作身份識別，一旦身份識別成功，則喚醒MCU控制單元1，具有可控距離通信，防止標(biāo)簽誤激活以及低功耗等優(yōu)點；高頻信號收發(fā)模塊4為433MHZ高頻信號收發(fā)模塊，具備遠(yuǎn)距離、高速率通信、實現(xiàn)433MHZ高頻信號編碼發(fā)送及接收的功能，高頻天線41將433MHZ高頻信號通過載波發(fā)送到空中并傳遞到激活源處，接收激活源處發(fā)送的433MHZ高頻載波，因此，高頻信號收發(fā)模塊4主要實現(xiàn)與激活源之間的高頻通信，具有通信距離遠(yuǎn)、傳輸速率高、穿透能力強(qiáng)等優(yōu)點。
[0017]工作時，GPRS超遠(yuǎn)距離通信、GPS獲取實時地理信息、MCU控制單元協(xié)調(diào)各個模塊的工作，首先，MCU控制單元I初始化125KHZ低頻信號收發(fā)模塊，設(shè)置為3通道監(jiān)控低頻信號，然后MCU控制單元I進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待收到激活源的低頻信號；當(dāng)MCU控制單元I收到了激活源的低頻125KHZ信號，MCU控制單元I則判斷低頻125KHZ信號的身份識別碼，判斷是否為合法的激活信號，如果低頻信號合法，則激活電子標(biāo)簽，如果不合法，則繼續(xù)休眠等待下一次低頻信號；當(dāng)電子標(biāo)簽被激活后，則MCU控制單元I關(guān)閉低頻信號收發(fā)模塊3，啟動高頻信號收發(fā)模塊4，并且將標(biāo)簽的本地信息通過433MHZ高頻載波傳遞給激活源；當(dāng)電子標(biāo)簽的信息已經(jīng)上報完畢后，則關(guān)閉高頻信號收發(fā)模塊4、開啟低頻信號收發(fā)模塊3，然后MCU控制單元I進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次的低頻喚醒或定時器7喚醒。
[0018]本發(fā)明將433MHZ頻段和125KHZ頻段結(jié)合起來，用低頻段的電子標(biāo)簽來喚醒高頻段的收發(fā)器來工作，比一般的單頻段的電子標(biāo)簽通信能力更強(qiáng)；用低頻段來喚醒高頻段的收發(fā)器來工作，在不工作的時候，433MHZ頻段是出于休眠狀態(tài)，做同樣的工作，要比傳統(tǒng)的電子標(biāo)簽功耗要低；用低頻段喚醒器來喚醒高頻段收發(fā)器來工作，由于125KHZ頻段主要起著喚醒的作用，功耗比較低，它的通信距離要比傳統(tǒng)的電子標(biāo)簽更遠(yuǎn)。
[0019]實施例二
[0020]本實施例與實施例一的不同之處在于，還包括與MCU控制單元I連接的GPRS通信模塊5、GPS模塊6以及定時器7。GPRS通信模塊5具有超遠(yuǎn)距離通信功能，通信渠道采用與手機(jī)頻率相同的GPRS方式，只要有信號基站的地方，就可以通信，GPRS通信模塊5主要實現(xiàn)標(biāo)簽在長時間內(nèi)沒有遇到激活源的情況下，通過GPRS方式將標(biāo)簽信息傳遞給遠(yuǎn)端后臺服務(wù)器的功能，具有超遠(yuǎn)通信距離、并且解決了標(biāo)簽過長時間沒有遇到激活源無法實時上傳本地信息的困擾，可以讓標(biāo)簽實時傳輸信息無需等待激活源；GPS模塊6主要功能是獲取當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度緯度等地理信息，實現(xiàn)了標(biāo)簽地理位置監(jiān)控功能。
[0021]工作時，MCU控制單元I初始化低頻信號收發(fā)模塊，設(shè)置為3通道監(jiān)控低頻信號，并且啟動定時器7，然后MCU控制單元I進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待收到激活源的低頻信號或者是定時器7溢出信號；當(dāng)MCU控制單元I收到了激活源的低頻125KHZ信號，MCU控制單元I則判斷低頻125KHZ信號的身份識別碼，判斷是否為合法的激活信號，如果低頻信號合法，則激活電子標(biāo)簽，如果不合法，則繼續(xù)休眠等待下一次低頻信號；當(dāng)電子標(biāo)簽被激活后，則MCU控制單元I關(guān)閉低頻信號收發(fā)模塊3，關(guān)閉定時器7、啟動高頻信號收發(fā)模塊4，并且將標(biāo)簽的本地信息通過433MHZ高頻載波傳遞給激活源；當(dāng)電子標(biāo)簽的信息已經(jīng)上報完畢后，則關(guān)閉高頻信號收發(fā)模塊4、開啟低頻信號收發(fā)模塊3、重新設(shè)置并啟動定時器7，然后MCU控制單元I進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次的低頻喚醒或定時器7喚醒；當(dāng)電子標(biāo)簽在長時間內(nèi)沒有遇到激活源，定時器7計時已到，則定時器7喚醒MCU控制單元I ;當(dāng)MCU控制單元I被定時器7喚醒后，則關(guān)閉低頻信號收發(fā)模塊3，啟動GPRS通信模塊5和GPS模塊6，獲取電子標(biāo)簽當(dāng)時的地理信息經(jīng)度緯度、然后通過GPRS通信模塊5將對應(yīng)的標(biāo)簽信息及地理信息傳遞到遠(yuǎn)程后臺服務(wù)器；最后，關(guān)閉GPRS通信模塊5和GPS模塊6、并且開啟低頻信號收發(fā)模塊3、重新設(shè)置并啟動定時器7，然后MCU控制單元I進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次低頻喚醒或定時器7喚醒。
[0022]實施例三
[0023]如圖2所示，本發(fā)明實施例的高效低功耗的電子標(biāo)簽系統(tǒng)，包括上述的高效低功耗的電子標(biāo)簽，還包括固定式基站8、便攜式基站9、遠(yuǎn)端服務(wù)器10，所述固定式基站8和便攜式基站9均設(shè)有用于與低頻信號收發(fā)模塊3進(jìn)行無線通信的低頻信號無線模塊11、用于與高頻信號收發(fā)模塊4進(jìn)行無線通信的高頻信號無線模塊12，所述遠(yuǎn)端服務(wù)器10用于與GPRS通信模塊5進(jìn)行無線通信；所述固定式基站8設(shè)有上位機(jī)81。
[0024]便攜式基站9是可攜帶的基站，用于搜索電子標(biāo)簽，便攜式基站9通過USB轉(zhuǎn)RS232和其他設(shè)備通信，波特率為115200、8位數(shù)據(jù)位、I位停止位、無奇偶校驗、無流控。
[0025]固定式基站8采用TCP傳輸方式，其本身作為客戶端，所以電子標(biāo)簽在和固定式基站8通信前，需要先配置一下電腦的網(wǎng)卡信息，在配置好網(wǎng)卡信息之后，使用網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手進(jìn)行配置，并且建立TCP服務(wù)器，TCP服務(wù)器建立完畢后，對固定式基站8上電，并且插好網(wǎng)線(接線上電步驟可以在服務(wù)器建立前執(zhí)行)，即可進(jìn)行通信。
[0026]上位機(jī)81是可以直接發(fā)出操控命令的個人計算機(jī)；遠(yuǎn)端服務(wù)器10是可以通過GPRS通信模塊5搜索到電子標(biāo)簽信號的服務(wù)器。
[0027]電子標(biāo)簽在使用過程中，可處于以下幾種狀態(tài):
[0028]休眠狀態(tài):電子標(biāo)簽只有125KHZ低頻信號收發(fā)模塊及定時器7處于工作狀態(tài)，其余電路均處于休眠狀態(tài)，休眠狀態(tài)的功耗低至5uA，電子標(biāo)簽絕大部分時間處于休眠狀態(tài)；125KHZ低頻信號收發(fā)模塊被激活的狀態(tài):電子標(biāo)簽只有125KHZ低頻信號收發(fā)模塊及MCU控制單元I處于工作狀態(tài)，其余電路均處于休眠狀態(tài)，功耗為100uA，此狀態(tài)持續(xù)時間約為3秒；433MHZ高頻信號收發(fā)模塊處于通信的狀態(tài):電子標(biāo)簽只有高頻433MHZ高頻信號收發(fā)模塊以及MCU控制單元I處于工作狀態(tài)，其余電路均處于休眠狀態(tài)，功耗為30mA，此狀態(tài)持續(xù)時間約為3秒；定時器7被激活的狀態(tài):電子標(biāo)簽只有MCU控制單元I處于工作狀態(tài)，功耗低至luA，此狀態(tài)持續(xù)時間為I秒；GPRS通信模塊5、GPS模塊6處于通信的狀態(tài):電子標(biāo)簽只有GPS、GPRS電路、MCU處于工作狀態(tài)，其余電路均處于休眠狀態(tài)，功耗為200mA，此狀態(tài)持續(xù)時間約為60秒。
