專利名稱：具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種無源射頻識別系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，特別是涉及一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
傳感器是一種檢測裝置，其能檢測到被測量的信息，并能將檢測到信息，按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制能要求。傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)，主要包括光電傳感器、聲敏傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等。隨著超高頻射頻標識(RFID)逐步走入國民生活并得到廣泛的應用以及各種傳感器及一些專用計量器(如溫度、濕度、壓力、音頻等傳感器、電表、水表、煤氣表)進入普通民眾日常生活，將RFID和傳感器相結(jié)合的自動化需求越來越高，當前最普遍的做法是使用有源收發(fā)模塊做RFID來完成傳感器數(shù)據(jù)的發(fā)送，MCU(中央控制單元)定時工作，這種做法的缺點是電池消耗很大，電能浪費較大且維護困難，并且不能對物品進行有效管理。為改善電能消耗問題，現(xiàn)在也出現(xiàn)了一些定制的RFID傳感器芯片，然而這種定制的RFID傳感器芯片也存在如下問題單一的受限的功能(如在RFID內(nèi)集成感知有限溫度范圍的溫度傳感器)限制其應用進而不能有效降低成本。綜上所述，可知先前技術(shù)的射頻識別系統(tǒng)與傳感器的結(jié)合存在電池消耗大、電能浪費和維護困難且不能對物品進行有效管理的問題，因此，實有必要提出改進的技術(shù)手段， 來解決此一問題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，其可實現(xiàn)無源RFID與傳感器的有效結(jié)合，并達到有效節(jié)省電能的目的。為達上述及其它目的，本發(fā)明一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)，至少包括讀寫器，由安全機構(gòu)授權(quán)，由該安全機構(gòu)從該讀寫器的通信口向該讀寫器下發(fā)授權(quán)信息暫存，并于需要讀取傳感器數(shù)據(jù)時，由該讀寫器按第一協(xié)議將該授權(quán)信息發(fā)送至一無源標簽，同時，該讀寫器還用于該傳感器數(shù)據(jù)寫入該無源標簽第二約定存儲區(qū)后，讀取該無源標簽第二約定存儲區(qū)存儲的該傳感器數(shù)據(jù)；無源標簽，通過一天線接收該讀寫器發(fā)送的該授權(quán)信息，并保存于第一約定存儲區(qū)；控制模組，與一電源電壓連接，并連接于一 MCU與該無源標簽的電壓端之間以由該MCU通過該控制模組控制該無源標簽電壓端的電壓，同時，該控制模組還用于檢測該無源標簽的狀態(tài)；MCU,與該無源標簽通過若干數(shù)據(jù)線連接，以于該MCU通過該控制模組判斷出該無源標簽的狀態(tài)為該授權(quán)信息寫入完畢時，按約定的第二協(xié)議讀取該無源標簽第一約定存儲區(qū)的授權(quán)，并啟動鑒權(quán)機制對該授權(quán)信息進行鑒權(quán)，于授權(quán)結(jié)果正確時，控制傳感器將該傳感器數(shù)據(jù)上傳至該MCU，并將該傳感器數(shù)據(jù)合并其他信息寫入該無源標簽的該第二約定存儲區(qū)；以及傳感器，針對待測參數(shù)采集該傳感器數(shù)據(jù)，并在該MCU的控制下將采集到的該傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給該MCU。進一步地，該控制模組包括一開關控制電路及一檢測電路，該開關控制電路包含第一開關及第二開關，該第一開關一端連接于該電源電壓，另一端連接于該無源標簽的電壓端，該第二開關一端接地，另一端接于該第一開關與該電壓端連接的一端；該檢測電路連接于該無源標簽與該MCU之間以檢測該無源標簽的狀態(tài)。進一步地，該檢測電路連接于該無源標簽的電壓端，以通過該無源標簽電壓端的電壓來判斷該無源標簽的狀態(tài)。進一步地，當該MCU將該傳感器數(shù)據(jù)寫入該第二約定存儲區(qū)后，控制該控制模組斷開該第一開關，瞬時接通該第二開關放電后進入休眠狀態(tài)。