基于RFID与无线通信的低功耗采集器系统

本帖最后由 yishunyi 于 2013-11-15 09:25 编辑

一、项目说明：物联网（The Internet of things）是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：       第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；
       第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网就是“物物相连的互联网”。
       在物联网应用中有三项关键技术：
       1）传感器技术，这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
       2）RFID(Radio FrequencyIdentification)标签也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
       3）嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。
       传感器依托网络和通信技术实现感知信息的传递和协同。传感器的网络技术分为两类：近距离通信和光与网络通信技术等。在近距离通信方面，目前应用较多的为免许可证的2.4GHz ISM频段的相关传感节点设备的应用，如Zigbee、wifi等。虽然这类设备都是低功耗设备，但是对于目前容量与体积都受到一定限制电池应用来说，此类设备的功耗还是相对过大，续航时间还不尽人意。加上传统RFID读卡器以及CPU的待机应用，其电流一般为80mA/5V，以及电源转换带来的损耗，实际消耗功率达500mW。而这些设备应用于手持式用途上，作为物联网应用的数据采集设备端，较高的功耗致使电池更换和充电频繁，给用户带来极大不便。
       基于上述情况，本团队提出了一种基于“安芯一号”SLH89F5162为主控芯片的低功耗手持式RFID读卡与无线信号发射的装置与方法，以检测区域内物体的靠近动作，从而激活休眠状态的CPU主控芯片与RFID芯片来检测卡与读卡操作，进而再激活无线收发射模块，通过调节各模块的工作状态与时间周期，达到降低功耗的目的。为了进一步降低功耗与区别于现有物联网协议体系，本设计应用了ISM 315M/433M频段的低功耗无线射频芯片，编写一套自组网的简化协议，在不失功能完整性的同时，力争将功耗降低为现有广泛Zigbee方案的1/10。本团队设计的基于“安芯一号”SLH89F5162为主控芯片的RFID读卡与无线收发射装置，只有在检测到物体靠近时才进入工作状态，平时则处于休眠状态，而平时的休眠平均功耗为250uA以内，以1000mAH的小体积低容量电池而言，可连续待机6个月，从而降低了电池的损耗，延长了电池的使用寿命，减少了电池充电或者更换所带来的工作量。同时，本设计提出碰撞检测、数据重发、本地存储以及数据再重发机制，保证了数据发送的完整性与可靠性，提高了数据的安全系数。本设计基于“安芯一号”SLH89F5162为主控芯片的低功耗手持式RFID读卡与无线信号发射方法的推广使用，对于推动典型物联网应用示范，带动物联网的产业发展具有重大意义。
二、时间安排：
1）2013.11.20-2013.11.23 电路原理图设计与PCB设计；
2）2013.11.24-2013.11.30 电路板焊接以及调试；
3）2013.11.24-2013.11.30 通信协议制定；
4）2013.12.01-2013.12.10 编写相应程序代码；
5）2013.12.11-2013.12.20 基本功能测试，包括RFID读写距离、无线通信距离、待机功耗、正常工作功耗、待机时长等测试；
6）2013.12.21-2013.12.30 修改原理图与PCB中不合理的设计，完善电路板设计与代码程序设计；
7）2014.01.01-2014.01.03  完成最后的功能测试；
8）2014.01.04 作品提交。