一种有源标签的制作方法

本实用新型属于技术领域，具体涉及一种有源标签。

背景技术：

电子标签是一种非接触式的自动识别技术，它通过RF信号来识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。电子标签的编码方式、存储及读写方式与传统标签(如条码)或手工标签不同，电子标签编码的存储是在集成电路上以只读或可读写格式存储；特别是读写方式，电子标签是用无线电子传输方式实现。RFID电子标签突出的技术特点是：可以识别单个的非常具体的物体，而不像条形码那样只能识别一类物体；可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读；存储的信息量很大；采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光或红外在材料介质的表面读取信息。

依据标签内部供电有无，RFID标签分为被动式、半被动式(也称作半主动式)、主动式三类。与被动式和半被动式不同的是，主动式标签本身具有内部电源供应，用以供应内部IC所需电源以产生对外的信号。一般来说，主动式标签拥有较长的读取距离和可容纳较大的内存容量可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。主动式与半被动式标签差异为；主动式标签可借由内部电力，随时主动发射内部标签的内存资料到读取器上。主动式标签又称为有源标签，内建电池，可利用自有电力在标签周围形成有效活动区，主动侦测周遭有无读取器发射的呼叫信号，并将自身的资料传送给读取器。

然而现有的有源标签普遍存在寿命不长、防盗功能弱和功能单一的缺陷。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种有源标签。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种有源标签，包括：

处理器，用于控制射频芯片的RF信号收发；

射频芯片，使用SPI协议与处理器通信连接由处理器控制，并向放大器发送差分RF信号，或接收来自放大器的差分RF信号；

放大器，用于将射频芯片的差分RF信号进行放大后通过RF天线发送出去，或接收来自RF天线的RF信号并发送至射频芯片；

RF天线，用于收发RF信号；

扩展接口，与处理器电连接，并插接有LED灯或/和蜂鸣器，以及传感器；

防盗按键，与处理器的中断控制端口电连接，并在安装有源标签时，将其固定在安装部位并保持常关状态，当发生拆卸动作时，处理器即会收到压差信号而发出报警，警示管理人员作出应对工作，管理员核查该拆卸动作时是管理人员正常的拆卸还是盗窃行为。

电源，为处理器、射频芯片、放大器、扩展接口和防盗按键供电。

通过射频芯片和处理器的协调工作，可借由内部电力，随时主动发射ID信息到阅读器，能实现超远距离传输和超低功耗，灵敏度高，使用寿命更长，一般情况下可使用2年以上，甚至达到更长时间。

有源标签的处理器处于睡眠模式，此时一直控制射频芯片监听唤醒信号，当阅读器发出唤醒信号将有源标签唤醒后，有源标签进入工作模式，阅读器继续发出查找信号，有源标签的处理器则直接通过LED灯或/和蜂鸣器直接作出应答，可应用于各个领域的物资查找功能。

应用于各个领域的物资查找功能，通过LED灯或/和蜂鸣器在物资查找过程中直接作出应答，实现直观快速的查找功能；其次，通过传感器的设置感应环境的变化，当环境的温度、湿度、光照、PM2.5、压力或烟雾发生变化时，及时上报给上一级管理设备作出相应处理。

通过防盗按键的设置实现防盗功能。发出报警的方式有两种，第一种是通过本地的LED灯或/和蜂鸣器，第二种是控制射频芯片向上一级管理设备发出报警RF信号。

作为优选，所述电源包括电池和电源转换模块。

电源转换模块包括将电池电压转换为3V电压的第一电源转换芯片，和将电池电压转换为3.3V的第二电源转换芯片。第一电源转换芯片的型号为MCP1700-3002T，第二电源转换芯片的型号为MCP1824T-3302E/OT。第二电源转换芯片的关断控制输入(低电平有效)端口与处理器的I/O端口连接。

作为优选，所述处理器为单片机。

作为优选，所述处理器的型号为PIC18F25K20-I/ML。PIC18F25K20-I/ML具有C编译器优化架构、灵活的振荡器结构、无需外部组件、特殊微控制器、极低功耗管理、模拟功能等特点。

作为优选，所述射频芯片及其外围电路构成射频最小系统，所述射频芯片的型号为CYRF693640LFXC。CYRF693640LFXC增加工作电压范围，降低供电电流，所有工作模式，更高的数据速率选项，更少的晶振启动，合成器稳定和链路周转时间短。

作为优选，所述放大器为低噪声功率放大器。放大器使RF信号更加优质，实现超远距离传输。

作为优选，所述放大器的型号为SE2611T。

放大器的WLAN发送端口和WLAN接收端口与射频芯片的差分RF信号接收端口、差分RF信号发送端口和RF参考电压输出端口电连接。

作为优选，所述扩展接口包括一个用于插接LED灯或/和蜂鸣器的第一扩展接口以及一个以上用于插接传感器第二扩展接口。

作为优选，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器、CO2传感器、压力传感器、烟雾传感器的一种或多种。用于感应环境的变化，当环境的温度、湿度、光照、PM2.5、CO2、压力或烟雾发生变化时，及时上报给上一级管理设备作出相应处理。