進一步地，該其他信息包括時間、地點、鑒權(quán)結(jié)果。進一步地，該無源標簽作為普通標簽對物品包括但不限于該物品的相關參數(shù)進行管理。為達上述及其它目的，本發(fā)明一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)實現(xiàn)方法，包括如下步驟安全機構(gòu)通過讀寫器的通信口向該讀寫器下發(fā)授權(quán)信息，該讀寫器暫時存儲該授權(quán)信息；當需讀取傳感器數(shù)據(jù)時，該讀寫器通過天線按第一協(xié)議將該授權(quán)信息寫入一無源標簽的第一約定存儲區(qū)；當一 MCU判斷出該授權(quán)信息已寫入完畢，則按約定的第二協(xié)議通過有線方式讀取該無源標簽第一約定存儲區(qū)的授權(quán)信息；該MCU啟動鑒權(quán)機制對授權(quán)信息進行鑒權(quán)，若授權(quán)正確則控制傳感器將傳感器數(shù)據(jù)上傳至該MCU，否則按規(guī)定章程處理；該MCU將收到的該傳感器數(shù)據(jù)合并其他信息寫入該無源標簽的第二約定存儲區(qū)； 以及該讀寫器再次啟動，讀取該無源標簽第二約定存儲區(qū)存儲的傳感器數(shù)據(jù)。進一步地，在該讀寫器向該無源標簽寫入授權(quán)信息前，該MCU控制電源電壓與該無源標簽的電壓端斷開。進一步地，該MCU是通過檢測該無源標簽電壓端的電壓狀態(tài)來判斷授權(quán)信息是否寫入完畢的。進一步地，當該MCU判斷該無源標簽的狀態(tài)為授權(quán)信息寫入完畢時，該MCU控制該電源電壓與該無源標簽的電壓端接通，以為該無源標簽提供電壓進一步地，當該MCU將該傳感器數(shù)據(jù)寫入該第二約定存儲區(qū)后，通過控制模組控制進入休眠狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法通過采用無源RFID標簽，由傳統(tǒng)的輪詢方式改為喚醒方式，不僅實現(xiàn)了與傳感器的有效結(jié)合，而且不存在更換電池的成本和風險，僅在需要開啟或關閉安全機構(gòu)時才用讀寫器給標簽采用無線方式供電，節(jié)省了電能，同時本發(fā)明還可實現(xiàn)對物品相關參數(shù)的監(jiān)控，使本發(fā)明之無源標簽作為普通標簽能對物品進行有效管理。


圖1為本發(fā)明一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)實現(xiàn)方法的流程示意圖。
具體實施例方式以下通過特定的具體實例并結(jié)合

本發(fā)明的實施方式，本領域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。圖1為本發(fā)明一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。在本發(fā)明較佳實施例中，以無源超高頻(UHF)射頻識別系統(tǒng)為例，如圖1所示，本發(fā)明之無源射頻識別安全認證系統(tǒng)至少包括讀寫器201、無源標簽202、MCU (中央處理單元)203、控制模組204以及傳感器205。讀寫器201由安全機構(gòu)授權(quán)，安全機構(gòu)從讀寫器201的通信口向讀寫設備下發(fā)授權(quán)信息，其方式可以為有線方式，也可以為無線方式，本發(fā)明不以此為限，讀寫器201暫時存儲安全機構(gòu)下發(fā)的授權(quán)信息，當需要讀取傳感器205的數(shù)據(jù)時，讀寫器201則采用無線方式(如通過天線)按第一協(xié)議(如UHF協(xié)議)將授權(quán)信息發(fā)送給無源標簽202，寫入無源標簽202約定的存儲區(qū)(第一約定存儲區(qū))，并于傳感器數(shù)據(jù)寫入無源標簽202另一約定存儲區(qū)(第二約定存儲區(qū))后，讀取無源標簽202另一約定存儲區(qū)存儲的傳感器數(shù)據(jù)；無源標簽 202，通過其天線接收讀寫器201發(fā)送的授權(quán)信息并將其存儲于約定的存儲區(qū)；MCU203與無源標簽202通過數(shù)據(jù)線DO. . . Dn連接以讀取無源標簽202中的授權(quán)信息，同時MCU203還通過一與電源電壓VDD_L0連接的控制模組204連接至無源標簽202的電壓端VDD，以于起始時使得控制模組204不向無源標簽202的電壓端VDD提供電壓，而當MCU203讀取標簽202 