低功耗半主动式水质传感电子标签设计.pdf

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1、新器件新技术低功耗半主动式水质传感电子标签设计姚达雯，周国平(南京林业大学信息科学与技术学院，南京21O037)摘要：介绍一种基于射频识别技术和低频唤醒技术的超低功耗水质传感电子标签的硬件和软件设计方案。以MSP430F149单片机作为电子标签的主控芯片，应用AS3933低频唤醒芯片实现对水温、溶解氧、电导率、浊度、PH值等数据的唤醒采集，并通过CC115O无线发射模块实现数据通信。经过实验检测，系统的唤醒距离在3．5In左右，功耗低，工作稳定，通信效果理想。关键词：AS3933；低功耗；MSP430F149；CC115O中图分类号：TPS68文

2、献标识码：ADesignofLow-powerSemi·activeElectronicTagforWaterQualityDetectionYaoDawen，ZhouGuoping(CollegeofInformationScienceandTechnology，NanjingForestryUniversity，Nanjing210037，China)Abstract：Thehardwareandsoftwaredesignsoflow—powerwaterqualitysensingelectronictagbasedonRFIDandlo

3、wfrequencyawakingtechniquesareintroduced．TakingMSP430MCUasthemaincontrolchipoftheelectronictag，lowfrequencyawakingchipAS3933isusedtorealizetheawakingcollectionofwatertemperature，DO，conductivity，turbidityandPHvalue．ThenthedatacommunicationisrealizedbyCC1150wirelesstransmitting

4、module．Experimentalresultsshowthatthesystemcanbeawakedwithinabout3．5mandithaslOWpowerconsumption，goodstablilityandidea1communicationeffects．Keywords：A$3933；lOWpowerconsumption；MSP430F149；CCI150唤醒模块被低频信号唤醒时，则处于工作状态。数据采集引言模块由传感器组和信号调理电路组成，实现对水温、溶解传统的水质检测以人工采集为多。随着信息化与数氧、电导率、浊度、

5、PH值等数据的采集和处理。采集到的字化技术的发展，基于ZigBee无线技术与GPRS通信技数据通过无线发射模块CCl150实现与阅读器的通信。术的水质检测方案已逐渐被应用和实践；然而这些方案工电子标签作量大，节点电池需要定期更换，收发信息有时还需要收费，导致成本提高。本文将射频识别(RFID)技术和低频PH值传感器b-无线发溶解氧传感器信主控射模块厂l]唤醒技术相结合，设计了一款操作方便的低电耗、低成本号芯片CCl15O电导率传感器调MSPI阅读器Il的半主动式水质传感电子标签，实现对水温、溶解氧、电导理温度传感器}．．电430F1．．．．__J

6、率、浊度、PH值等水质数据的采集、存储与通信。与主动路149低频唤浊度传感器醒模块式电子标签相比，功耗更低；与被动式电子标签相比，通信A$3933距离更远。图1系统框图1硬件设计方案1．2MSP430F149主控芯片1．1硬件系统结构电子标签的主控芯片选择TI公司推出的16位超低半主动式电子标签的硬件系统主要分为控制模块、低功耗、具有精简指令集的MSP430F149单片机。此系列单频唤醒模块、无线发射模块、传感器模块和电源模块。系统片机电源电压为1-8～3．6V，内部集成一个8通道12位结构如图1所示，由MSP430F149单片机作为主控芯片，系

7、模数转换器，两通道串行通信接口，多达60KBFlash统平时处于休眠状态，当在一定范围内通过AS3933低频R0M和2KBRAM共有1种活动模式(AM)和5种低敬请登录网站在线投稿2014#-g9期《羊机嵌入式彖碗应固》49功耗模式(LPM0～LPM4)。在1MHz的时钟条件下运行时，芯片的电流最低在165“A左右；在实时RBIASSCLKS0时钟模式下，可达2．5t*A；在RAM保持模式下，最SI7TDVDDGDOO低可达0．1“A。ADDCSnA_~LAk蚕’I15AD啪GUARD1．3低频唤醒模块RFNA、，DD低频唤醒模块以奥地利微电子公

8、司生产的超低功耗低频接收芯片AS3933为核心。AS3933在DC0UPL休眠模式下，最大工作电流为0．2t*A；接收模式下，最大工作电