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RFID盘点车

依据RFID的近间隔无线操控体系
发布时间:2022-08-15 09:38:34 来源:火狐体育最新下载

  提出了一种依据射频辨认(RFID)技能的低功耗近间隔无线操控体系,介绍了体系的作业原理和硬件结构,并对软件规划中的问题进行了阐明。经过选用RFID技能,该体系可完结操控器与多个操控节点之间的高速、双向无线数据传输。

  要害词:RFID[1939篇]操控体系[18篇]无线 导言有线通讯技能已被广泛地运用于各个操控范畴,它们功耗低、速度快,易于施行,十分适用于通讯节点较少,节点方位较为固定的场合。 但是,跟着分布式、模块化技能的开展,越来越多的操控体系开端选用灵敏性更高,扩展性更强的分布式操控结构。相较于惯例结构,它们具有操控节点多,节点间方位和衔接联系不确定等特色。这使得经过线缆衔接的分布式操控体系布线繁琐,毛病发生率高,且灵敏性和扩展性也遭到很大约束。运用无线通讯技能构建无线分布式操控体系能够防止上述问题,然后有效地进步体系的可靠性、扩展性和重构性。现在,无线通讯技能已经成为通讯技能中的一大热门,各种用于工业操控自动化和家电智能化的近间隔无线互联规范相继呈现。近几年来,较为盛行的有红外(IrDA)、蓝牙(Bluetooth)和wi—Fi(IEEES02.11)等。IrDA是一种运用红外线进行点对点通讯的技能,它首要用于计算机与外设之间的近间隔数据传输[1]。Bluetooth能完结近间隔规模内的数据互通,具有通用的无线电接口及操控软件,已广泛地用于便携式设备间的数据通讯[2]。依据以太网协议和CSMA/CA机制的无线局域网(Wi—Fi)是当时无线接入的首要规范,它具有较长的通讯间隔和较高的通讯速度[3]。上述无线通讯规范处理了有线操控体系中存在的问题,增加了体系的灵敏性,降低了集成专用无线通讯技能的危险。但是,IrDA存在视距视点、传输间隔短等问题,也不适用于多台设备间的衔接。Bluetooth和wi—Fi尽管具有易于组网、通讯速率高、传输间隔远等长处,但软硬件较为杂乱、本钱较高、功耗也较大。因而,为了满意部分操控体系的简易、低本钱无线联网要求,需求选用一种杂乱程度较低、本钱和功耗均很低的无线衔接技能。射频辨认(RadioFrequency Identification,RFID)技能是一种经过射频信号获取方针方针相关数据的非触摸式自动辨认技能[4],它开端用于替换条形码运用在物流范畴,现已被运用到了交通、加工制作、生产线自动化、无线传感器网络等方面,与以上无线通讯技能比较,它具有功耗小、本钱低、抗干扰能力强、运用寿命长等长处。表1是RFID通讯技能与其他几种常用无线传输方法的功用比较。鉴于小型无线分布式操控体系的运用要求以及RFID无线传输技能的特色,本文提出了一种依据RFID的近间隔无线操控体系。该体系选用一主多从的通讯形式。其间,主机由PC和RFID读写器构成;从机选用高速单片机为操控芯片,自动RFID标签为无线数据收发模块,并运用单片机的通用输入/输出接口完结对传感器数据的收集和履行单元的操控。体系电路结构简略,运用灵敏,适合于小型、小数据量、低功耗的分布式操控体系。

  一个最基本的RFID体系一般由三部分组成:标签(Tag):由芯片及天线组成,每个标签具有仅有的电子编码,并可存储必定容量的数据以标识方针方针。标签依据发送射频信号方法的不同,可分为有源(Active)、半无源(semi-passive)和无源(passive)三种。有源标签包含内部电源,能自意向读写器发送射频信号;半无源标签也包含内部电源,但其只给标签内的处理器供电,而不供给发射射频信号所需的能量;无源标签不带电源,其处理器和信号发射及内部处理器运转所需的能量均来自读写器发生电磁场。

  读写器(Reader/writer):用于操控射频收发器发射射频信号,并经过收发器接纳来自标签上已编码的射频信号,或将信息编码写入标签。

  的分布式无线操控体系首要包含一个具有RFID读写功用的主控PC以及多个具有RFID标签的从机。其逻辑结构如图2所示,分为上下两层,上层由PC和RFID读写器组成,其间,RFID读写器经过USB接口和PC衔接。基层由多个从机构成,每个从机都包含单片机、传感器、履行器、RFID标签以及电池五个部分。上层结构担任整个体系的协谐和办理使命,它能够获取一切从机的传感器信息和运转状况,并由此来规划和协调各个从机的行为。

