本发明专利技术属于智能包装技术领域，具体为一种用于智能包装的超低功耗智能无线传感标签。包括无线射频单芯片、一种或者几种组合的智能传感器、非法打开监测电路、实时时钟电路、无线唤醒电路、ESD保护电路、电池状态指示电路、电池以及天线。无线射频单芯片包括射频收发器、微处理器以及非易失性存储器。智能传感器采集外部环境物理量的变化并转换成相对应的数字量，以外部中断的方式唤醒休眠的微处理器，微处理器进行数据采集并存储。非法打开监测电路实时监测智能包装是否被非法开启。微处理器读取实时时钟电路内的时间信息来实时记录智能传感器采集数据的时间以及智能包装被非法打开的时间。无线唤醒电路接收阅读器发出的激励信号，并唤醒休眠的微处理器。本发明专利技术可以有效降低智能无线传感标签的功耗，提高智能无线传感标签的电池寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能包装
，具体涉及一种用于智能包装的超低功耗智能无线传感标签。
技术介绍
包装技术的发展是随着商品流通的发展需要而发展起来的。对商品来说，包装主要起防护、隔离、定量、装潢和说明的作用，这是传统包装的功能和特点。随着市场经济的发展和技术的进步，人们在包装中加入更多的智能化技术成分，以满足日益复杂的流通系统的要求和用户对产品功能的需求，使其具备传统包装技术无法达到的功能。于是出现了智能包装(Intelligent packaging)这种概念。智能包装，是利用新型的包装材料、结构与形式对商品的质量和流通安全性进行积极干预与保障；利用信息收集、管理、控制与处理技术完成对运输包装系统的优化管理等。智能包装应用领域包括药品、食品、日用化学品、物流等。智能包装除了能延长药品、食品、日用化学品和其他产品的保质期以外，它还承担着提高产品可追溯的重任。智能包装对环境因素具有感知和判别功能。它可以识别包装空间的温度、湿度、压力以及包装的撞击等一些重要的参数。这类智能包装一般采用有源RFID技术以及传感器技术。低功耗技术和智能传感器技术是这类智能包装的关键技术。本专利技术的超低功耗智能无线传感标签主要用于这类智能包装中。专利号20092(^62391. 9和20092(^62392. 3的中国专利分别公开了一种用于高档化妆品运输和食品保鲜运输的智能包装容器。此智能包装容器采用了非接触式多功能无线智能传感器进行环境信息采集。这些专利中的敏感元件包括温度敏感元件、湿度敏感元件、氧气敏感元件、二氧化碳敏感元件、乙烯敏感元件、氮气敏感元件、流量敏感元件的一种或几种组合。这些专利讲述了无线智能传感器信号处理的基本流程，但并没有提出无线智能传感器关键核心技术之低功耗技术的实现方法以及智能传感器的实现方法。无线智能传感器也不具备时间记录功能、非法打开监测功能以及电池监测功能。专利号200810039151. 2的中国专利公布了用于集装箱电子封条的有源RFID射频识别标签及其阅读器。此专利专利技术了一种低功耗的射频识别技术。此专利中的射频通信模块被设置成以一时钟循环周期向外部发送同步信号，并在所述时钟循环周期内以远小于所述周期的时间接收来自阅读器的数据信息。这种方式可以降低有源电子标签的功耗。采用这种方式，不管射频电子标签是否处于阅读器的工作范围，射频电子标签进行定时唤醒工作，一定程度上浪费了电池的能量而且也带来了电磁污染。专利号2009100536 . 1的中国专利公布了一种具有唤醒功能的有源RFID系统。 此专利技术采用了一激励器对工作区域发射激活信号，电子标签在侦听中若收到所述激活信号则向所述阅读器发送数据。此专利技术专利只阐述一种唤醒的机制，并没有给出具体的实现方法。专利号201020026830. 9的中国专利公布了一种低功耗的RFID温度传感器标签。 此传感标签由无源唤醒模块和有源温度传感模块组成。此无源唤醒模块采用了 MLX90U9专用集成电路，没有给出无源唤醒电路有效工作距离。此传感器标签也只能进行温度监测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种功能强、应用广、功耗超低的用于智能包装的智能无线传感标签。本专利技术提供的用于智能包装的超低功耗智能无线传感标签，根据智能包装材料的不同，其安装外形结构采用内置形式或者外置形式。内置形式适用于箱体材质为非金属材质(比如ABS工程塑料)；外置形式适用于箱体材料为金属材质(比如不锈钢，铁，铜，铝)。本专利技术提供的智能无线传感标签，包括一无线射频单芯片(SoC)、一种或者几种组合的智能传感器(比如温湿度智能传感器、加速度智能传感器、二氧化碳智能传感器等)、一非法打开监测电路、一实时时钟电路、一无线唤醒电路、一 ESD保护电路、一电池状态指示电路、电池以及天线。其中，无线射频单芯片主要包括射频收发器、微处理器以及非易失性存储器。天线分为无线射频单芯片的收发天线和无线唤醒电路的接收天线。