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根据RFID技能的无线传感器网络节点规划

基于RFID技术的无线传感器网络节点设计-为了解决无线传感网通常运行在人不能或不便接近的环境,能源无法替代的问题,该设计采用了单片机MSP430F2370芯片和少量外围电路等来构成完整测量系统。

  为了处理无线传感网一般运行在人不能或不方便挨近的环境,动力无法代替的问题,该规划选用了单片机MSP430F2370芯片和少数外围电路等来构成完好丈量体系。因为其充分使用了单片机内部资源,使体系硬、软件规划到达了最小化,具有辨认可靠性高、抗干扰能力强、本钱低价和体积细巧等特色。它能够辨认ISO15693,ISO14443A,ISO14443B等多种协议规范的电子标签。在往后的门禁体系、生产线检测、自动收费体系、超市物流等方面有很大的使用远景。

  物联网与无线传感器网络是当时在国际上备受重视的、触及多学科高度穿插、常识高度集成的前沿热门研讨范畴。物联网能够获取客观物理信息,具有非常宽广的使用远景,能使用于军事国防、工农业操控、城市办理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、风险区域长途操控等范畴,被认为是对21世纪发生巨大影响力的技能之一。

  因而,本文提出了一种依据物联网技能的多规范RFID设别设备,此设备能够实时自动辨认物品的RFID电子标签内信息,具有辨认可靠性高,信息处理能力强,功耗小,保密性强。再结合无线传感器网络技能的信息传输,可完成无线网络环境下的信息使用,本实用新型的使用将会越来越广泛,关于物联网技能和无线传感器网络技能有重要的理论含义和使用价值。

  1RFID技能简介

  1.1RFID分类

  RFID按使用频率不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW),相对应代表性频率分别为:低频135kHz以下、高频13.56MHz、超高频860~960MHz、微波2.4~5.8G。

  RFID依照动力供应方法分为无源RFID标签或被迫标签(PassiveTag),有源RFID标签或自动标签(ActiveTag),以及电池帮忙的无源RFID标签。无源RFID标签价格很低,可是无需求电池,有源RFID能够供给更远的读写间隔,可是需求电池供电。有源标签因为有电池供电和功用较强的微操控器和无线单片机,所以能够完成更大规模的传感器数据监测和数据搜集,也能够经过ZigBee、Wi—Fi、GPRS/3G等技能完成网状网络,来延伸标签的规模,是RFID技能一个非常重要的发展方向。

  1.2射频辨认体系组成

  射频辨认体系首要由标签(Tag)、读卡器(Reader)、天线(Antenna)等组成,一般还需求其他软硬件的支撑。

  标签(Tag):由耦合元件及芯片组成(有源标签还需求电池和传感器等),每个标签具有仅有的电子编码,附着在物体上标识方针目标。

  读卡器(Reader):也称读写器等,读取(有时还能够写入)标签信息的设备,可规划为手持式或固定式。

  天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。假如是有源电子标签,读卡器也以一起是一个无线网关,能够将有源标签节点搜集的数据,经过低功耗网络,传输到物联网和互联网。

  1.3RFID技能的作业原理

  RFID技能的根本作业原理并不杂乱:标签进入磁场后,射频前端宣布的射频信号,凭仗感应电流所取得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag,无源标签或被迫标签),或许自动发送某一频率的信号(ActiveTag,有源标签或自动标签);读取信息并解码后,送至RFID射频辨认操控单元进行有关数据处理。

  2射频辨认节点的硬件规划

  2.1射频辨认节点的结构

  如图1为射频辨认节点的结构:它包含:1)USB转串口单元;2)RFID射频辨认操控单元;3)RFID读头前端单元;4)和无线射频收发单元。射频前端和标签间一般选用半双工通讯方法进行信息交流,一起经过耦合给无源应对器供给能量和时序。在实践使用中,可进一步经过Eth-ernet或WLAN等完成对物体辨认信息的搜集、处理及长途传送等办理功用。

  

  2.2USB转串口和射频辨认操控单元

  USB转串口单元和RFID射频辨认操控单元衔接如图2所示。其作业原理为:用户能够经过USB接口把模块与PC机衔接,经过USB转串口单元发送指令到射频辨认操控单元,一起射频辨认操控单元能够经过USB转串口单元把数据传输到PC机上进行数据处理。

  

  2.3RFID读头前端单元

  图3给出了本实用新型的中心操控电路,其作业进程是:TRF7960经过SPI口与MSP430F2370通讯。当读头前端检测到有用标签,IRQ就置高电平,TRF7960与MSP430F2370的SPI通讯有用,射频辨认操控单元把数据存储在数据寄存器中以便向PC机发送。一起射频辨认操控单元依据不同的数据帧结构履行相应的数据处理函数,判别出不同协议的标签,经过外接的LED灯指示出不同规范的标签。

  

  RFID读头前端单元的中心是TRF7960芯片如图4所示,TRF7960的第8引脚RX1_AM,第9引脚RX2_PM为信号输入的端,电阻R1、R2,电容C16、C17、C18,经过彼此调理到达50Ω的阻抗,以便接纳信号最佳,电阻R2,%&&&&&%C18前端的PCB天线构成了磁场,TRF7960的第5引脚TX_OUT不断向磁场邻近发送数据恳求指令。当有标签挨近磁场的时分,标签经过电磁耦合接纳到指令,一起向读头前端发送数据恳求应对指令,标签此刻处于预备状况,当读头接纳到数据恳求应对指令,开端读取标签的序列号,一起调用相关数据处理函数,假如数据校验正确就把标签信息发送到射频辨认操控单元,不然从头读取信息。

  

  2.4无线射频收发单元作业原理

  无线射频收发单元首要选用AT86RF230芯片:当AT86RF230发送数据时,MSP430F2370把需求发送的数据经过SPI接口传送到AT86RF230的寄存器中。数据经过基频处理、频率组成、功率扩大,然后经过AT86RF230的第4引脚RFP经过天线E1发射。当AT86RF230接纳数据时,数据经过天线E1经AT86RF230的第5脚RFN输入,然后经过低噪声扩大、多相滤波器、复合带通滤波、模数转化,最终把接纳到数据存储在AT86RF230的寄存器中,然后经过SPI接口与MSP430F2370进行通讯,把数据存储到MSP430F2370的寄存器中。RFID射频辨认操控单元与无线射频收发单元衔接电路图如图5所示。

  

  3总结

  无线传感器网络在国防军事、环境科学以及智能家居等范畴有着极端广泛的使用,因为一般运行在人不能或不方便挨近的环境,动力无法代替,因而传感器节点的方位信息在无线传感器网络的许多使用范畴中扮演着非常重要的人物。使用该芯片开发的无线传感器网络节点辨认可靠性高、抗干扰能力强、本钱低价和体积细巧特色。具有硬件加密、安全可靠、组网灵敏、抗毁性强等特色,为往后无线传感网络的广泛使用供给了抱负的处理方案。

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