基于墨水屏的低功耗可视化RFID信息终端的制作方法

本发明属于RFID通信技术领域，特别涉及一种基于墨水屏的低功耗可视化RFID信息终端。

背景技术：

射频识别，RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。目前RFID技术广泛应用于图书馆，门禁系统，食品安全溯源等领域。

射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点，可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。

物流管理的本质是通过对物流全过程的管理，实现降低成本和提高服务水平两个目的。如何以正确的成本和正确的条件，去保证正确的客户在正确的时间和正确的地点，得到正确的产品，成为物流企业追求的最高目标。一般来说，企业存货的价值要占企业资产总额的25％左右，占企业流动资产的50％以上。所以物流管理工作的核心就是对供应链中存货的管理。在运输管理方面采用射频识别技术，只需要在货物的外包装上的安装电子标签，在运输检查站或中转站设置阅读器，就可以实现资产的可视化管理。与此同时，货主可以根据权限，访问在途可视化网页，了解货物的具体位置，这对提高物流企业的服务水平有着重要意义。

RFID技术中所衍生的产品大概有三大类：无源RFID产品、有源RFID产品、半有源RFID产品。无源RFID产品发展最早，也是发展最成熟，市场应用最广的产品。比如，公交卡、食堂餐卡、银行卡、宾馆门禁卡、二代身份证等，这个在我们的日常生活中随处可见，属于近距离接触式识别类。其产品的主要工作频率有低频125KHZ、高频13.56MHZ、超高频433MHZ，超高频915MHZ。有源RFID产品，是最近几年慢慢发展起来的，其远距离自动识别的特性，决定了其巨大的应用空间和市场潜质。在远距离自动识别领域，如智能监狱，智能医院，智能停车场，智能交通，智慧城市，智慧地球及物联网等领域有重大应用。有源RFID在这个领域异军突起，属于远距离自动识别类。产品主要工作频率有超高频433MHZ，微波2.45GHZ和5.8GHZ。介于有源RFID和无源RFID之间的半有源RFID产品，该产品集有源RFID和无源RFID的优势于一体，应用于门禁进出管理，人员精确定位，区域定位管理，周界管理，电子围栏及安防报警等领域。

随着RFID成本的降低以及RFID在屋子管理上凸显出的优势日益明显，许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别(积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份)。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。

但是，现代物资设备等管理系统中，普通有源标签普遍存在终端容量不足、不能查看物资内容、电池不可再充电等迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以高性能的STM32为核心控制器，使用CC2520+CC2591作为射频芯片，Eink电子墨水屏作为显示屏，能够显示出物资信息，交互性好，使用方便的基于墨水屏的低功耗可视化RFID信息终端。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于墨水屏的低功耗可视化RFID信息终端，包括控制器、射频模块、Eink电子墨水屏、按键模块、电源管理模块、温度传感器、SD卡和静态随机存储器SRAM，控制器分别与射频模块、Eink电子墨水屏、按键模块、电源管理模块、温度传感器、SD卡和静态随机存储器SRAM相连。

进一步地，所述电源管理模块包括电池和电压转换模块，电压转换模块分别与电池和市电相连，电池分别与控制器、射频模块、EINK电子墨水屏相连。

进一步地，所述控制器采用STM32F103ZD。

进一步地，所述射频模块采用技术成熟的CC2520+CC2591射频电路，射频模块采用德州仪器(TI)最新射频芯片2520，工作在24GHz免费频段，采用CC2591作为前端功率放大，传输距离可达700米，室外传输距离达1.5公里，可通过SPI接口与8位、16位或32位单片机相连。

