本實用新型涉及一種微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置。

背景技術(shù)：

目前，廣為使用的射頻標簽（RFID）分為有源和無源兩種方式，無源RFID必須近距離才能被感應(yīng)和讀取信息（如門卡、公交卡、飯卡等，通常有效感應(yīng)距離為1cm-10cm），有源RFID因為內(nèi)嵌電池，可以使用較高功率主動發(fā)送無線信號，所以傳輸距離可達幾十米。然后，無論使用哪種方式，RFID射頻標簽均具有2個缺點：1）感應(yīng)范圍具有極強的方向性，即必須在讀卡器的感應(yīng)角度內(nèi)才能讀取RFID卡信息；2）只能存儲和讀取信息。在某些應(yīng)用場景下，還需要對攜帶（穿戴、佩戴）標簽卡的目標進行“區(qū)域定位”以及態(tài)勢、姿態(tài)的感測，因此，當前的RFID射頻標簽卡并不能很好的滿足要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置，該裝置具有體積小巧、無線發(fā)送距離遠、功耗極低、電池可持續(xù)工作時間長、可采集加速度值及運動檢測等特點。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置，包括圓形PCB電路板及設(shè)置于該圓形PCB電路板上的微功耗MCU模塊及與所述微功耗MCU模塊連接的無線發(fā)送模塊、加速度傳感器模塊，所述圓形PCB電路板包括位于內(nèi)部的圓形覆銅區(qū)、與圓形覆銅區(qū)相接的環(huán)形非覆銅區(qū)；所述微功耗MCU模塊的元器件、無線發(fā)送模塊的元器件、加速度傳感器模塊的元器件均設(shè)置于所述圓形覆銅區(qū)正面；所述環(huán)形非覆銅區(qū)正面還設(shè)置有一與所述無線發(fā)送模塊連接的環(huán)形PCB天線。

在本實用新型一實施例中，還包括一用于為整個裝置供電的電源模塊，所述電源模塊包括一圓形紐扣電池，該紐扣電池設(shè)置于所述圓形覆銅區(qū)背面。

在本實用新型一實施例中，所述圓形覆銅區(qū)除設(shè)置微功耗MCU模塊的元器件、無線發(fā)送模塊的元器件、加速度傳感器模塊的元器件及電源模塊的元器件位置的區(qū)域外均大面積覆銅接地。

在本實用新型一實施例中，所述無線發(fā)送模塊包括FSK芯片發(fā)射模塊及與該FSK芯片發(fā)射模塊鏈接的868MHz FSK 射頻鏈路。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果：本實用新型裝置體積小巧、無線發(fā)送距離遠、功耗極低、電池可持續(xù)工作時間長、可采集加速度值及運動檢測等特點。

附圖說明

圖1是本實用新型微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置的PCB板載天線布板總體布局圖。

圖2是本實用新型一實施例的PCB板形狀及元器件分布布局圖框圖。

圖3是本實用新型微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置的硬件系統(tǒng)框圖。

圖4是電源模塊電路原理圖。

圖5是FSK芯片發(fā)射模塊電路原理圖。

圖6是868MHz FSK 射頻鏈路電路原理圖。

圖7是微功耗MCU模塊電路原理圖。

圖8是加速度傳感器模塊電路原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1-8，對本實用新型的技術(shù)方案進行具體說明。

如圖1-8所示，本實用新型的一種微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置，包括圓形PCB電路板及設(shè)置于該圓形PCB電路板上的微功耗MCU模塊及與所述微功耗MCU模塊連接的無線發(fā)送模塊、加速度傳感器模塊，所述圓形PCB電路板包括位于內(nèi)部的圓形覆銅區(qū)、與圓形覆銅區(qū)相接的環(huán)形非覆銅區(qū)；所述微功耗MCU模塊的元器件、無線發(fā)送模塊的元器件、加速度傳感器模塊的元器件均設(shè)置于所述圓形覆銅區(qū)正面；所述環(huán)形非覆銅區(qū)正面還設(shè)置有一與所述無線發(fā)送模塊連接的環(huán)形PCB天線。還包括一用于為整個裝置供電的電源模塊，所述電源模塊包括一圓形紐扣電池，該紐扣電池設(shè)置于所述圓形覆銅區(qū)背面。