的授權(quán)信息時，控制模組204向電壓端VDD提供電壓，同時MCU203還通過控制模組204監(jiān)測無源標簽202的狀態(tài)以判斷授權(quán)信息是否寫入完畢，當MCU203判斷無源標簽202的授權(quán)信息寫入完畢時，則按約定的第二協(xié)議通過數(shù)據(jù)線DO. . . Dn讀取無源標簽202約定存儲區(qū)的授權(quán)信息，這里約定的第二協(xié)議可以和讀寫器201與無源標簽202間的第一協(xié)議一致，也可以不一致，可取決于安全需要，當授權(quán)信息被傳送至MCU203后，MCU203則啟動鑒權(quán)機制對授權(quán)信息進行鑒權(quán)，若授權(quán)正確則控制傳感器205將數(shù)據(jù)上傳至MCU203，否則按規(guī)定章程處理，如忽略、報警或鎖死，MCU203收到傳感器205傳送的傳感器數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)合并其他信息(如時間、地點、鑒權(quán)結(jié)果等)寫入無源標簽202另一約定存儲區(qū)，MCU203操作完畢后則通過控制模組204控制進入休眠狀態(tài)；傳感器205，針對待測參數(shù)采集數(shù)據(jù)，并在MCU203 的控制下將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給MCU203，這里傳感器205可以是溫度、濕度、壓力、音頻或者其他專用數(shù)據(jù)計量器如電表、水表、煤氣表等，傳感器數(shù)據(jù)可通過約定的串行或并行方式上傳至MCU203。圖2為本發(fā)明一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)之較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。更具體地說，控制模組204包括開關控制電路206及檢測電路207，開關控制電路206包含第一開關SWl及第二開關SW2，第一開關SWl —端連接于一電源電壓VDD_L0，另一端連接于無源標簽202的電壓端VDD，第二開關SW2 —端接地，另一端接于第一開關SWl與電壓端VDD 連接的一端，檢測電路207連接于無源標簽202的電壓端與MCU203之間，這里的無源標簽 202為無源RFID芯片。以下將配合圖2進一步說明本發(fā)明之工作原理起始時，MCU203控制開關控制電路205使得電源電壓VDD_L0與電壓端VDD斷開，讀寫器201對無源標簽202操作時，電壓端VDD的電壓上升，經(jīng)過檢測電路207判決后被送至MCU203 ；當MCU203檢測到無源標簽 202上電后再下電，則判斷授權(quán)信息寫入完畢，此時MCU203則控制第二開關SW2接地，快速放掉殘余電量，之后斷開第二開關SW2并接通第一開關SWl，電源電壓VDD_L0接至無源標簽 202的電壓端VDD，MCU203按約定的協(xié)議通過數(shù)據(jù)線DO. . . Dn讀取標簽202的約定存儲區(qū)的授權(quán)信息，讀取到的授權(quán)信息被傳送至MCU203，MCU203則啟動鑒權(quán)機制對授權(quán)信息進行鑒權(quán)，若授權(quán)正確則控制傳感器205將數(shù)據(jù)上傳至MCU203，否則按規(guī)定章程處理，如忽略、 報警或鎖死，MCU203收到傳感器數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)合并其他信息(如時間、地點、鑒權(quán)結(jié)果等) 寫入無源標簽202的另一約定存儲區(qū)，MCU203操作完畢后斷開SW1，瞬時接通SW2放電后進入休眠狀態(tài)；此時，讀寫器201再次啟動，讀取無源標簽202約定存儲區(qū)存儲的傳感器數(shù)據(jù)。可見，本發(fā)明較佳實施例的檢測電路207主要是利用無源標簽工作時電壓端VDD 的電壓上升的特點兼做工作指示電路，當然特別建立狀態(tài)指示位也是可行的，本發(fā)明不以此為限。需要說明的是，除此之外，本發(fā)明之無源RFID標簽還可以當做普通標簽對物品包括但不限于物品的相關參數(shù)(如無源標簽202中寫入的傳感器數(shù)據(jù))進行有效管理。由于本發(fā)明使用無源RFID標簽，由傳統(tǒng)的輪詢方式改為喚醒方式，不存在更換電池的成本和風險，僅在需要開啟或關閉安全機構(gòu)時才用讀寫器給標簽采用無線方式供電， 節(jié)省了電能；另外，本發(fā)明中的RFID還同時起到無線通道對傳感器進行控制和查詢的作用，與傳感器進行了有效的結(jié)合。