射頻識別技術RFID (射頻識別)是通過射頻信號自動識別特定目標的id來獲取目標信息和獲取相關數(shù)據(jù)的技術。 與傳統(tǒng)磁卡和IC卡不同，RFID技術解決了被動和無接觸兩大問題，同時可以實現(xiàn)運動目標和多用途識別，廣泛應用于各種場合。 其突出的優(yōu)點是環(huán)境適應性強，能透過非金屬材質，數(shù)據(jù)存儲量大，抗干擾性強。 根據(jù)供電方式，可以將RFID分為被動RFID和主動RFID兩種。 被動RFID動作時，標簽通過讀寫器的電磁場獲得能量，標簽本身不需要電池。 活動RFID相反，需要提供所有設備運行所需的電源，電子標簽需要配備電池。 與被動標簽相比，主動RFID溫濕度標簽具有對領導發(fā)射功率要求低、有效閱讀距離遠的優(yōu)點，因此在冷鏈物流、醫(yī)療系統(tǒng)、倉庫物資管理、疫苗生產(chǎn)物流、衛(wèi)生防疫系統(tǒng)、科研機構等方面但是，活動的RFID溫濕度傳感器標簽在壽命、可靠性、體積等方面有很高的要求。 因此，設計壽命長、可靠性高、體積小的有源RFID溫濕度傳感器標簽對國民生活具有非常重要的意義。 本文主要解決了有源標簽設計的低功耗問題。

　　1主動RFID系統(tǒng)的結構和工作原理

　　如圖1所示，活動RFID系統(tǒng)由活動標簽、讀取器、應用系統(tǒng)三部分構成。 活動標簽具有唯一的id(id )，有些活動標簽內(nèi)部集成了用于測量特定物理量的傳感器。 在讀取器的有效工作范圍內(nèi)，電子標簽以電磁波的形式向讀取器發(fā)送自己的ID和測量的物理量，讀取器將相關信息存儲在自己的存儲裝置中，讀取器中存儲的數(shù)據(jù)是以太網(wǎng)端口、RS-232、USB等通信接口

　　2活動溫濕度傳感器標簽的結構

　　2.1結構

　　本文設計的能動溫濕度傳感標簽的結構框圖如圖2所示。 有源標簽的核心是微控制器(MCU )，射頻模塊通過天線進行射頻信號的收發(fā)。 EEPROM存儲標簽的識別碼和物品的屬性等信息。 溫度檢測和濕度檢測分別用于檢測標簽所在環(huán)境的溫度和濕度，為了簡化設計，可以使用收集溫濕度并一體檢測的芯片。 電量檢測模塊檢測電池的電壓，根據(jù)電池電量和電壓的對照關系間接地檢測電池的馀量。 電池為每個模塊的正常工作供電。2.2整體電路

　　2.2.1主模塊

　　主模塊的Microchip機型采用了PIC24F16KA102的16 bit超低功耗單片機。 該系列的MCU采用了nanoWatt XLP(eXtreme Low Power )的極低功耗技術，其典型的休眠電流低至20 nA，實時時鐘電流低至490 nA，看門狗計時器電流為370 nA MCU無需更換電池即可連續(xù)運行20年以上，是業(yè)界8 bit和16 bit MCU中耗電量最低的MCU。 這臺單片機具有SPI、I2C、UART、九個模擬輸入通道、三個16位定時器/計數(shù)器、三個外部中斷，完全可以滿足活動標簽的需要。

　　2.2.2無線收發(fā)模塊

　　nRF24L01是一個單片無線收發(fā)器芯片，工作在2.4 GHz~2.5 GHz的世界通用ISM頻帶。 nRF24L01主要由調制解調器、CRC編碼/解碼器、GFSK濾波器、中帶通濾波器、功率放大器、低噪聲放大器(LNA )、先進先出緩沖器(FIFO )組成。 通過SPI接口與MCU進行通信，其電路圖如圖4所示。 NRF 24批次無線收發(fā)芯片有以下優(yōu)點。

　　(1)具有125個可選工作信道，能夠用于跳頻工作方式，能夠有效地減少周圍環(huán)境的干擾。

　　(基于QFN20的安裝面積僅為4 mmTImes。 4毫米，占用小PCB面積。

　　(3)低功耗。 在發(fā)送模式下動作的發(fā)送功率為-6 dBm時，電流消耗為9.0 mA，在接收模式下為12.3 mA，停電模式和待機模式下的電流消耗更低。

　　(4)具有自動應答和自動重發(fā)功能。

　　(5)高數(shù)據(jù)傳輸率。 ShockBurstTM模式為1 Mb/s秒，擴展ShockBurstTM模式為2 Mb/s秒。