有源电子标签的低功耗防冲突协议设计

简介锚固技术是岩土加固工程的主要方法。

它已广泛用于矿山,铁路,水利水电和地质系统中的隧道,斜坡和山区加固。

但是,岩土工程加固工程是一个隐蔽工程,在施工过程中难以管理和监督。

目前,在中国验收时还无法检测出锚杆的埋深,锚杆注浆量,注浆压力等重要工程质量参数。

不能为项目的质量制定客观的价格。

为了解决质量验收的问题,本文提出了一种主动的电子标签解决方案,用于螺栓灌浆过程的在线检查记录和后续的验收阅读。

1有源电子标签的硬件设计有源电子标签主要由控制电路,射频电路,天线和电池组成。

有源电子标签设计的困难在于实现低功耗和防冲突算法。

由于有源电子标签需要内置电池为控制电路和射频电路供电,为了达到延长使用寿命的目的,因此对低功耗有很高的要求,因此选择控制芯片和射频芯片非常重要。

在该设计中,控制芯片使用Atmel的低功耗单芯片ATmega48,而RF芯片使用Hope的RFM12S低功耗RF芯片。

1.1 ATmega48微控制器treeAtreel是一家半导体制造公司,生产高性能,低功耗,非易失性存储器以及各种数字和模拟IC芯片。

在单片机方面,Atmel有基于8051内核,AVR内核和ARM内核的三个系列的单片机产品。

Atmel的微控制器产品结合了先进的EEPROM电可擦除和FlashROM闪存技术,这使得该公司的微控制器具有卓越的质量,并且在结构,性能和功能方面具有明显的优势。

ATmega48是一款高性能,低功耗的8位AVR微处理器。

其主要性能指标如下:◆先进的RISC结构; ◆4 KB系统内可编程Flash; ◆256字节EEPROM擦除,写入寿命达100,000次; ◆工作电压1.8〜5.5 V; ◆工作温度-40〜85℃; ◆非常低的功耗(正常模式下1 MHz和1.8 V时为300μA,在掉电模式下1.8 V时为1.5μA)。

1.2 RFM12S低功耗射频芯片RFM12S是一种低成本ISM(工业,科研,医学)频段FSK收发器模块,其核心电路使用具有锁相环(PLL)技术的RF12射频收发器芯片。

RFM12S可以在315/433/868/915 MHz的四个频带中工作,并符合FCC和ETSI的要求。

它提供SPI接口,MCU可以通过软件设置各种射频参数和其他辅助功能;它采用2.2-5.4V电源,静态电流低至0.3μA。

其与ATmega48的连接电路如图1所示。

2有源电子标签的软件设计:RFM12S无线收发模块采用SPI(串行外围设备接口)接口传输数据。

当芯片选择信号nSEL为低电平时,数据在每个时钟的上升沿通过SDI引脚发送到RFM12S的内部寄存器。

要发送数据,请先发送同步头,然后发送需要发送的数据。

检查SDO引脚以确定是否已发送先前的数据;发送完先前的数据后,SDO引脚将输出一个高电平信号。

时间到时,您可以继续发送下一个数据,直到发送完数据为止。

为了接收数据,无线模块首先接收同步头,并且nIRQ引脚将被拉低以通知微控制器接收数据。

接收到的数据将被放入无线模块的接收缓冲区中,并等待微控制器读取。

在整个接收过程中,单芯片计算机通过判断nIRQ的低电平信号来接收数据,在接收到所有数据后关闭接收寄存器,然后对数据进行进一步处理。

RFM12S无线收发器模块的初始化过程如下:

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