作为优选，所述有源标签还包括与放大器连接并由处理器控制的单路反相器，单路反相器通过输入高电平时输出低电平、输入低电平时输出高电平来切换放大器的收发工作。具体是：放大器的接收天线开关控制端口和LNA使能端口连接单路反相器的Y端口，放大器的供电使能端口和发送天线开关控制端口连接单路反相器的A端口，射频芯片的T/R开关或GPIO的控制信号端口与单路反相器的A端口连接。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型可借由内部电力，随时主动发射ID信息到阅读器，具有超远距离传输和超低功耗、灵敏度高、使用寿命更长等特点一般情况下可使用2年以上，甚至达到更长时间。

2、本实用新型应用于各个领域的物资查找功能，通过LED灯或/和蜂鸣器在物资查找过程中直接作出应答，实现直观快速的查找功能；其次，通过传感器的设置感应环境的变化，当环境的温度、湿度、光照、PM2.5、压力或烟雾发生变化时，及时上报给上一级管理设备作出相应处理。

3、本实用新型通过防盗按键的设置实现防盗功能。

4、本实用新型结构简单，成本低廉，非常适合大规模推广使用。

附图说明

图1是本实用新型-实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例：

如图1所示，本实施例的一种有源标签，包括电池、电源转换模块、射频芯片U4、放大器U7、RF天线和处理器U3。

首先，电源转换模块包括将电池电压转换为3V电压的第一电源转换芯片U1，和将电池电压转换为3.3V的第二电源转换芯片U2。

本实施例中，第一电源转换芯片U1的型号为MCP1700-3002T，第二电源转换芯片U2的型号为MCP1824T-3302E/OT。第二电源转换芯片U2的关断控制输入(低电平有效)端口与处理器U3的I/O端口连接。

本实施例中，射频芯片U4及其外围电路构成射频最小系统，射频芯片U4的型号为CYRF693640LFXC。

CYRF693640LFXC具有如下特征：

1、2.4GHz直接序列扩频(DSSS)无线电收发器。频段(2.400GHz-2.483GHz)，21mA工作电流(发射@-5dBm)，发射功率高达+4dBm，接收灵敏度高达-97dBm，休眠电流＜1μA。

2、工作范围：10米+。DSSS数据速率高达250kbps，GFSK数据速率高达1Mbps，外部元件数量少。

3、自动事务序列发生器(ATS)，无需MCU干预。帧，长度，CRC16和自动ACK，MCU/传感器的电源管理单元(PMU)、快速启动和快速通道更改，独立的16字节发送和接收FIFO，AutoRate^TM-动态数据速率接收，接收信号强度指示(RSSI)，处于睡眠模式时的串行外设接口(SPI)控制，4MHz SPI微控制器接口。

4、电池电压监测电路，支持币形电池操作应用，工作电压范围为1.8V至3.6V，工作温度为0至70℃，节省空间的40引脚QFN 6x6mm封装。

CYRF693640LFXC增加工作电压范围，降低供电电流，所有工作模式，更高的数据速率选项，更少的晶振启动，合成器稳定和链路周转时间短。

放大器U7为低噪声功率放大器，放大器U7的型号为SE2611T，放大器U7将射频芯片U4的差分RF信号进行放大后通过RF天线发送出去。

放大器U7的WLAN发送端口和WLAN接收端口与射频芯片U4的差分RF信号接收端口、差分RF信号发送端口和RF参考电压输出端口电连接，放大器U7的VCC端口连接3.3V电压，放大器U7连接有单路反相器U5，具体是：放大器U7的接收天线开关控制端口和LNA使能端口连接单路反相器U5的Y端口，放大器U7的供电使能端口和发送天线开关控制端口连接单路反相器U5的A端口，射频芯片U4的T/R开关或GPIO的控制信号端口与单路反相器U5的A端口连接。

单路反相器U5为逻辑取反功能芯片，型号为SN74LVC1G04DBVT，当输入高电平时，输出低电平；当输入低电平时，输出高电平，由此切换放大器U7的收发工作。

放大器U7的天线端口通过第一接口ANT1与RF天线连接，用于通过RF天线收发RF信号。

处理器U3的型号为PIC18F25K20-I/ML。PIC18F25K20-I/ML是一款高性能RISC CPU，具有如下特点：

1、C编译器优化架构：可选的扩展指令集，优化可重入代码；最多1024字节数据EEPROM；高达64KB的线性程序存储器；解决：最多3936字节线性数据存储器寻址、最高16MIPS操作、16位宽指令、8位宽数据通道、中断的优先级、31级软件可访问硬件堆栈、8x8单周期硬件乘法器。