本专利技术的无线传感标签具有无线唤醒功能；所述无线唤醒电路包括接收天线、 差分三次倍压整流电路、比较器；其中，接收天线感应阅读器发射的激励信号，该激励信号经过差分三次倍压整流，产生一直流电压，并和预先设定的阈值电压相比较；当唤醒电路产生的直流电压大于阈值电压时，所述比较器产生一外部中断信号，该外部中断信号唤醒处于休眠模式的微处理器，然后无线传感标签开始和系统阅读器之间进行双向数据通信。 阅读器发射的激励信号能够激活距离在0 20米内的无线传感标签。无线唤醒电路具有高阻输入阻抗的特性。本专利技术的无线传感标签具有一种或者几种组合的智能传感器，如温度智能传感器、湿度智能传感器、加速度智能传感器、二氧化碳智能传感器、光照智能传感器或者流量智能传感器等。智能传感器中包括敏感元件、模拟信号处理电路、模拟数字转换电路、数字信号处理电路和存储器(RAM)，还包括内部振荡器、时钟电路、接口电路等；接口电路包括两线串行总线接口和中断接口。某种智能传感器的敏感元件能够感知某一外部环境物理变化，比如温度、湿度、加速度、二氧化碳、光照或者流量；物理量的变化转换成相应的电压或电流信号变化；此电压或电流依次经过智能传感器中的模拟信号处理电路、模拟数字转换电路、数字信号处理电路后，电压或电流的变化转换成智能传感器采集的数据并存储在内部存储器中；如果采集的数据大于预先设定的阈值，智能传感器将通过外部中断的方式唤醒处于休眠模式的微处理器；微处理器通过二线式串行总线接口读取智能传感器采集的数据并存储在传感标签的非易失性存储器中；智能传感器具有自身ID号，出厂日期，制造企业ID号，敏感元件类型等信息；敏感元件本身具有低功耗特性。可见，所述的智能传感器具有感知功能，具有低功耗和功耗管理功能，具有非易失性存储功能，具有阈值设定功能，外界环境物理变化量超过阈值时发出中断功能。本专利技术的无线传感标签具有实时时钟信息记录功能，即实时时钟电路用于记录外界环境物理量，比如温度、湿度、加速度超出设定阈值时的时间信息或者环境物理量随时间变化的信息。本专利技术的非法打开监测电路由一开关组成；开关可以是一对搭扣或类似原理组成的开关。非法打开监测电路用于监测非法打开。如果箱体被非法打开，微处理器将记录此次非法打开以及此次非法打开的时间；本专利技术的电池状态指示电路用于监测电池状态；ESD保护电路用于保护ESD;电池为无线传感标签提供电源。此外，本专利技术无线传感标签还具有数据加密、电子身份识别、防碰撞等功能。 在本专利技术应用系统中，设有一数据库中心，一手持式阅读器或者固定式阅读器。该阅读器用于阅读本专利技术的无线传感标签。阅读器有一无线射频单芯片(SoC)以及激励器电路， 具有发射无线唤醒信号功能；激励信号频率为900MHz。数据通信距离大于50米，唤醒距离 0 20米。本专利技术的工作过程为当智能无线传感标签进入阅读器工作距离后，传感标签的无线唤醒电路通过接收天线感应阅读器发出的激励信号，经过差分三次倍压整流产生一大于阈值电压的直流电平来唤醒处于休眠模式的微处理器；传感标签存储的采集数据、时间信息以及传感标签和阅读器之间的指令信息通过射频收发器进行双向数据通信；通信完毕，传感标签重新进入休眠状态；智能传感器采集的数据需要发送时，发出一外部中断信号唤醒处于休眠模式的微处理器，微处理器进入工本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于智能包装的超低功耗智能无线传感标签，其特征在于包括一无线射频单芯片、一种或者几种组合的智能传感器、一非法打开监测电路、一实时时钟电路、一无线唤醒电路、一ＥＳＤ保护电路、一电池状态指示电路、电池以及天线；其中，所述无线射频单芯片包括射频收发器、微处理器以及非易失性存储器；所述无线唤醒电路包括：接收天线、差分三次倍压整流电路、比较器；所述天线包括无线射频单芯片的收发天线和无线唤醒电路的接收天线；当智能无线传感标签进入阅读器工作距离范围后，无线唤醒电路通过其接收天线感应阅读器发出的激励信号，经过差分三次倍压整流产生一大于阈值电压的直流电平来唤醒处于休眠模式的微处理器；无线传感标签存储的采集数据、时间信息以及传感标签和阅读器之间的指令信息通过射频收发器进行双向数据通信；通信完毕，无线传感标签重新进入休眠状态；智能传感器采集的数据需要发送时，发出一外部中断信号唤醒处于休眠模式的微处理器，微处理器进入工作模式并采集智能传感器的数据以及实时时钟的时间信息，存入到非易失性存储器；当非法打开监测电路监测到智能包装有非法开启时，非法打开监测电路发出一外部中断信号唤醒处于休眠模式的微处理器，微处理器进入工作模式并记录此次非法开启以及实时时钟的时间信息，存入非易失性存储器中。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈美根，庞智博，郑立荣，
申请(专利权)人：复旦大学无锡研究院，
类型：发明
国别省市：32
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