基于能量收集和BLE的低功耗有源標(biāo)簽設(shè)計(jì).pdf

1、電子標(biāo)簽實(shí)質(zhì)上是一種無線通信技術(shù)，接收端通過讀取發(fā)送端所傳遞的信息來進(jìn)行目標(biāo)識別。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)電子標(biāo)簽是否需要外部電源供電或者內(nèi)部裝載電池，把電子標(biāo)簽分為無源標(biāo)簽、半無源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽三種類型。
　　有源標(biāo)簽與無源標(biāo)簽相比，有發(fā)射功率低、通信距離遠(yuǎn)、傳輸數(shù)據(jù)量大、可靠性高和兼容性好等特點(diǎn)。
　　然而有源標(biāo)簽的應(yīng)用受到其內(nèi)置電池使用壽命的約束，怎樣提升有源標(biāo)簽的續(xù)航時間和降低其功耗是一項(xiàng)極具實(shí)現(xiàn)意義和挑戰(zhàn)的工作。
　

2、　降低有源標(biāo)簽功耗是提升電池續(xù)航能力的有效方式之一，但是并沒有從根本上提升電池續(xù)航能力。從太陽能中持續(xù)收集能量是從根本上解決電池持續(xù)供電問題，但是這些收集而來的能量必須是充足的。
　　本課題為解決上述問題，主要研究內(nèi)容和工作如下：
　　第一，能量收集源分析。在詳細(xì)分析可以利用的環(huán)境能量后，選擇采用光能量收集。只要該標(biāo)簽位于有可見光的環(huán)境下，就能進(jìn)行能量收集，將收集到的能量存儲于儲能單元內(nèi)。
　　第二，電源管理設(shè)計(jì)。在詳

3、細(xì)分析各種儲能器件后，選擇采用可充電式鋰電池作為儲能單元。該設(shè)計(jì)對采集到的光能量升壓供鋰電池充電，并且實(shí)時監(jiān)測電池狀態(tài)，電池過壓時停止充電，電池欠壓時切斷系統(tǒng)供電以保護(hù)電池。
　　第三，BLE藍(lán)牙硬件設(shè)計(jì)。在詳細(xì)分析多種無線通信協(xié)議之后，選擇采用BLE作為本設(shè)計(jì)的通信協(xié)議。在選定通信協(xié)議后，對多種BLE芯片進(jìn)行分析對比，選擇采用功耗最低，性能較好的DA14580作為主芯片，并選擇了相應(yīng)PCB印制天線方案。該設(shè)計(jì)通信距離遠(yuǎn)，功耗極低

4、，是整個有源標(biāo)簽的核心部分，負(fù)責(zé)與終端設(shè)備的無線通信和定位。
　　第四，有源標(biāo)簽軟件與終端軟件設(shè)計(jì)。詳細(xì)分析iBeacon通信協(xié)議后，在BLE4.0協(xié)議棧上利用C語言編寫符合iBeacon通信協(xié)議的iBeacon基站程序，并且在硬件設(shè)計(jì)低功耗的基礎(chǔ)上達(dá)到軟件設(shè)計(jì)低功耗。利用Java語言開發(fā)了一款識別該有源標(biāo)簽的應(yīng)用軟件，能夠顯示通信信息，并具有測距功能。
　　設(shè)計(jì)完成后，對該有源標(biāo)簽進(jìn)行了功能和性能測試，給出了該有源標(biāo)簽的測