一種高效低功耗的電子標簽的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高效低功耗的電子標簽，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。本實用新型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)模塊相結合的電子標簽，低頻信號收發(fā)模塊具有喚醒功能，高頻信號收發(fā)模塊具有遠距離通信功能，兩者結合不僅具有遠距離通信功能，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簽

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電子標簽，特別是一種高效低功耗的電子標簽。

【背景技術】
[0002]RFID技術的出現(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域的效果大大提高，與目前廣泛應用的條形碼技術相比，電子標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、讀取距離遠等優(yōu)勢；另外，由于電子標簽上的數(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簽主要是13.56MHZ、915MHZ、2.4GHZ等頻段，是可以達到標記包裹的目地，但是效果不理想，在功耗上面消耗大，并且，當路況出現(xiàn)異常，如堵車、下雪等惡劣天氣的情況下導致包裹遲遲未達基站，則包裹就無法將信息實時傳輸?shù)胶笈_服務器，導致實時性缺失。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于:提供一種高效低功耗的電子標簽，不僅具有遠距離通信功能，而且功耗低，更節(jié)省資源。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提出了一種高效低功耗的電子標簽，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，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。
[0006]進一步地，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]上述技術方案至少具有如下有益效果:相對現(xiàn)有技術，本實用新型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)模塊相結合的電子標簽，低頻信號收發(fā)模塊具有喚醒功能，高頻信號收發(fā)模塊具有遠距離通信功能，兩者結合不僅具有遠距離通信功能，而且功耗低，更節(jié)省資源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型高效低功耗的電子標簽的結構框圖。

【具體實施方式】
[0010]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。下面結合附圖對本實用新型做進一步描述。
[0011]實施例一
[0012]如圖1所示，本實用新型實施例的高效低功耗的電子標簽包括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，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。
[0013]MCU控制單元I主要負責調(diào)度對應的通信接口，完成電子標簽的通信功能，并且實現(xiàn)功耗管理，達到低功耗目的；電源2采用鋰電池，作為電子標簽的能源供應部分，其內(nèi)部設有專業(yè)的鋰電池充放電電路、DC-DC切換電路、短路保護電路、過流過載保護電路；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，125KHZ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，433MHZ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、傳輸速率高、穿透能力強等優(yōu)點。
[0014]工作時，MCU控制單元I初始化低頻信號收發(fā)模塊3，設置為3通道監(jiān)控低頻信號，然后MCU控制單元I進入休眠狀態(tài)，等待收到激活源的低頻信號；當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，則激活電子標簽，如果不合法，則繼續(xù)休眠等待下一次低頻信號；當電子標簽被激活后，則MCU控制單元I關閉低頻信號收發(fā)模塊3，啟動高頻信號收發(fā)模塊4，并且將標簽的本地信息通過433MHZ高頻載波傳遞給激活源；當電子標簽的信息已經(jīng)上報完畢后，則關閉高頻信號收發(fā)模塊4、開啟低頻信號收發(fā)模塊3，然后MCU控制單元I進入休眠狀態(tài)，等待下一次的低頻喚醒或定時器7喚醒。
[0015]本發(fā)明將433MHZ頻段和125KHZ頻段結合起來，用低頻段的電子標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簽通信能力更強；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)的電子標簽更遠。
[0016]實施例二
[0017]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具有超遠距離通信功能，通信渠道采用與手機頻率相同的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方式將標簽信息傳遞給遠端后臺服務器的功能，具有超遠通信距離、并且解決了標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?shù)氐慕?jīng)度緯度等地理信息，實現(xiàn)了標簽地理位置監(jiān)控功能。
[0018]工作時，GPRS超遠距離通信、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初始化低頻信號收發(fā)模塊3，設置為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，則激活電子標簽，如果不合法，則繼續(xù)休眠等待下一次低頻信號；當電子標簽被激活后，則MCU控制單元I關閉低頻信號收發(fā)模塊3，關閉定時器7、啟動高頻信號收發(fā)模塊4，并且將標簽的本地信息通過433MHZ高頻載波傳遞給激活源；當電子標簽的信息已經(jīng)上報完畢后，則關閉高頻信號收發(fā)模塊4、開啟低頻信號收發(fā)模塊3、重新設置并啟動定時器7，然后MCU控制單元I進入休眠狀態(tài)，等待下一次的低頻喚醒或定時器7喚醒；當電子標簽在長時間內(nèi)沒有遇到激活源，定時器?計時已到，則定時器7喚醒MCU控制單元I ;當MCU控制單元I被定時器7喚醒后，則關閉低頻信號收發(fā)模塊3，啟動GPRS通信模塊5和GPS模塊6，獲取電子標簽當時的地理信息經(jīng)度緯度、然后通過GPRS通信模塊5將對應的標簽信息及地理信息傳遞到遠程后臺服務器；最后，關閉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、重新設置并啟動定時器7，然后MCU控制單元I進入休眠狀態(tài)，等待下一次低頻喚醒或定時器7喚醒。
[0019]電子標簽在使用過程中，可處于以下幾種狀態(tài):
[0020]休眠狀態(tài):電子標簽只有低頻信號收發(fā)模塊3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，電子標簽絕大部分時間處于休眠狀態(tài)；低頻信號收發(fā)模塊3被激活的狀態(tài):電子標簽只有低頻信號收發(fā)模塊3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lOOuA，此狀態(tài)持續(xù)時間約為3秒；高頻信號收發(fā)模塊4處于通信的狀態(tài):電子標簽只有高頻信號收發(fā)模塊4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。
[0021]綜上，基于以上功耗，假設電子標簽一天遇到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，假設當中有較長時間沒有遇到激活源，則被定時器7激活2次。基于以上情況，電子標簽一共經(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簽一天的功耗約為:
[0022]125KHZ 激活狀態(tài)功耗:((3 X 10) / (60 X 60)) X 0.05 = 0.0004167mAho
[0023]433MHZ 通信狀態(tài)功耗:((3X10)/ (60 X 60)) X 30 = 0.25mAh。
[0024]定時器激活狀態(tài)功耗:((IX2)/(60X60)) X0.01 = 5.56e_006mAh。
[0025]GPS\GPRS 通信狀態(tài)功耗:((60 X 2) / (60 X 60)) X 200 = 6.67mAh。
[0026]休眠狀態(tài)功耗:(86218/(60X60))X0.05 = 1.197472mAh。
[0027]電子標簽一天的平均功耗為7.6701mAho
[0028]電子標簽鋰電池的容量為100mAh,則電子標簽在滿電狀態(tài)下可以連續(xù)使用130.37小時，但是我們也知道現(xiàn)在市場上的電子標簽鋰電池的容量一般為2000mAh，則我們的這款電子標簽在鋰電池滿電狀態(tài)下就可以連續(xù)使用260.74小時。
[0029]以上所述是本實用新型的【具體實施方式】，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種高效低功耗的電子標簽，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)，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)。
2.如權利要求1所述的高效低功耗的電子標簽，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.如權利要求1所述的高效低功耗的電子標簽，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。
【文檔編號】G06K19/077GK204044860SQ201420068412
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權日:2014年2月17日
【發(fā)明者】張亞軍, 梁杰, 歐陽俊 申請人:廣東華大集成技術有限責任公司