【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线携能通信技术，尤其涉及一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置。
技术介绍
1、无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,swipt)技术既能实现信息高效传输，又能很好地解决能源危机问题。无线携能通信技术集无线信息传输(wireless information transmission, wit)技术和无线能量传输(wireless power transmission, wpt)技术于一体，是一种较为突出的无线信息能量同步传输技术。
2、对于无线携能通信系统中的无线携能接收装置而言，从射频信号中获取的能量有限且珍贵，因而要求无线携能接收装置对其所储能量进行高效的资源调度。当前针对无线携能接收装置的研究主要集中于提高能量接收效率及降低功耗两方面，而鲜有对其处于非工作状态下或无任务处理需求状态下进行休眠的电路设计及控制逻辑，缺乏最大限度利用无线携能接收装置所获取的射频能量的有效方法。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，以解决现有技术存在的问题。
2、本专利技术中所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，包括接收天线、整流电路模块、能量采集模块、储能元件、第一开关电路、第一双稳态锁存器模块、第二开关电路、第三开关电路、第二双稳态锁存器模块、选择开关电路、定时模块及微控制器；微控制器还与板载外部
3、接收天线与整流电路模块相连，整流电路模块将接收天线收到的射频信号转换为直流信号，并将该直流信号分割为基带信号及直流能量，进而将基带信号传输至所述微控制器，将直流能量传输至所述能量采集模块。
4、所述能量采集模块在直流能量的电压达到预设的冷启动电压时，对直流能量进行升压并通过所述储能元件进行存储；储能元件将采集到的能量输出至所述第一开关电路的输入端并为其提供开关偏置电压；当储能元件的输出电压达到预设的阈值时，能量采集模块将控制第一开关电路导通，从而将储能元件预先输送至第一开关电路输入端的能量经过第一开关电路的输出端输送至后端电路；
5、第一开关电路的输出端优先以vdd的形式为定时模块、第一双稳态锁存器模块及第二双稳态锁存器模块提供电源；其次，第一开关电路的输出端还为第二开关电路、第三开关电路及选择开关电路提供开关偏置电压；同时，第一开关电路还需将vdd提前输送至第三开关电路的输入端，随时准备将vdd经由第三开关电路以vcc的形式输出至微控制器。
6、定时模块包括定时预设状态s1、休眠节能状态s2及计时工作状态s3三种状态：
7、处于定时预设状态s1时，持续等待定时时长选择指令；
8、处于休眠节能状态s2时，以静态电流保持静默且不再接受定时时长设置，持续等待开始计时指令；
9、处于计时工作状态s3时，按照定时预设的定时时长进行计时，当计时结束或微控制器主动结束计时时，结束计时并重新恢复至定时预设状态。
10、所述定时模块初次上电时应处于定时预设状态s1，在该状态下，其输出端将高电平输送至所述第三开关电路的控制端，控制第三开关电路导通，将所述第一开关电路预先输送至第三开关电路输入端的vdd导通至第三开关电路的输出端，从而以vcc的形式为所述微控制器提供电源；优点在于，优先为定时模块提供电源，再由定时模块的输出端控制第三开关电路导通，从而为微控制器提供电源，避免微控制器长时间待机而造成能量过耗。
11、所述微控制器上电后，作为核心控制器对无线携能接收装置进行整体资源调度及任务分配；微控制器将对所述整流电路模块产生的基带信号进行模数转换，进而对基带信号进行解码，获取接收天线所接收到的射频信号中携带的指令信息；微控制器将对指令进行响应，根据指令信息的要求将各工作任务分配至板载外部电路的各个模块；若指令信息表示微控制器暂时没有任务需执行，则微控制器将根据指令信息要求的休眠时长进入休眠状态。
12、所述微控制器根据指令信息要求的休眠时长，对处于定时预设状态s2的定时模块发送定时时长选择指令，从而设定定时模块的定时时长等于指令信息要求的休眠时长；定时时长选择完毕，定时模块将进入休眠节能状态s2，微控制器将其发送开始计时指令；开始计时指令到达时，定时模块将进入计时工作状态s3，根据预设的定时时长开始计时；
13、在计时工作状态s3下，定时模块的输出端将由高电平转换为低电平，输送至所述第三开关电路的控制端，控制第三开关电路断开，从而断开所述微控制器的电源vcc，使微控制器彻底断电而进入休眠状态；在计时工作状态s3下，仅需为定时模块提供电源，而微控制器无需用电，在不影响设备正常工作的基础上，又能实现解放微控制器，延长所述无线携能接收装置的生命周期。
14、所述定时模块的定时时长由其定时时长选择引脚是悬空或接地状态所决定，故在定时预设状态s1下，微控制器对定时模块发送的定时时长选择指令实际上作用于所述定时时长选择引脚；当定时模块进入计时工作状态s3后，须保持其定时时长选择引脚状态稳定，否则将导致定时模块宕机，故引入所述第二双稳态锁存器模块；
15、所述第二双稳态锁存器模块输出稳定的电平状态；由微控制器切换第二双稳态锁存器模块输出端为高电平或低电平状态，进而控制所述选择开关电路为导通或断开状态，从而为定时模块的定时时长选择引脚提供稳定的悬空或接地状态；在微控制器休眠之后，由第二双稳态锁存器模块代替微控制器为定时时长选择引脚提供稳定的悬空或接地状态，既保证了定时模块定时时长准确无误，又解放了微控制器，令其完全休眠从而节约能源。
16、当计时结束或微控制器主动结束计时时，所述定时模块重新恢复至定时预设状态s1，其输出端将由低电平转换为高电平，再次为所述微控制器提供电源，并等待微控制器下一次定时时长选择指令的到达，形成所述无线携能接收装置的自适应循环工作模式。