CC2520+CC2591模块特点：

工作频段范围：2.4000～2.4835GHz；

数据速率可达250kbps

输出功率可编程控制(-24dBm～22dBm)；

高接收灵敏度(-90dBm)；

功耗：Rx：28.5mA；Tx：143.6mA@27dBm、137.8mA@22dBm；

可提供配套开发和演示套件。

进一步地，所述射频模块与控制器之间的通信遵循国军标GJB7377.2-2011协议。

进一步地，所述电压转换模块包括滤波整流电路、开关振荡电路、高频脉宽调制电压电路、低压整流滤波电路、取样电路、震荡和脉宽调制控制电路、稳压电路以及输出电路；滤波整流电路的输入与市电连接，滤波整流电路的输出与开关振荡电路连接，开关振荡电路的输出通过高频脉宽调制电压电路与低压整流滤波电路相连，低压整流滤波电路的输出分别与取样电路、稳压电路相连，稳压电路输出与输出电路连接，输出电路与电池相连；取样电路的输出与震荡和脉宽调制控制电路的相连，震荡和脉宽调制控制电路的输出与开关振荡电路连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出了以高性能的STM32为核心控制器，使用CC2520+CC2591作为射频芯片，Eink电子墨水屏作为显示屏，设计了一款低功耗可视化的RFID信息终端，能够显示出物资信息，交互性好，使用方便，满足现代生产管理发展的迫切需求；

2、采用断电可保持数据的Eink电子墨水屏作为显示屏，电子墨水屏显示采用电泳技术，电泳技术具有双稳定性，在电源被关闭之后，仍然能在显示器上将图像保留几天或几个月；并且视觉感官几乎完全和纸一样，又可以像我们常见的液晶显示屏一样不断转换刷新显示内容，既能降低终端的功耗，又能提高用户体验；

3、本发明的可以通过接入SD卡对终端容量进行扩充，通过电源管理模块对终端进行充电，延长RFID信息终端的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的RFID信息终端结构示意图；

图2为本发明的电压转换模块电路模块图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种基于墨水屏的低功耗可视化RFID信息终端，包括控制器、射频模块、Eink电子墨水屏、按键模块、电源管理模块、温度传感器、SD卡和静态随机存储器SRAM，控制器分别与射频模块、Eink电子墨水屏、按键模块、电源管理模块、温度传感器、SD卡和静态随机存储器SRAM相连。

本发明采用断电可保持数据的Eink电子墨水屏作为显示屏；Eink电子墨水屏，即电子墨水屏，是一种类似于纸张的电子显示屏，超低功耗；兼有纸的优点，如视觉感官几乎完全和纸一样，又可以像我们常见的液晶显示屏一样不断转换刷新显示内容。电子墨水屏显示采用电泳技术，电泳技术具有双稳定性，在电源被关闭之后，仍然能在显示器上将图像保留几天或几个月。

进一步地，所述电源管理模块包括电池和电压转换模块，电压转换模块分别与电池和市电相连，将市电电压转化为RFID信息终端电池可用的输入电压，为电池充电，电池分别与控制器、射频模块、EINK电子墨水屏相连，为其他模块供电。

进一步地，所述控制器采用STM32F103ZD，STM32F103ZD采用Cortex-M3内核，主频可达72MHz，并且具有低功耗、高性能等优点。

进一步地，所述射频模块采用技术成熟的CC2520+CC2591射频电路，射频模块采用德州仪器(TI)最新射频芯片2520，工作在24GHz免费频段，采用CC2591作为前端功率放大，传输距离可达700米，室外传输距离达1.5公里，可通过SPI接口与8位、16位或32位单片机相连。

CC2520+CC2591模块特点：

工作频段范围：2.4000～2.4835GHz；

数据速率可达250kbps

输出功率可编程控制(-24dBm～22dBm)；

高接收灵敏度(-90dBm)；

功耗：Rx：28.5mA；Tx：143.6mA@27dBm、137.8mA@22dBm；

可提供配套开发和演示套件。

进一步地，所述射频模块与控制器之间的通信遵循国军标GJB7377.2-2011协议。

如图2所示，本发明的电压转换模块包括滤波整流电路、开关振荡电路、高频脉宽调制电压电路、低压整流滤波电路、取样电路、震荡和脉宽调制控制电路、稳压电路以及输出电路；滤波整流电路的输入与市电连接，滤波整流电路的输出与开关振荡电路连接，开关振荡电路的输出通过高频脉宽调制电压电路与低压整流滤波电路相连，低压整流滤波电路的输出分别与取样电路、稳压电路相连，稳压电路输出与输出电路连接，输出电路与电池相连；取样电路的输出与震荡和脉宽调制控制电路的相连，震荡和脉宽调制控制电路的输出与开关振荡电路连接。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。