基于太阳能光伏的有源RFID系统的设计与实现

摘要

无线射频识别技术RFID是自动识别技术的一种,它起源于上世纪80年代,在过去的几十年里,正一步一步地得到发展并走向成熟。随着物联网项目的推进及各项先进技术的进步,无线射频技术有了更加广阔的应用空间。相对于无源RFID系统,有源RFID系统的通信距离远,读取速度快,在实际应用中的许多场合具有很大的研究意义,比如集装箱监测,车辆识别,野外动物追踪等。
　　 在有源RFID系统中,一般情况下采用电池给有源电子标签供电,但是用电池供电有其局限性,电池的使用寿命有限,需要人为定期的更换电池,其次也不环保。太阳能具有取之不尽,用之不竭,清洁无污染等突出优点,本文提出基于太阳能这种可再生能源,利用太阳能光伏效应给有源RFID电子标签供电,文中设计了采用光伏供电的低功耗的有源RFID收发系统,通过软硬件结合的方式,呈模块化的进行了读卡器和电子标签的设计与制作。
　　 本文首先介绍了RFID技术、太阳能光伏技术的发展与研究背景,说明RFID的工作原理和分类,分析了有源RFID系统中的关键技术;然后详细介绍了整体设计方案,进行读写器和有源电子标签的软、硬件设计,其中主控器采用STC12LE5604AD单片机,选用nRF24L01作为射频芯片,完成了硬件电路板的设计与制作;接着重点设计了有源电子标签中的电源,包括超级电容、太阳能电池板型号的选择,对超级电容的充放电时间进行理论分析并进行实验验证,设计太阳能的能量收集模块和能量存储模块,以保证可输出足够稳定电压给电子标签;之后用设计好的电源给电子标签供电,测试系统的通信距离、稳定性以及供电的时间,验证了系统的可行性;最后对全文工作进行总结和展望,提出了设计中存在的可进一步完善和亟待改进的部分。
　　 经过测试和调试,本文设计的电源产能稳定,RFID收发系统工作性能良好,用该电源可给有源电子标签稳定供电,使RFID系统正常运行,在空旷的场合其收发距离可达80m,具备一定的监测定位能力。