  体系作业流程如下:当体系运转后,PC开端守时向一切从机发送查询传感器信息和履行器状况的指令,接纳到查询指令的从机被激活,并在完结相应的数据收集使命后,将这些信息以指定格局送入RFlD标签。RFID读写器接纳到RFID标签的信息后,经过USB接口将其送入PCE中进行处理,随后,处理得到的操控指令被发送至各RFID标签,最终,单片机依据操控指令的要求完结对履行器的操作。

  体系硬件由PC机、RFID读写器和若干从机组成。PC和RFID读写器均选用广泛商用的部件,因而,体系的硬件规划也即从机的规划。由图2可知,每一个从机都包含单片机、RFID标签、传感器以及履行器四个部分,传感器和履行器的挑选与特定的运用布景密切相关关,因而,依据体系特性要求,挑选适宜的单片机和RFID标签也就成为规划中最为要害的部分。

  因为从机选用电池供电,为了延伸电池的运用寿命并简化电源电路的规划,单片机需求有较低的功耗和较宽的作业电压规模。Atmel公司的AVR系列单片机ATmega8L是依据RISC结构的低功耗8位CMOS微操控器[5]。其内部带8KByte的F1ash、512Byte的EEPROM和1KByte的SRAM,具有先进的指令集以及单时钟周期指令履行时间,数据吞吐率为1MIPs/MHz;作业电压规模2.7v~5.5v,作业时钟规模0~8MHz,且4MHz速度运转时,电流仅3.6mA。能够满意体系在功耗、电压规模和处理速度方面的要求。此外,它还有丰厚的高档言语编程环境,软件开发也较为便当。

  RFID标签是整个体系的中心部分,直接联系到体系的通讯速率、通讯间隔和功耗。IDS—SL900A是IDSMicrochip公司推出的UHF半无源RFID标签[6]。它的电压规模为1.1~3.3V,作业于860MHz~960MHz,IDS~SL900A内置了温度传感器、实时时钟、ADC和EEPROM等功用模块,只需求外接电池和天线即可作业,体系参数还可经过SPI接口进行读取和装备,因而运用起来十分便利。

  IDS—SL900A的功耗十分低,它具有三种作业形式:关机形式、闲暇形式和记载形式。在关机形式下,体系具有最小的作业电流,一般为O.1uA;在闲暇形式下,电流约为2uA,此刻芯片中只要晶振电路和时钟电路作业;而在记载形式下,Iss—SL900A内部的温度传感器、EEPROM等一切功用模块悉数作业,电流约为200uA。由上可见,IDS—SL900A功用多、功耗低,外围电路简略,十分适合于选用电池供电的运用场合。

  从机的硬件衔接如图3所示,主控单片机为ATmega8L;有源RFID标签为IDS—SL900A;履行器为Futaba系列舵机中的S3110微型舵机。其间,ATmega8L经过SPI接口和两个通用输入\输出接口与RFID标签衔接以读取标签中的数据并对标签运转参数进行装备。S3110舵机的操控信号是PPM(Pulse Position Modulation)信号,这是一种脉宽调制信号,周期为20ms,其间,正脉冲的宽度决议了舵机的滚动视点,规模从1ms到2ms,别离对应舵机的额外转角的最小值和最大值。图4为PPM信号的格局,该信号由ATmega8L内部守时计数器l发生,并经输出比较接口0ClA输出至S3110。

  人机交互程序运转于Pc上,它一方面接纳用户输入的操控参数,将其转化为各从机的操控指令;另一方面,还守时向各从机发送查询指令,并将从机发送回来的传感器信息和运转状况信息等反馈给用户。

  数据通讯程序与运用程序独立,它经过数据缓冲区和同步信号完结从机和PC机之间的双向数据传递,它包含运转于PC上的上层通讯子程序和运转于ATmega8L上的基层通讯子程序。

  近几年来,分布式操控体系越来越遭到人们的注重,本文依据这种操控体系的运用特色,在剖析常用通讯技能的特性基础上,提出了一种依据RFID的分布式无线操控体系,该体系选用了主从通讯形式,具有结构简略、运用灵敏、实用性强等长处,能够按多种需求灵敏地进行体系装备,并且在本钱和功耗方面也具有较为显着的优势。

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