基于能量收集和ble的低功耗有源标签设计

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1、ｍｍＡ各种故ｊ：赛ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ硕±学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ翊／Ｃ參續＇與．Ｉ蛛ＶｆｖＩＶｙ＂＇＇：Ｖ二載ｖ：Ｖ，心论文题目基于能量收集和ＢＬＥ的低功耗有源掠签设计伸学科专业电路与系统学号２０１３２１０２０１２１作者姓名钟志豪指量教师张红雨高级工程师独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得

2、的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名＜日：４日期＾居年月＞１：＾备秦今论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可１＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库

3、进行检索、，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）、表作者签名：导师签名；斗扭作日期：若年今月日分类号密级注1UDC学位论文基于能量收集和BLE的低功耗有源标签设计（题名和副题名）钟志豪（作者姓名）指导教师张红雨高级工程师电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业电路与系统提交论文日期2016.3.31论文答辩日期2016.5.5学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。DesignofLow

4、PowerActiveTagBasedonEnergyHarvestingandBLEAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CircuitsandSystemsAuthor:ZhihaoZhongSupervisor:SeniorEngineerHongyuZhangSchool:SchoolofElectronicEngineering摘要摘要电子标签实质上是一种无线通信技术，接收端通过读取发送端所传递的信息来进行目标识别。实

5、际应用中，根据电子标签是否需要外部电源供电或者内部装载电池，把电子标签分为无源标签、半无源标签和有源标签三种类型。有源标签与无源标签相比，有发射功率低、通信距离远、传输数据量大、可靠性高和兼容性好等特点。然而有源标签的应用受到其内置电池使用寿命的约束，怎样提升有源标签的续航时间和降低其功耗是一项极具实现意义和挑战的工作。降低有源标签功耗是提升电池续航能力的有效方式之一，但是并没有从根本上提升电池续航能力。从太阳能中持续收集能量是从根本上解决电池持续供电问题，但是这些收集而来的能量必须是充足的。本课题为解决上述问题，主要研究内容和工作如下：第一，能

6、量收集源分析。在详细分析可以利用的环境能量后，选择采用光能量收集。只要该标签位于有可见光的环境下，就能进行能量收集，将收集到的能量存储于储能单元内。第二，电源管理设计。在详细分析各种储能器件后，选择采用可充电式锂电池作为储能单元。该设计对采集到的光能量升压供锂电池充电，并且实时监测电池状态，电池过压时停止充电，电池欠压时切断系统供电以保护电池。第三，BLE蓝牙硬件设计。在详细分析多种无线通信协议之后，选择采用BLE作为本设计的通信协议。在选定通信协议后，对多种BLE芯片进行分析对比，选择采用功耗最低，性能较好的DA14580作为主芯片，并选择了相

7、应PCB印制天线方案。该设计通信距离远，功耗极低，是整个有源标签的核心部分，负责与终端设备的无线通信和定位。第四，有源标签软件与终端软件设计。详细分析iBeacon通信协议后，在BLE4.0协议栈上利用C语言编写符合iBeacon通信协议的iBeacon基站程序，并且在硬件设计低功耗的基础上达到软件设计低功耗。利用Java语言开发了一款识别该有源标签的应用软件，能够显示通信信息，并具有测距功能。设计完成后，对该有源标签进行了功能和性能测试，给出了该有源标签的测试数据。测试数据表明，该有源标签工作良好，在光照充足的条件下，标签能够持续工作，已达到设

8、计要求，解决了有源标签电池更换问题。关键词：有源标签，能量收集，BLE，电源管理，iBeaconIABSTRACTABSTRACTRFI