2、灵活的振荡器结构：精密16MHz内部振荡器模块，工厂校准至±1％软件可选频率范围31kHz至16MHz，使用PLL提供64MHz性能。

3、无需外部组件：四种晶振模式，最高64MHz；两个外部时钟模式，最高64MHz；4X锁相环(PLL)；使用Timer1@32kHz的辅助振荡器；故障保护时钟监视器：如果是外设时钟，则允许安全关机停止，双速振荡器启动。

4、特殊微控制器特点：工作电压范围：1.8V至3.6V；软件控制下的自编程；可编程16级高/低电压检测(HLVD)模块：高/低压检测中断；可编程欠压复位(BOR)：使用软件启用选项；扩展看门狗定时器(WDT)：可编程周期从4ms到131s；单电源3V在线串行Programming^TM(ICSP^TM)通过两个引脚；通过两个引脚进行在线调试(ICD)。

5、极低功耗管理：使用nanoWatt XLP：睡眠模式：<100nA@1.8V>、看门狗定时器：<800nA@1.8V>、Timer1振荡器：<800nA@32kHz和1.8V>。

6、模拟功能：模数转换器(ADC)模块：10位分辨率，13个外部通道，自动获取功能，睡眠期间可进行转换，1.2V固定参考电压(FVR)通道，独立输入多路复用；模拟比较器模块：两个轨到轨模拟比较器，独立输入多路复用；电压参考(CVREF)模块：可编程(％VDD)，16级：使用VREF引脚的两个16级电压范围。

7、周边亮点：最多35个I/O引脚和1个仅输入引脚：大电流吸收/源25mA/25mA，三个可编程外部中断，四个可编程的电平变化中断，八个可编程弱上拉，可编程转换速率；捕捉/比较/PWM(CCP)模块；增强型CCP(ECCP)模块：一个，两个或四个PWM输出，可选极性，可编程死区时间，自动关机和自动重启；主同步串行端口(MSSP)模块：3线SPI(支持所有4种模式)，具有地址的I2C^TM主机和从机模式；增强型通用同步异步，接收器发送器(EUSART)模块：支持RS-485，RS-232和LIN，使用内部振荡器进行RS-232操作，休息时自动唤醒，自动波特率检测。

通过射频芯片U4和处理器U3的协调工作，使本实用新型具有如下有益效果：可借由内部电力，随时主动发射ID信息到阅读器，能实现超远距离传输和超低功耗，灵敏度高，使用寿命更长，一般情况下可使用2年以上，甚至达到更长时间。

处理器U3及其外围电路(晶振、复位等)构成单片机最小系统。处理器U3与射频芯片U4使用SPI协议通信连接，用于控制射频芯片U4的RF信号收发。

在本实施例中，处理器U3还连接有第一扩展接口J1、第二扩展接口J2和第三扩展接口JP1，其中，第一扩展接口J1连接有LED灯或/和蜂鸣器，第二扩展接口J2或第三扩展接口JP1分别连接有传感器。

说明A或/和B包括以下理解：A或B，A和B。

有源标签处理器U3处于睡眠模式，此时一直控制射频芯片U4监听唤醒信号，当阅读器发出唤醒信号将有源标签唤醒后，有源标签进入工作模式，阅读器继续发出查找信号，有源标签的处理器U3则直接通过LED灯或/和蜂鸣器直接作出应答，可应用于各个领域的物资查找功能。

传感器为温度传感器、湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器、CO2传感器、压力传感器、烟雾传感器的一种或多种，用于感应环境的变化。

通过扩展接口的设置，使本实用新型具有如下有益效果：应用于各个领域的物资查找功能，通过LED灯或/和蜂鸣器在物资查找过程中直接作出应答，实现直观快速的查找功能；其次，通过传感器的设置感应环境的变化，当环境的温度、湿度、光照、PM2.5、压力或烟雾发生变化时，及时上报给上一级管理设备作出相应处理。

在此基础上，本实用新型还包括与处理器U3的中断控制端口连接的防盗按键，该防盗按键为常关按键KEY1，在安装时，将有源标签的常关按键KEY1安装到某个位置并固定保持常关，当发生拆卸动作时，处理器U3即会收到压差信号而发出报警，警示管理人员作出应对工作，管理员核查该拆卸动作时是管理人员正常的拆卸还是盗窃行为。

上述发出报警的方式有两种，第一种是通过本地的LED灯或/和蜂鸣器，第二种是控制射频芯片U4向上一级管理设备发出报警RF信号。

通过防盗按键的设置，使本实用新型实现防盗功能。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。