圖3為本發(fā)明一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)實現(xiàn)方法的流程示意圖。具體步驟為步驟401 安全機構(gòu)通過讀寫器201的通信口向讀寫器201下發(fā)授權(quán)信息，讀寫器 201暫時存儲授權(quán)信息；步驟402 當需要讀取傳感器205的傳感器數(shù)據(jù)時，讀寫器201通過無線方式按協(xié)議將授權(quán)信息寫入無源標簽202的約定存儲區(qū)，這里的協(xié)議可以使UHF協(xié)議；步驟403 當MCU203判斷授權(quán)信息已寫入完畢，則按約定的協(xié)議通過有線的方式讀取無源標簽202約定存儲區(qū)的授權(quán)信息，這里約定的協(xié)議可以和讀寫器201與標簽202 間的協(xié)議一致，也可以不一致，可取決于安全需要；步驟404 :MCU203啟動鑒權(quán)機制對授權(quán)信息進行鑒權(quán)，若授權(quán)正確則控制傳感器 205將傳感器數(shù)據(jù)上傳至MCU203，否則按規(guī)定章程處理，如忽略、報警或鎖死；
步驟405 :M⑶203將收到的傳感器數(shù)據(jù)合并其他信息(如時間、地點、鑒權(quán)結(jié)果等)寫入無源標簽202的另一約定存儲區(qū)，較佳的，此時MCU203斷開第一開關SW1，瞬時接通第二開關SW2放電后進入休眠狀態(tài)以省電；以及步驟406 讀寫器201再次啟動，讀取無源標簽202另一約定存儲區(qū)存儲的傳感器數(shù)據(jù)。更進一步地，在步驟402之前，MCU203控制電源電壓VDD_L0與標簽202的電壓端 VDD斷開；在步驟403中，MCU203是通過檢測無源標簽202電壓端VDD的電壓上升下降狀態(tài)來判斷授權(quán)信息寫入完畢的，同時，當MCU203判斷授權(quán)信息已寫入完畢時，MCU203則控制電源電壓VDD_L0與標簽202的電壓端VDD接通，以為無源標簽202提供電壓。上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此， 本發(fā)明的權(quán)利保護范圍，應如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)，至少包括讀寫器，由安全機構(gòu)授權(quán)，由該安全機構(gòu)從該讀寫器的通信口向該讀寫器下發(fā)授權(quán)信息暫存，并于需要讀取傳感器數(shù)據(jù)時，由該讀寫器按第一協(xié)議將該授權(quán)信息發(fā)送至一無源標簽，同時，該讀寫器還用于該傳感器數(shù)據(jù)寫入該無源標簽第二約定存儲區(qū)后，讀取該無源標簽第二約定存儲區(qū)存儲的該傳感器數(shù)據(jù)；無源標簽，通過一天線接收該讀寫器發(fā)送的該授權(quán)信息，并保存于第一約定存儲區(qū)；控制模組，與一電源電壓連接，并連接于一 MCU與該無源標簽的電壓端之間以由該MCU 通過該控制模組控制該標簽電壓端的電壓，同時，該控制模組還用于檢測該無源標簽的狀態(tài)；MCU,與該無源標簽通過若干數(shù)據(jù)線連接，以于該MCU通過該控制模組判斷出該標簽的狀態(tài)為該授權(quán)信息寫入完畢時，按約定的第二協(xié)議讀取該無源標簽第一約定存儲區(qū)的授權(quán)，并啟動鑒權(quán)機制對該授權(quán)信息進行鑒權(quán)，于授權(quán)結(jié)果正確時，控制傳感器將該傳感器數(shù)據(jù)上傳至該MCU，并將該傳感器數(shù)據(jù)合并其他信息寫入該無源標簽的該第二約定存儲區(qū)； 以及傳感器，針對待測參數(shù)采集該傳感器數(shù)據(jù)，并在該MCU的控制下將采集到的該傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給該MCU。
2.如權(quán)利要求1所述的具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)，其特征在于該控制模組包括一開關控制電路及一檢測電路，該開關控制電路包含第一開關及第二開關，該第一開關一端連接于該電源電壓，另一端連接于該無源標簽的電壓端，該第二開關一端接地，另一端接于該第一開關與該電壓端連接的一端；該檢測電路連接于該無源標簽與該MCU之間以檢測該無源標簽的狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)，其特征在于該檢測電路連接于該無源標簽的電壓端，以通過該無源標簽電壓端的電壓來判斷該無源標簽的狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)，其特征在于當該MCU將該傳感器數(shù)據(jù)寫入該第二約定存儲區(qū)后，控制該控制模組斷開該第一開關，瞬時接通該第二開關放電后進入休眠狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述的具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)，其特征在于該其他信息包括時間、地點、鑒權(quán)結(jié)果。
6.如權(quán)利要求1所述的具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)，其特征在于該無源標簽作為普通標簽對物品包括但不限于該物品的相關參數(shù)進行管理。
7.一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)實現(xiàn)方法，包括如下步驟安全機構(gòu)通過讀寫器的通信口向該讀寫器下發(fā)授權(quán)信息，該讀寫器暫時存儲該授權(quán)信息；當需讀取傳感器數(shù)據(jù)時，該讀寫器通過天線按第一協(xié)議將該授權(quán)信息寫入一無源標簽的第一約定存儲區(qū)；當一 MCU判斷出該授權(quán)信息已寫入完畢，則按約定的第二協(xié)議通過有線方式讀取該無源標簽第一約定存儲區(qū)的授權(quán)信息；該MCU啟動鑒權(quán)機制對授權(quán)信息進行鑒權(quán)，若授權(quán)正確則控制傳感器將傳感器數(shù)據(jù)上傳至該MCU，否則按規(guī)定章程處理；該MCU將收到的該傳感器數(shù)據(jù)合并其他信息寫入該無源標簽的第二約定存儲區(qū)；以及該讀寫器再次啟動，讀取該無源標簽第二約定存儲區(qū)存儲的傳感器數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)實現(xiàn)方法，其特征在于在該讀寫器向該無源標簽寫入授權(quán)信息前，該MCU控制電源電壓與該無源標簽的電壓端斷開。
9.如權(quán)利要求8所述的具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)實現(xiàn)方法，其特征在于該MCU 是通過檢測該無源標簽電壓端的電壓狀態(tài)來判斷授權(quán)信息是否寫入完畢的。
10.如權(quán)利要求9所述的具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)實現(xiàn)方法，其特征在于當該 MCU判斷該無源標簽的狀態(tài)為授權(quán)信息寫入完畢時，該MCU控制該電源電壓與該無源標簽的電壓端接通，以為該無源標簽提供電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具傳感器的無源射頻識別系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，該方法至少包括安全機構(gòu)通過讀寫器的通信口向讀寫器下發(fā)授權(quán)信息；讀寫器通過天線將該授權(quán)信息寫入一無源標簽的約定存儲區(qū)；當一MCU判斷出授權(quán)信息已寫入完畢，則通過有線方式讀取無源標簽約定存儲區(qū)的授權(quán)信息并啟動鑒權(quán)機制對授權(quán)信息進行鑒權(quán)；授權(quán)正確則控制傳感器將傳感器數(shù)據(jù)上傳至該MCU；MCU將傳感器數(shù)據(jù)合并其他信息寫入無源標簽的另一約定存儲區(qū)；以及讀寫器讀取無源標簽存儲的傳感器數(shù)據(jù)；通過本發(fā)明，可實現(xiàn)無源RFID與傳感器的有效結(jié)合，同時本發(fā)明還可實現(xiàn)對物品相關參數(shù)的監(jiān)控，并有效節(jié)省了電能，使本發(fā)明之無源標簽作為普通標簽能對物品進行有效管理。
文檔編號G06K17/00GK102509126SQ20111028891
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者岳流鋒, 張南平, 張釗鋒 申請人:上海中科高等研究院, 昆山睿識微電子有限公司