专利名称：基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及射频识别(RFID, Radio Frequency Identification)、温度传感技术及点阵式电子纸显示技术领域，具体地，涉及基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签。
背景技术：
RFID技术，又称电子标签、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。RFID，作为一种非接触式的自动识别技术，可以利用空间耦合电磁波的能量和信息，通过读卡器和标签之间的数据交换来实现信息读取和写入，在完成识别过程中无需人工干预、不易损坏、快速读写、移动识别、多目标识别、定位及感应等长期跟踪功能。另外，RFID技术和传感技术的融合优化了冷链物流的资源配置，实现温度的快速测量和记录。通过温度传感器获取温度数据信息，传感技术的应用提高了温度监测的精度，提高灵敏度，扩大监测温度的范围，应用在更多的场合。电子标签又称射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置、扫描器、读头、通信器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。电子标签是一种提高识别效率和准确性的工具，该技术将完全替代条形码。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID电子标签是一种突破性的技术第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，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。此外，储存的信息量也非常大。但是，在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术在冷链运输中至少存在实时性差、取证困难与无法预警等缺陷。
实用新型内容本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签，以实现实时性好、取证方便与具备预警功能的优点。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签，包括标签本体，在所述标签本体内部封装有微控制器MCU与智能温度标签芯片，在所述标签本体表面设有按键模块与显示模块；所述智能温度标签芯片、按键模块与显示模块，分别与MCU连接。进一步地，在所述智能温度标签芯上，外接有印刷PCB天线与电源。[0011]进ー步地，所述电源包括I. 5V/3V电池，所述I. 5V/3V电池外接在智能温度标签芯上。进ー步地，所述电源包括用于将从电磁场中获取的射频能量转换为直流电的射频整流模块，所 述射频整流模块外接在智能温度标签芯上。进ー步地，在所述智能温度标签芯的内部，集成设置有电源控制模块、温度传感器、整流/回馈单元AFE、EEPR0M、A/D转换模块与实时时钟模块RTC中的任意多种；所述印刷PCB板及电源，分别与电源控制模块及AFE连接后，向各用电设备供电；所述温度传感器，经A/D转换模块与MCU连接；所述EEPROM及RTC，分别与MCU连接。进ー步地，所述智能温度标签芯片包括温度数据处理子模块与时间数据处理子模块；所述温度数据处理子模块及时间数据处理子模块，分别与MCU连接。进ー步地，所述显示模块，至少包括点阵式电子纸、自检LED指示灯、温度过阈LED指示灯与保质期过阈LED指示灯；所述点阵式电子纸、自检LED指示灯、温度过阈LED指示灯及保质期过阈LED指示灯，分别与MCU连接。进ー步地，所述按键模块至少包括启动按键，所述启动按键与MCU连接。本实用新型各实施例的基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签，由于包括标签本体，在标签本体内部封装有微控制器MCU与智能温度标签芯片，在标签本体表面设有按键模块与显示模块；智能温度标签芯片、按键模块与显示模块，分别与MCU连接；可以利用RFID技术实现温度数据读取和写入；通过温度传感器采集温度数据，并记录保存在智能温度传感标签芯片中；MCU对温度数据进行处理，并进行显示与反馈；从而可以克服现有技术中实时性差、取证困难与无法预警的缺陷，以实现实时性好、取证方便与具备预警功能的优点。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进ー步的详细描述。
附图用来提供对本实用新型的进ー步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中图I为根据本实用新型基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签的工作原理示意图；图2为根据本实用新型基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签的主视结构示意图；图3为根据本实用新型基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签的左/右视结构示意图。结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下I-启动按键(starter) ；2~ 点阵式电子纸(Electronic paper) ;3_ 温度过阈 LED指示灯；4_保质期过阈LED指示灯；5_自检LED指示灯。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。根据本实用新型实施例，提供了基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签。如图I-图3所示，本实施例包括标签本体，在标签本体内部封装有微控制器MCU与智能温度标签芯片，在标签本体表面设有按键模块与显示模块，以及与智能温度标签芯外接的印刷PCB天线与电源；智能温度标签芯片、按键模块与显示模块，分别与MCU连接。微控制器及显示模块能直观显示温度数据，便于对温度数据的直观读取。在上述实施例中，电源包括I. 5V/3V电池，I. 5V/3V电池外接在智能温度标签芯上。或者，电源包括用于将从电磁场中获取的射频能量转换为直流电的射频整流模块，射频整流模块外接在智能温度标签芯上。 当基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签通过I. 5V/3V电池供电时，为有源基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签。当基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签通过射频整流模块供电时，为半有源基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签；半有源通过标签从电磁场中获得能量，再用整流的方法将射频能量转变为直流电源进行供电。在上述实施例中，可以在智能温度标签芯片内部集成电源控制模块、温度传感器、整流/回馈单元的功能(Active Front End,简称AFE)、电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称 EEPROM)、A/D 转换与实时时钟模块(Real-Time Clock，RTC)，其中印刷PCB板及电源，分别与电源控制模块及AFE连接后，向各用电设备供电；温度传感器，经A/D转换模块与MCU连接；EEPROM及RTC，分别与MCU连接。