集成温度传感器的有源电子标签设计
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集成温度传感器的有源电子标签设计
集成温度传感器的有源电子标签设计
张欣露,吴勇,任健,刘智键
(中国矿业大学(北京)机电学院,北京100083)
摘
要:针对矿井下环境温度在线检测的要求,设计了一种集成了有源RFID射频识别芯片与温
度传感器的在线温度检测装置.简要论述了该有源电子标签的硬件结构和软件设计。该装置能够定时采集并无线传输井下工作面的温度值。测试结果表明,该装置携带方便、工作稳定可靠。
关键词:RFID;温度传感器;DSl8820;无线传输
中图分类号:TN98
文献标识码:A
Designofactive
ZHANG
(School
ofMechanical
Xin
RFID
Lu,WU
integratedtemperature
Yong,REN
sensor
Jian,LIUZhiJian
of
Electronic&Information
Engineering,ChinaUniversity
Mining&Technology,Beijing100083,China)
dectectiondevice
are
Abstract:Inviewoftherequestoftheenvironmenttemperatureon-linedetectionunderthemine,aon-linethatintegratetheactiveRFIDandtemperature
Sensor
isintroduced.And
theactiveRFIDhardwareandsoftwaredesign
theunderground
discussed
that
briefly.ThedeviceCanperformregularlycollectionanddeviceiseasy
to
wirelessofthetemperaturein
face.Testsshowthe
carry,stableandreliable
to
perform.
Keywords:RFID;temperaturesensor;DSl8820;wirelesstransmission
射频识别RFID(Radio
Frequency
Identification)技术
1系统的硬件结构及工作过程
在硬件结构上,集成温度传感器的有源电子标签主要由无线射频模块、天线、微控制器(MCU)、传感器、电源模块组成。其硬件结构图如图l所示。
是近年来开始兴起并逐渐走向成熟的一种自动识别技术。该技术以非接触式、存储容量大、识别速度快、距离远、可多卡识别等优点而得到了越来越广泛的应用【11。随着RFID技术成熟与RFID标签成本的下降。逐步呈现一些具有实际应用价值的发展趋势.其中之一是RFID与温度传感器相结合121。目前在矿井生产安全监测监控系统中,普遍是用电缆线传输采集到的温度值,而电缆线很容易被拉脱、拉断、擦破,从而引起电火花触发瓦斯而引发矿难。把温度传感器与RFID技术结合起来,不仅可以进行自动识别,而且可以形成一种串行数据采集无线传输的方式,使得整个检测装置体积很小.并且省去了大量的布线工作。该装置可以安装在矿工的头盔上。利于实时监测,减少了实际测温中的干扰,使其可靠性及精度有了很大的提高131。
本文从硬件结构和软件结构两方面阐述了集成温度传感器有源电子标签的研发设计,该有源电子标签通过调试,能够稳定可靠地检测到温度值,并且进行无线通信。
图l有源电子标签硬件组成
当电子标签上电后,首先对无线射频模块及传感器进行初始化,完成射频芯片中的射频收发器的收发地址、收发频率、发射功率、无线传输速率、无线收发模式以及CRC校验的长度和有效数据长度等信息的设置。然后微控制器把传感器定时采集到的数据通过通信接
《微型机与应用》2010年第3期欢迎网上投稿WWW.pcachina.com
29
集成温度传感器的有源电子标签设计
IS.21
口发送给射频芯片,射频芯片再通过发射模式发送出去f41。1.1片上芯片CC2430
CC2430包含了1个高性能2.4GH2的直接序列扩频(DSss)射频收发器核心和1个工业级小巧高效的8051控制器,在单个芯片上整合了射频fRF)前端、内存和微控制器。它具有以下特点:(1)使用1个8位MCU(8051),具有32/64/128KB可编程Flash和8KB的RAM;(2)极高的接收灵敏度和抗干扰性能;(3)具备在各种供电方式下的数据保持能力;(4)只需极少的外接元件;(5)电流消耗小(当微控制器内核运行在
32MHz时,Rx为27mA.Tx为25
vDD
mA),特别适合要求电池寿命非常长的应用LsI场合。
1.2温度传感器DSl8820简介
DSl8820是DALLAS公司生产
的单线式数字温度传感器,它具有3引脚TO一92小封装体积,其不锈钢外壳封装形式可以防水防潮,适合恶劣的现场温度检测。其温度测量范围为一55。C~+125。C,可编程为9位,12位A/D转换精度,测温分辨率可达
0.0625℃…。其内部结构图如图2所示。
存储器和控制器
一
,
图3
7
DSl8820与CC2430的硬件接口连接图
2.2
DSl8820的工作时序及软件流程
DSl8820单线通信功能是分时完成的,它有严格的
时隙概念,因此,系统对DSl8820的各种操作必须按协议进行。其采集程序流程图如图5所示。2.3测温结果
)标签的ID号,ID号由64
一漏席灵敏元件匕J循{舅斛悖照啊J埔雠MⅨ自t
1
CC'243ffl刃始化
初始化DSl8820
,
一一
弋7
64位ROM
I
★。Ⅷ。
上
专
l∑
电
源检测
和
两述j爱存存储器
上
7l
IL
0
发跳过ROM命令COt
单线接口
8位CRC
=一高温触发器TH
一配置寄存器l
设置主时钟晶振、射频能鼍、输入输{f{口、初始化串u、初始化简单的数据包装协议
0
发温度转换命令44H
生成器
1.