所述圓形覆銅區(qū)除設(shè)置微功耗MCU模塊的元器件、無線發(fā)送模塊的元器件、加速度傳感器模塊的元器件及電源模塊的元器件位置的區(qū)域外均大面積覆銅接地。

所述微功耗MCU模塊可采用EFM8BB10F8G等芯片。所述無線發(fā)送模塊包括FSK芯片發(fā)射模塊及與該FSK芯片發(fā)射模塊鏈接的868MHz FSK 射頻鏈路。所述FSK芯片發(fā)射模塊可采用SX1243等芯片。所述加速度傳感器模塊可采用MC3630等芯片。

實施例一：

本實用新型的微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置，其硬件系統(tǒng)框架圖如3所示，主要由4個部分組成：電源模塊、無線發(fā)送模塊、微功耗MCU模塊、加速度傳感器模塊。電源模塊采用紐扣電池供電，無線發(fā)送使用FSK調(diào)制方式單向發(fā)送無線信號，主控MCU模塊則實現(xiàn)驅(qū)動及其業(yè)務(wù)邏輯的控制，加速度傳感器實現(xiàn)對目標的加速度值采樣和處理。

如圖4所示，為本實施例采用的電源模塊的電路原理圖，其工作原理為通過紐扣電池B1經(jīng)過一個大電容（C16，47uF）濾波后給系統(tǒng)供電，大電容也可以降低無線發(fā)送信號時的瞬間大電流對電池的沖擊和損傷。

如圖5、6所示，分別為本實施例采用的FSK無線芯片發(fā)射模塊的電路原理圖及868MHz FSK調(diào)試PCB天線射頻鏈路原理圖，其中SX1243的第1、2、6引腳與微功耗MCU模塊連接，實現(xiàn)FSK的頻點、發(fā)送功率等工作方式配置和無線數(shù)據(jù)的發(fā)送；4腳接外部無源晶振；8腳與外部射頻鏈路和天線連接。射頻鏈路的工作原理為：通過電容（C8、C15）和電感（L1）構(gòu)成的濾波網(wǎng)絡(luò)，給功放PA供電；中間的電容（C7、C10、C11、C12）與電感（L2、L3）構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)PA匹配及其濾波功能；后端的電容（C13）和電感（L4、L5）實現(xiàn)天線匹配，本實施例采用單極子天線+L型匹配方式。

如圖7所示，為本實施例采用的微功耗MCU模塊的電路原理圖，第1、2、19、20引腳為SPI通訊連接線引腳，用于與加速度傳感器進行連接；第5、6引腳為編程和調(diào)試接口；7~11引腳暫未使用，懸空；13~15腳與SX1243連接，實現(xiàn)對通信邏輯的控制；16腳與加速度傳感器的中斷輸出引腳相連，實現(xiàn)中斷喚醒。17~18引腳為主控芯片的串口連接，引出，可用于配合測試及擴展使用。

如圖8所示，為本實施例采用的加速度傳感器模塊的電路原理圖，MC3630的第1、2、10、12引腳為自帶的SPI通信功能引腳，用于與MCU主控連接；第5腳為中斷輸出引腳，連接至MCU的IO口，實現(xiàn)加速度傳感器的中斷觸發(fā)和MCU喚醒。

本實施例的微功耗有源智慧IOT電子標簽裝置，具體應(yīng)用于868MHz FSK通信，其PCB電路板布局方式如圖1所示：

1）圖中為PCB結(jié)構(gòu)及元器件在電路板的正面分布，背面不安排任何元器件，紐扣電池焊接在電路板的背面，紐扣電池為圓形。

2）天線巴倫部分的PCB板背面及正面均不覆銅接地，其他部分則大面積覆銅接地。

3）868MHz FSK天線采用環(huán)形PCB結(jié)構(gòu)，在終點不閉合。

圖2為本實施例電子標簽裝置采用的具體PCB板形狀及元器件分布布局圖框圖。

以上是本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實用新型技術(shù)方案的范圍時，均屬于本實用新型的保護范圍。