通过该智能温度标签芯片，可以实现电源管理、温度数据采集、温度数据的保存、时钟设置与数据的无线传送等功能。这里，无线数据传输是通过射频识别技术(RFID)实现，RFID主要体现在智能温度标签芯片中，RFID工作频率为13. 56MHz。可以使用超低功耗的微控制器(MCU)，微控制器MCU与智能温度标签芯片的进一步通信和直接访问EEPR0M，从而方便地设置参数和功能(如对智能温度标签芯片的初始化、相关参数的设置)。其中，电源控制模块，用于为微控制器(MCU)提供工作电源；并在电源耗尽时，智能温度标签芯片处在读卡器的电磁场范围内，通过电磁场空间耦合标签从电磁场中获得能量，将磁场能转化为电能，从而给智能温度标签芯片的外部电路供电。上述实施例的基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签，兼容ISO 15693标准，与读卡器之间的通信时，需要根据协议指令，进行无线数据传输。在上述实施例中，显示模块,至少包括点阵式电子纸(Electronic paper) 2、自检LED指示灯5、温度过阈LED指示灯3与保质期过阈LED指示灯4 ;点阵式电子纸2、自检LED指示灯5及温度过阈LED指示灯3，分别与MCU连接。这里，显示模块包括点阵式电子纸2显示和LED指示灯，点阵式电子纸2显示温度和时间参数，LED指示灯显示系统是否正常、温度监测是否过阀、保质期是否超过。在显示模块显示的数据中，有温度数据和时间数据，时间数据是以标签开启时间为基准，应用编程方式实现温度采集点的时间间隔。实时时钟模块(RTC)与温度数据实现同步，在记录温度数据的同时，给此温度数据加上一个时间参数。在上述实施例中，按键模块至少包括启动按键(Starter) 1，启动按键I与MCU连接。这里，设置启动按键1，用于启动基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签。在上述实施例中，基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签的基本原理是■ 温度传感器采集温度数据，把采集得到的温度数据通过A/D转换得到温度数字信号，从而得以保存在EEPROM中；微控制器(MCU)通过智能温度标签芯片的串行外设接ロ(SPI)进行数据的交換和通信，对温度数据进行处理并显示在点阵式电子纸2上。在上述实施例中，基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签，其工作的步骤是通过按键启动该智能温度标签或者通过读卡器进行开启该智能温度标签，该智能温度标签进行系统自检，自检LED指示灯5显示为緑色，表示系统正常；该智能温度标签进入激活模式，开始监测温度，记录存储温度数据，温度数据经过微控制器(MCU)处理显示在点阵式电子纸2上，在温度监测的同时，系统会判断测量的温度数据有没有超过所测温度范围，如出现温度过阀，则温度过阈LED指示灯3显示红色报警；如保质期已过，则保质期过 阈LED指示灯4显示红色报警。另外，当有读卡器对基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签进行温度数据汇总读取，完成对系统温度的监测。上述实施例的基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签，利用RFID技术实现温度数据读取和写入；通过温度传感器采集温度数据，并记录保存在智能温度传感标签芯片中；控制单元微控制器(MCU)对温度数据进行处理并通过点阵式电子纸2显示；LED反馈了系统自检、温度过阀、保质期的信息；可通过人工按键启动或者读卡器启动；基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签开启后系统自检，验证系统是否正常，进而开始温度监测工作，并将监测的温度保存到智能温度标签芯片的EEPROM中。这样，有源/半有源的基于13. 56MHzRFID的显示型智能温度标签，，由于包括RFID功能、显示功能、数据存储功能，可以对温度信息进行无线传输、温度的显示、温度数据的存储；可以用于通过射频识别(RFID)、传感器技术及电子纸显示技术实现冷链温度的监测、无线收发读取及显示；用于通过射频识别技术(RFID)及传感技术实现温度的測量和记录，并且使用低功耗电子纸显示；以克服冷链中实时性差、监管脱节，取证困难、无法确定责任，无法进行预警、损失率大等缺点；以实现在冷链运输中完整监管、责任分配清楚、损失小；并保证冷链运输过程中温度变化的记录监测的数据真实可靠。最后应说明的是以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管參照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签，其特征在于，包括标签本体，在所述标签本体内部封装有微控制器MCU与智能温度标签芯片，在所述标签本体表面设有按键模块与显示模块；所述智能温度标签芯片、按键模块与显示模块，分别与MCU连接。
2.根据权利要求I所述的基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签，其特征在于，在所述智能温度标签芯上，外接有印刷PCB天线与电源。
3.根据权利要求2所述的基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签，其特征在于，所述电源包括I. 5V/3V电池，所述I. 5V/3V电池外接在智能温度标签芯上。
4.根据权利要求2所述的基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签，其特征在于，所述电源包括用于将从电磁场中获取的射频能量转换为直流电的射频整流模块，所述射频整流模块外接在智能温度标签芯上。
5.根据权利要求2所述的基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签，其特征在于，在所述智能温度标签芯的内部，集成设置有电源控制模块、温度传感器、整流/回馈单元AFE、EEPROM、A/D转换模块与实时时钟模块RTC中的任意多种； 所述印刷PCB板及电源，分别与电源控制模块及AFE连接后，向各用电设备供电；所述温度传感器，经A/D转换模块与MCU连接；所述EEPROM及RTC，分别与MCU连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签，其特征在于，所述显示模块，至少包括点阵式电子纸、自检LED指示灯、温度过阈LED指示灯与保质期过阈LED指示灯；所述点阵式电子纸、自检LED指示灯、温度过阈LED指示灯及保质期过阈LED指示灯，分别与MCU连接。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签，其特征在于，所述按键模块至少包括启动按键，所述启动按键与MCU连接。
专利摘要本实用新型公开了基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签，包括标签本体，在所述标签本体内部封装有微控制器MCU与智能温度标签芯片，在所述标签本体表面设有按键模块与显示模块；所述智能温度标签芯片、按键模块与显示模块，分别与MCU连接。本实用新型所述基于13.56MHzRFID的显示型智能温度标签，可以克服现有技术中实时性差、取证困难与无法预警等缺陷，以实现实时性好、取证方便与具备预警功能的优点。
文档编号G06K19/077GK202433942SQ20112057154
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者吴波, 姜华, 徐志广, 毛嘉, 王峰, 鲁方林 申请人:上海物鼎传感技术有限公司