17、本专利技术中所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其优点在于，利用能量采集技术收集射频能量并存储于储能元件中，为定时模块及双稳态锁存器供能，在不影响设备正常工作的基础上充分解放高功耗的微控制器，从而在自适应循环工作模式中高效利用能量，延长无线携能接收装置的生命周期。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，包括接收天线、整流电路模块、能量采集模块、储能元件、第一开关电路、第一双稳态锁存器模块、第二开关电路、第三开关电路、第二双稳态锁存器模块、选择开关电路、定时模块及微控制器；微控制器还与板载外部电路进行交互，并根据实际应用需求调用板载外部电路的资源或控制板载外部电路实现拓展功能；
2.根据权利要求1所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其特征在于，所述能量采集模块在直流能量的电压达到预设的冷启动电压时，对直流能量进行升压并通过所述储能元件进行存储；储能元件将采集到的能量输出至所述第一开关电路的输入端并为其提供开关偏置电压；当储能元件的输出电压达到预设的阈值时，能量采集模块将控制第一开关电路导通，从而将储能元件预先输送至第一开关电路输入端的能量经过第一开关电路的输出端输送至后端电路；
3.根据权利要求2所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其特征在于，定时模块包括定时预设状态S1、休眠节能状态S2及计时工作状态S3三种状态：
4.根据权利要求3所述一种基于双稳态锁
5.根据权利要求4所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其特征在于，所述微控制器上电后，作为核心控制器对无线携能接收装置进行整体资源调度及任务分配；微控制器将对所述整流电路模块产生的基带信号进行模数转换，进而对基带信号进行解码，获取接收天线所接收到的射频信号中携带的指令信息；微控制器将对指令进行响应，根据指令信息的要求将各工作任务分配至板载外部电路的各个模块；若指令信息表示微控制器暂时没有任务需执行，则微控制器将根据指令信息要求的休眠时长进入休眠状态。
6.根据权利要求5所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其特征在于，所述微控制器根据指令信息要求的休眠时长，对处于定时预设状态S2的定时模块发送定时时长选择指令，从而设定定时模块的定时时长等于指令信息要求的休眠时长；定时时长选择完毕，定时模块将进入休眠节能状态S2，微控制器将其发送开始计时指令；开始计时指令到达时，定时模块将进入计时工作状态S3，根据预设的定时时长开始计时；
7.根据权利要求6所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其特征在于，所述定时模块的定时时长由其定时时长选择引脚是悬空或接地状态所决定，故在定时预设状态S1下，微控制器对定时模块发送的定时时长选择指令实际上作用于所述定时时长选择引脚；当定时模块进入计时工作状态S3后，须保持其定时时长选择引脚状态稳定，否则将导致定时模块宕机，故引入所述第二双稳态锁存器模块；
8.根据权利要求7所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其特征在于，当计时结束或微控制器主动结束计时时，所述定时模块重新恢复至定时预设状态S1，其输出端将由低电平转换为高电平，再次为所述微控制器提供电源，并等待微控制器下一次定时时长选择指令的到达，形成所述无线携能接收装置的自适应循环工作模式。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，包括接收天线、整流电路模块、能量采集模块、储能元件、第一开关电路、第一双稳态锁存器模块、第二开关电路、第三开关电路、第二双稳态锁存器模块、选择开关电路、定时模块及微控制器；微控制器还与板载外部电路进行交互，并根据实际应用需求调用板载外部电路的资源或控制板载外部电路实现拓展功能；
2.根据权利要求1所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其特征在于，所述能量采集模块在直流能量的电压达到预设的冷启动电压时，对直流能量进行升压并通过所述储能元件进行存储；储能元件将采集到的能量输出至所述第一开关电路的输入端并为其提供开关偏置电压；当储能元件的输出电压达到预设的阈值时，能量采集模块将控制第一开关电路导通，从而将储能元件预先输送至第一开关电路输入端的能量经过第一开关电路的输出端输送至后端电路；
3.根据权利要求2所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其特征在于，定时模块包括定时预设状态s1、休眠节能状态s2及计时工作状态s3三种状态：
4.根据权利要求3所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其特征在于，所述定时模块初次上电时应处于定时预设状态s1，在该状态下，其输出端将高电平输送至所述第三开关电路的控制端，控制第三开关电路导通，将所述第一开关电路预先输送至第三开关电路输入端的vdd导通至第三开关电路的输出端，从而以vcc的形式为所述微控制器提供电源。
5.根据权利要求4所述一种基于双稳态锁存器及定时控制的无线携能接收装置，其特征在于，所述微控制器上电后，作为核心控制器对无线携能接收装置进行整...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐杰，陈逸，马若炎，周健湟，魏锴涛，戴粤朝，詹林璇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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