[0029]綜上，基于以上功耗，假設(shè)電子標(biāo)簽一天遇到10個激活源，平均2.4小時遇到一個激活源，被激活源喚醒10次，假設(shè)當(dāng)中有較長時間沒有遇到激活源，則被定時器7激活2次?；谝陨锨闆r，電子標(biāo)簽一共經(jīng)歷了 10次125KHZ激活狀態(tài)、10次433MHZ通信狀態(tài)，2次定時器7激活狀態(tài)、2次GPS、GPRS通信狀態(tài)，其一天的功耗可量化為以上統(tǒng)計的狀態(tài)功耗的總和加上休眠時間的功耗，通過計算，我們可以得到電子標(biāo)簽一天的功耗約為:
[0030]125KHZ 激活狀態(tài)功耗:((3 X 10) / (60 X 60)) X 0.05=0.0004167mAh。
[0031]433MHZ 通信狀態(tài)功耗:((3 X 10) / (60 X 60)) X 30=0.25mAh。
[0032]定時器激活狀態(tài)功耗:((1X2)/(60X60))X0.01=5.56e_006mAh。
[0033]GPS\GPRS 通信狀態(tài)功耗:((60 X 2 ) / (60 X 60)) X 200=6.67mAh。
[0034]休眠狀態(tài)功耗:(86218/(60X60))X0.05=1.197472mAh。
[0035]電子標(biāo)簽一天的平均功耗為7.670 ImAh。
[0036]電子標(biāo)簽鋰電池的容量為IOOOmAh,則電子標(biāo)簽在滿電狀態(tài)下可以連續(xù)使用130.37小時，但是我們也知道現(xiàn)在市場上的電子標(biāo)簽鋰電池的容量一般為2000mAh，則我們的這款電子標(biāo)簽在鋰電池滿電狀態(tài)下就可以連續(xù)使用260.74小時。
[0037]以上所述是本發(fā)明的【具體實施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高效低功耗的電子標(biāo)簽，其特征在于，包括MCU控制單元(I)以及分別與所述MCU控制單元(I)連接的電源(2)、低頻信號收發(fā)模塊(3)、高頻信號收發(fā)模塊(4)，所述低頻信號收發(fā)模塊(3)連接有低頻天線(31)，所述高頻信號收發(fā)模塊(4)連接有高頻天線(41)。
2.如權(quán)利要求1所述的高效低功耗的電子標(biāo)簽，其特征在于，所述低頻信號收發(fā)模塊(3)為125KHZ低頻信號收發(fā)模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的高效低功耗的電子標(biāo)簽，其特征在于，所述高頻信號收發(fā)模塊(4)為433MHZ高頻信號收發(fā)模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的高效低功耗的電子標(biāo)簽，其特征在于，還包括與MCU控制單元(I)連接的GPRS通信模塊(5 )、GPS模塊(6 )以及定時器(7 )。
5.一種高效低功耗的電子標(biāo)簽系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求4所述的高效低功耗的電子標(biāo)簽，還包括固定式基站(8)、便攜式基站(9)、遠(yuǎn)端服務(wù)器(10)，所述固定式基站(8)和便攜式基站(9)均設(shè)有用于與低頻信號收發(fā)模塊(3)進(jìn)行無線通信的低頻信號無線模塊(11)以及用于與高頻信號收發(fā)模塊(4)進(jìn)行無線通信的高頻信號無線模塊(12)，所述遠(yuǎn)端服務(wù)器(10 )用于與GPRS通信模塊(5 )進(jìn)行無線通信；所述固定式基站(8 )設(shè)有上位機(jī)(81)。
【文檔編號】G06K19/077GK103824108SQ201410053312
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】張亞軍, 梁杰, 歐陽俊 申請人:廣東華大集成技術(shù)有限責(zé)任公司