温度传感器
件连接非常简单,如图
DSl与B蒜2接C的设计0
玄,^,●r如一
j
等待转换
1
8</划断是发送模式?、—_]与芯片的硬
所示。由于它将地址
进入发送模式
\/
“
』-
进入接收模式
线、数据线和控制线合为一根双向串行传输
号到‘
』
三:=易3i磊j芸孑毛。襄:“…¨““一”。“…
2系统的软件结构
^J
的信号线.可以单独辐制.因此只需占用
发跳过ROM命令CCH
l
调用测温函数
i
调用接收函数
0
发数据读取命令BEH
■
色1柔萎霉蓑罴主要由主程序、初始化-T-程
序、数据采集子程序、无线通信子程序、串口通信子程序5部分组成。其中的无线通信子程序分为发送模式和接收模式,系统工作流程图如图4所示。
30
i
Jr
按协议将标签ID号、测温值打包发送
图4
lJr
调用串口甬数发送
到PC机显尔
读存储器将数据存入
缓冲区
上
数据处理
系统工作流程图图5温度采集程序流程图
(下转第34页)
《微型机与应用》2010年第3期
集成温度传感器的有源电子标签设计
系统整体效率较高。
本文将压缩支付和批处理支付的思想融入到压缩型电子现金系统中,给出了运用这种思想的可靠电子现金方案,基于CL签名构建了一种安全高效的可分电子现金系统。但是,CL签名不支持并发签名,所以,提款协议必须按序进行。目前,在安全的压缩型电子现金系统中,设计并行取款的新型系统是下一步研究方向。参考文献【1】
NAKANISHIable
T,SHl0TA
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【14】IJYSYANSKAYA
Pseudonym
A,
RWEST
R
L,SAHAI
in
A,et
a1.
D.Trustee-based
the
making
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systems.In
SelectedAreas
Cryptography[J】,
anonymous
cashand
LectureNotesin
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Science,1999(1758):184-199.(收稿日期:2009一09一06)
anonymouschange【C】.In
Sixth
Annual
ACM-SIAMfor
SODA’95,Proceedingsof
Symposium
and
on
Discrete
Algo-
作者简介:
岳璐,女,1985年生,硕士研究生,主要研究方向:信息安全。
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Industrial
Applied
Mathematics,
【6】
CAMENISCHCompact302-321.
J,HOHENBERGERS,I。YSYANSKAYA
A
贾小珠,男,1963年生,教授,主要研究方向:信息安全.计算机辅助教育。
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e-cagh[J1.InEUROCRYPr,LNCS,2005(3494):
【7】CANARD
S,TRAOR’E
J.Onfaire-cashsystemsbased其应用。
(上接第30页)
位十六进制组成,可以通过软件SmartRF04Prog进行改写;(2-)实时采集到的温度信息。这两部分通过串口发送到上位机进行实时显示。
本系统软件编程采用单片机C51语言,在IAR
bedded
Workbench
Em.
UHFRFID
tags
forsupplychainapplications叨.IEEEJ.
Communications
Magazine,2004,4(8):l扯151.
【2】沈红伟,李力南,陈国华.集成温度传感器的超高频无
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的设计与实现【J】.仪表技术与传感器,2007(3):44—46.【4】付炜,马建国.2.4GHz射频识别中标签电路设计与实
现【J】.集成电路应用,2007(11):61—64.【5】美国德州仪器.Smart【6】Maxim.Datasheet
maxim2ic.corn.
RFCC2430
IDE编译环境下进行在线实时调试。
经过调试。本设计达到了预期的结果,发送端每隔
10min发送1次标签的ID号和温度采集数据。接收端
能够正确接收到数据并且通过串口通信发送到上位机进行实时显示。把温度传感器与RFID芯片结合起来只占很小的空间,满足了小型化、无线传输、实时监测的要求,其可靠性和精度也有了很大的提高,可应用于矿井生产安全监测监控系统中,也可以为易腐坏食品、药品和物流中任何其他对温度敏感的物品采集温度信息。为许多医药诊断试验和程序提供及时的数据。参考文献【l】GLIDDEN
34
R,BOCKORICK
C.Design
of
ultra.10w
cost
Peliminary(rev.I.01).2005.
for
DSl8820.[2009-08—271.http:Hwww.
(收稿日期:2009—09一04)
作者简介:
张欣露,女,1985年生,硕士研究生,研究方向:测试技术与智能化仪器。
《微型机与应用》2010年第3期
集成温度传感器的有源电子标签设计
集成温度传感器的有源电子标签设计
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
张欣露, 吴勇, 任健, 刘智键, ZHANG Xin Lu, WU Yong, REN Jian, LIU Zhi Jian中国矿业大学(北京)机电学院,北京,100083微型机与应用
MICROCOMPUTER & ITS APPLICATIONS2010,29(3)
参考文献(6条)
1.GLIDDEN R.BOCKORICK C Design of ultra-low cost UHF RFID tags for supply chain applications 2004(8)2.沈红伟.李力南.陈国华 集成温度传感器的超高频无源电子标签芯片设计[期刊论文]-微电子学与计算机 2008(4)3.娄朴根.宋文爱 矿井下实时温度监测和无线传输系统的设计与实现[期刊论文]-仪表技术与传感器 2007(3)4.付炜.马建国 2.4 GHz射频识别中标签电路设计与实现 2007(11)5.美国德州仪器.Smart RF CC2430 Peliminary(rev.1.01).20056.Maxim Datasheet for DS18B20 2009
本文链接:/Periodical_wxjyyy201003010.aspx
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